專利名稱：一種基于電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的石油熒光采集分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油樣品熒光采集分析方法，特別涉及一種基于電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的石油熒光采集分析方法。
背景技術(shù)：
油田現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原油樣品的采集分析需要對(duì)石油樣品的熒光光譜進(jìn)行檢測(cè)和記錄，并通過相應(yīng)的采集分析方法對(duì)含油特性進(jìn)行分析。目前，各油田錄井公司采用的熒光分析方法均基于光電倍增管的熒光分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在體積龐大，笨重，由于需要控制兩片光柵轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行分光，不僅分析周期長(zhǎng)達(dá)15分鐘以上，而且需要實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的分析環(huán)境等等，因此，不適合油田野外現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。這就需要研發(fā)一種適用于油田野外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原油樣品的采集分析方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開一種基于電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的石油熒光采集分析方法。本方法利用電荷耦合元件光電檢測(cè)器進(jìn)行熒光檢測(cè)，電荷耦合元件光電檢測(cè)器中的電荷耦合元件陣列可以采集波長(zhǎng)-光強(qiáng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，不需要光柵轉(zhuǎn)動(dòng)分光，只需要進(jìn)行光子積分，縮短了整個(gè)分析周期，分析周期155秒，利用光纖作為光路系統(tǒng)的傳輸通道，取代了傳統(tǒng)的透鏡式對(duì)稱光路，在減小了整體分析系統(tǒng)的體積和重量的同時(shí)提高了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，使整合形成的光學(xué)系統(tǒng)更適合油田現(xiàn)場(chǎng)的較狹窄使用環(huán)境以及儀器經(jīng)常需要搬動(dòng)的情況。本發(fā)明米取的技術(shù)方案是一種基于電荷稱合兀件光纖系統(tǒng)的石油突光米集分析方法，其特征在于，包括如下步驟
(一).啟動(dòng)電荷耦合元件光電檢測(cè)器，采集電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的光學(xué)背景暗噪聲；
(二).將裝有石油熒光樣品的比色皿放入樣品室；
(三).打開光源和光柵單色儀，將光柵單色儀復(fù)位到初始波長(zhǎng)；
(四)·設(shè)置光柵單色儀掃描終止波長(zhǎng)以及掃描步距；
(五).設(shè)置電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集積分時(shí)間；
(六)·利用控制程序控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)初始波長(zhǎng)激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；隨后控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；再次控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生的新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光再進(jìn)行積分并采集記錄；重復(fù)此步驟，直至波長(zhǎng)達(dá)到終止波長(zhǎng)，即完成全波段激發(fā)光的采集；
(七)·最后，利用控制程序根據(jù)電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集到的數(shù)據(jù)生成X軸-激發(fā)波長(zhǎng)、Y軸-發(fā)射波長(zhǎng)及Z軸-熒光強(qiáng)度的光譜圖。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是采用電荷耦合元件光纖系統(tǒng)對(duì)石油熒光樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，熒光樣品分析周期縮短至155秒，提高了油田的生產(chǎn)效率；并且操作方便，抗沖擊性強(qiáng)，適合惡劣的分析環(huán)境，不需要實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的嚴(yán)苛分析環(huán)境條件；整個(gè)分析系統(tǒng)體積小，重量輕，符合油田用戶經(jīng)常需要搬動(dòng)的情況，適合油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室較狹窄的分析環(huán)境。


