[实用新型]一种流体分析光学系统

说明书

本实用新型提供了一种流体分析光学系统，包括光源、基座、光学棱镜和光电探测器，基座的中空容纳腔内形成有凹槽，光学棱镜固定在中空容纳腔中，光学棱镜包括第一侧面、第二侧面、顶面和底面，底面与凹槽紧贴配合形成流体测量池，第一侧面、第二侧面上分别垂直设有第一入射光纤、第一反射光纤，光电探测器与第一反射光纤的相连并可进行光‑电信号转换。本发明可应用于流体分析技术领域。通过合理设计入射光、反射光、光学棱镜和流体测量池的位置及尺寸，使流体的反射光信号测量准确高效，可同时实现流体类型的快速识别和气体含量的准确分析，此外，光学棱镜采用耐高温高压结构设计，使该系统适用于井下高压流体的测量。

技术领域

本实用新型涉及流体分析技术领域，特别涉及一种流体分析光学系统。

背景技术

目前，流体测量技术在油气开采、地层勘探过程中的应用越来越广泛，通过流体测量工具对地层流体类型进行井下快速识别并分析流体中的气体含量，对于提高油气开采和地层勘探的工作效率具有重要意义。

在采用传统的透射光谱进行钻井或岩层流体测量过程中，通过透镜把入射光束聚焦于光学窗口片上，再折射到被测流体样品中，入射光束经过被测流体吸收以及光谱仪分析处理后最终输出被测流体的吸收光谱信息。然而，由于井下流体往往带有大量气体、颗粒悬浮物等，当流体测量池内的被测流体中有气体通过或者有颗粒悬浮物时，气体或颗粒悬浮物引起入射光束发生强烈的光散射，使入射光束的光通量损失大，导致光学系统的检测精度降低，进而造成被测流体输出的透射光谱信息严重失真，难以正确地反映流体中的气体含量。此外，传统的流体分析光学系统大多难以实现在地下几千米油气井中高温、高压流体环境条件下进行流体的在线测量。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构牢固、测量精度高的流体分析光学系统，通过测量流体的反射光信号可对被测流体中气体进行监测并分析气体含量。

为了达到本实用新型的目的，本实用新型提供的流体分析光学系统，包括光源、基座、光学棱镜和光电探测器，所述基座包括流体入口、流体出口和中空容纳腔，所述中空容纳腔内形成有凹槽，所述凹槽与所述流体入口、所述流体出口相连通；所述光学棱镜固定在所述中空容纳腔中，所述光学棱镜包括第一侧面、第二侧面、顶面和底面，所述底面与所述凹槽密封连接形成流体测量池，所述第一侧面上设有第一入射光纤，所述第二侧面上设有第一反射光纤，所述第一入射光纤垂直于所述第一侧面，所述第一反射光纤垂直于所述第二侧面；所述光电探测器与所述第一反射光纤相连接，所述光电探测器接收所述第一反射光纤输出的反射光信号并进行光-电信号转换。

利用本实用新型提供的流体分析光学系统进行测量时，被测流体从流体入口进入流体测量池并从流体出口流出，光学棱镜的底面与被测流体接触，此时，光源产生的入射光束从第一入射光纤进入光学棱镜内部，继而到达光学棱镜的底面与被测流体之间的接触面(通常流体中的气体由于重力作用上浮聚集在流体测量池的上表面，因此近似认为气体位于光学棱镜的底面与被测流体之间的接触面附近)上，并与被测流体产生相互作用，基于全反射原理，当入射光束与被测流体中的气体相互作用时，入射光束在光学棱镜的底面与被测流体之间的接触面(下述简称反射界面)上发生全反射，产生的反射光束继而沿反射路径穿过第二侧面，并从第一反射光纤射出；当入射光束与被测流体中的油类液体(如原油等)相互作用时，入射光束折射进入被测流体中，基本不产生反射光束；接着，光电探测器接收第一反射光纤输出的反射光信号并进行光-电信号转换，操作人员根据该反射光电信号结果即可监测被测流体中的气体并进行气体含量的分析。