烃源岩有机成熟度的测量装置与方法制造方法及图纸

一种烃源岩有机成熟度的测量装置与方法。它包括激光器在内的壳体中的凸透镜和柱面透镜产生的条形光束的共轴光学系统、处在柱面透镜焦平面上的毛细管及其后的半透明屏以及ＣＣＤ照相机和导线相连的含有软件程序的计算机，其特征在于它还包括精细三维调节架上装有的显微物镜、微孔，和置于毛细管前的光栏，该显微物镜的前焦点与微孔重合，微孔和凸透镜的后焦点重合，毛细管竖直安放在精细五维调节架上，且使条形光束照射在毛细管中间段上并分别形成干涉图样。在方法上能够使用折射率公式（见上式），依据烃源岩的萃取液的折射率ｎ可知其成熟度Ｒｏ。本发明专利技术能测量透明液体折射率，也能测量低透明液体的折射率，且装置简单，成本低，易调节，精度高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在石油勘探领域中，烃源岩指能生成石油与天然气的岩石。烃源岩中有机质类型不同，其性质也不相同，含有机物类型不同的烃源岩，具有不同的生油潜力。而烃源岩的有机质类型，可从可溶有机质(沥青)和不溶有机质(干酪根)的结构和组成来区分。根据干酪根热降解机理，石油和天然气是有机质被温度作用达到一定的演化阶段时产生的。数量可观和性质良好的烃源岩有机质，还需经过成熟作用才能形成石油和天然气。陆相与海相地层均可划分为未成熟、成熟(进一步分为低、中、高成熟三个亚段)和过成熟三个阶段。未成熟阶段为产烃阶段；成熟阶段具有较强的生油能力，此阶段可生成低成熟石油、成熟石油、凝析油和湿气；过成熟阶段具有很低的生成气态烃的能力。勘探实践证明，只有在成熟烃源岩分布区才有较高的油气勘探成功率，所以烃源岩的成熟度评价也是决定油气勘探成败的关键。目前用于测量烃源岩成熟度的最普遍的光学方法有镜质体反射率法。其缺点是当烃源岩对应地层深度较深时，由于烃源岩被氧化，尽管其有机质含量不同，但其镜质体反射率不再发生变化。其它测量方法还有干酪根的物理-化学方法，干酪根的元素组成和红外光谱法，可溶有机质的化学方法，热解法，用C2-C7轻烃组成判断有机质的成熟度，以及根据C15+烃类的特征鉴定成熟度等，其主要是成本高，方法较为复杂。已有的测量生油岩成熟度的专利(ZH200420052821.1)，虽然能够测量生油岩成熟度，但由于毛细管壁反射的光会被柱面透镜再次反射而叠加在样品的干涉图样上，会导致条纹对比度降低；另外由条纹反演折射率的算法要求所有条纹都要清晰，但对于较低透明度的液体，只有干涉图样外侧的一些条纹是清晰的，中间的条纹是模糊的，这就给计算机图像处理造成相当大的困难，也会影响测量精度。
技术实现思路
本本专利技术的目的是提供一种，以弥补现有技术的不足。本专利技术是在已有专利的基础上，对装置进行了改进，并采用了新的依据干射图样反演折射率的方法，该方法仅与干射图样最左与最右的两条也是最清晰的两条条纹有关，与中间的条纹是否清晰无关。为了便于理解，简述本专利技术的测量原理是必要的。由于不同成熟度的烃源岩含有不同的可溶有机质，因而相应萃取液的折射率有所不同。根据光的干涉原理，样品不同的折射率必然对应不同的干涉条纹，即成熟度不同的烃源岩，对应不同的干涉条纹。本专利技术包括激光器在内的壳体中的凸透镜和柱面透镜产生的条形光束的共轴光学系统、处在柱面透镜焦平面上的毛细管及其后的半透明屏以及高精度CCD照相机和导线电连接的含有软件程序的计算机，其特征在于它还包括至少为三维精细调节架上装有的显微物镜、微孔和置于毛细管前的光栏，该显微物镜的前焦点与微孔重合，微孔和凸透镜的后焦点重合，毛细管竖直安放在五维精细调节架上，毛细管一半注有液体，另一半为空气，且使条形光束照射在毛细管中间段上并分别形成清晰的干涉图样。从已有的几何光学得到待测液体的折射率公式为n=sin(b-c)sin(θ2-c)---(1)]]>式中θ为干涉图样最左或最右条纹(也是最亮最清晰的两条条纹)对应的光线相对于光轴的偏折角，通过测量该条条纹相对于光轴的距离EF/2及毛细管轴线到半透明屏的距离DC就可以确定这个角度。b为毛细管中空气产生的条纹(仅有一条)相对于毛细管中心所成的角度，是一个很小的常数。通过测量空气条纹的宽度AB及毛细管中心到半透明屏的距离DC就可以确定这个常数，b＝AB/2DC。c可以通过已知折射率的一组标准液体(折射率范围为1.33-1.80)确定，测出每一标准液体干涉图样对应的θ，建立标准液体的n与θ的标准曲线，同时通过最小二乘法可获得c的值。对于未知折射率的低透明液体，只要测出其干涉图样最左或最右干涉条纹所对应的θ′，将b、c及θ′代入(1)式即可计算出折射率，或直接从标准曲线上读出折射率。烃源岩的可溶有机质是低透明液体，取成熟度范围Ro在0.3-2.5的至少9个烃源岩标准样品，以上述步骤测量其可溶有机质的折射率，建立成熟度Ro与折射率n的标准曲线，对未知成熟度烃源岩，以上述方法测量其可溶有机质折射率n，与标准曲线，即Ro-n曲线对比，即可获得成熟度Ro。利用本装置可直接测量烃源岩萃取液折射率，进而得到相应的烃源岩有机成熟度，而且结构简单，测量范围大，成本低，光路无须精细校准，易操作。附图说明图1本专利技术的总体结构示意图。图2确定常数b的示意图。其中AB为空气条纹的宽度，C为AB的中点，D为毛细管轴线与光轴的交点，CD为毛细管轴线到半透明屏的距离。图3标准液体的折射率n与最左或最右干涉条纹偏折角θ的标准曲线。其中*为已知折射率的标准液体，□为未知折射率的液体。图4本专利技术的测量流程示意图。图5用CCD照相机拍摄的柴油的干涉图样。图6干涉图样最左与最右条纹的细化示意图。其中，1激光器 2显微物镜 3微孔 4三维调节架 5凸透镜 6柱面透镜 7毛细管 8光栏 9五维调节架 10液体 11半透明屏 12壳体 13CCD照相机 14计算机具体实施方式如图1，本专利技术包括激光器1在内的壳体12中的凸透镜5和柱面透镜6产生的条形光束的共轴光学系统、处在柱面透镜6焦平面上的毛细管7及其后的半透明屏11以及高精度CCD照相机13和导线电连接的含有软件程序的计算机14，其特征在于它还包括三维调节架4上装有的显微物镜2、微孔3，和置于毛细管7前的光栏8，该显微物镜2的前焦点与微孔3重合，微孔3和凸透镜5的后焦点重合，毛细管7竖直安放在五维调节架9上，毛细管7一半盛有液体10，另一半为空气，且使条形光束照射在毛细管7中间段上并分别形成清晰的干涉图样。上述显微物镜2的放大倍数为20倍，用于扩展激光束，微孔3的孔径为10-15微米，放置在显微物镜的前焦点上，用于滤波，以便得到光强均匀分布的光斑，以在技术上保证干涉图样具有高的条纹可见度，显微物镜与微孔安放在一个精细三维调节架上，微孔相对于显微物镜的位置可在空间三个方向上可调。凸透镜的后焦点与微孔重合，扩束后的激光束经由凸透镜变为平行光，平行光经由柱面透镜聚焦变为条形光束。毛细管竖直地放置在精细五维调节架上，并使毛细管的轴处于柱面透镜的焦平面上。通常选用毛细管内径2-3mm，外径3-4mm，长10cm。对于低透明度液体，由于毛细管较细，如内径2mm，透过毛细管的相干的两光束的光强基本相等，因而即使光强较弱，条纹的对比度也会很好。考虑到毛细管管壁的反射光被柱面透镜再次反射而叠加到半透明屏上，降低条纹的对比度，因而在毛细管前方设置一光栏8，以遮挡这部分反射光，从而提高条纹的对比度。烃源岩有机成熟度的的测量方法(a)取己知折射率n的标准液体样品，注入毛细管7中，使毛细管7一半盛有液体10，另一半为空气，同时产生空气与标准样品的干涉图样于半透明屏11上；记录毛细管7轴线到半透明屏11的距离DC，以便在计算中使用；(b)用CCD照相机分别拍摄半透明屏11上的坐标刻度尺和干涉图样(如图5)，并存储在计算机中；如果半透明屏周边无坐标刻度，可在拍摄完干涉图样后，在半透明屏后紧附一张坐标纸，在不改变CCD照相机的位置及焦距的条件下，拍摄坐标纸并将图像存储在计算机中；(c)读取坐标图像的每厘米的象素值，读取空气干涉条纹的宽度AB，计算出常数b＝tg本文档来自技高网...

【技术保护点】
烃源岩有机成熟度的测量装置，它包括激光器（１）在内的壳体（１２）中的凸透镜（５）和柱面透镜（６）产生的条形光束的共轴光学系统、处在柱面透镜（６）焦平面上的毛细管（７）及其后的半透明屏（１１）以及高精度ＣＣＤ照相机（１３）和导线相连的含有软件程序的计算机（１４），其特征是它还包括三维调节架（４）上装有的显微物镜（２）、微孔（３）和置于毛细管（７）前的光栏（８），该显微物镜（２）的前焦点与微孔（３）重合，微孔（３）和凸透镜（５）的后焦点重合，毛细管（７）竖直安放在五维调节架（９）上，毛细管（７）一半注有液体（１０），另一半为空气，且使条形光束照射在毛细管（７）中间段上并分别形成清晰的干涉图样。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爱玲，张金亮，刘宗林，元光，李文东，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]