圖I是本發(fā)明的電荷耦合元件光纖系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的控制程序流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參照?qǐng)DI和圖2，本方法包括如下步驟 (一).啟動(dòng)電荷耦合元件光電檢測(cè)器，采集電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的光學(xué)背景暗噪聲；
(二).將裝有石油熒光樣品的比色皿放入樣品室；
(三).打開光源和光柵單色儀，將光柵單色儀復(fù)位到初始波長(zhǎng)，初始波長(zhǎng)可由用戶自行設(shè)置；
(四).設(shè)置光柵單色儀掃描終止波長(zhǎng)以及掃描步距；
(五).設(shè)置電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集積分時(shí)間；
(六)·利用控制程序控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)初始波長(zhǎng)激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；隨后控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；再次控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生的新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光再進(jìn)行積分并采集記錄；重復(fù)此步驟，直至波長(zhǎng)達(dá)到終止波長(zhǎng)，即完成全波段激發(fā)光的采集；
(七).最后，利用控制程序根據(jù)電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集到的數(shù)據(jù)生成X軸-激發(fā)波長(zhǎng)、Y軸-發(fā)射波長(zhǎng)及Z軸-熒光強(qiáng)度的光譜圖。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的電荷耦合元件光纖系統(tǒng)由光源、光柵單色儀、樣品室、光纖及電荷率禹合兀件光電檢測(cè)器構(gòu)成。光源米用150W氣燈，150W氣燈光源發(fā)出的復(fù)合光,通過會(huì)聚透鏡聚焦在光柵單色儀的入射面上，通過光柵單色儀轉(zhuǎn)化為單色光，平行出射照射樣品室比色皿中的石油熒光樣品。樣品室在入射方向和出射方向?qū)?cè)設(shè)置高反射率的紫外加強(qiáng)反射鏡，增大光強(qiáng)。在垂直于激發(fā)光入射方向安裝微小會(huì)聚凸透鏡，將石油熒光樣品發(fā)射的熒光耦合進(jìn)600微米芯徑光纖，通過紫外增強(qiáng)光纖將熒光耦合進(jìn)電荷耦合元件光電檢測(cè)器。通過電荷耦合元件光電檢測(cè)器內(nèi)部的準(zhǔn)直鏡將熒光照射在光柵上進(jìn)行分光，分光后的單色光束通過聚焦鏡會(huì)聚后照射在2048像素的電荷耦合元件陣列上，得到各單色光的波長(zhǎng)-強(qiáng)度對(duì)應(yīng)曲線。光源和光柵單色儀均為公知技術(shù)，樣品室可采用海洋光學(xué)產(chǎn)品，電荷耦合元件檢測(cè)器和光纖可采用國(guó)際知名的荷蘭愛萬提斯產(chǎn)品。光源發(fā)出的復(fù)合光通過光柵單色儀轉(zhuǎn)化為單一波長(zhǎng)的激發(fā)光，如250nm，照射樣品室中的石油熒光樣品，在垂直方向利用微透鏡將熒光耦合進(jìn)600微米深紫外增強(qiáng)光纖，并通過光纖將熒光傳輸進(jìn)電荷耦合元件光電檢測(cè)器，電荷耦合元件光電檢測(cè)器內(nèi)部的固定光柵進(jìn)行分光以及通過電荷耦合元件陣列進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，最后通過計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化分析，形成光譜圖。參照?qǐng)D2，電荷耦合元件光纖系統(tǒng)控制程序流程如下
(I)暗噪聲采集對(duì)整個(gè)光纖光路系統(tǒng)的光學(xué)背景暗噪聲進(jìn)行采集，并扣除該暗噪聲信號(hào)得到基線。(2)復(fù)位光柵單色儀將光柵單色儀復(fù)位到初始激發(fā)波長(zhǎng)，如250nm。(3)設(shè)置參數(shù)設(shè)置掃描終止波長(zhǎng)，步距以及檢測(cè)器光積分時(shí)間(如掃描終止波長(zhǎng)設(shè)置為550nm,步距IOnm,積分時(shí)間5秒)。(4)樣品熒光采集在250nm激發(fā)光下，電荷耦合元件光電檢測(cè)器進(jìn)行5秒積分； 隨后光柵單色儀步進(jìn)I個(gè)步距10nm，電荷耦合元件光電檢測(cè)器再次采集5秒；重復(fù)此步驟，直到控制程序判斷光柵單色儀達(dá)到終止波長(zhǎng)550nm，即完成全部波段激發(fā)光的采集，否則繼
續(xù)重復(fù)此步驟。(5)采集結(jié)束，控制程序生成光譜圖后，退出程序。
權(quán)利要求
1.一種基于電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的石油熒光采集分析方法，其特征在于，包括如下步驟 (一).啟動(dòng)電荷耦合元件光電檢測(cè)器，采集電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的光學(xué)背景暗噪聲； (二).將裝有石油熒光樣品的比色皿放入樣品室； (三).打開光源和光柵單色儀，將光柵單色儀復(fù)位到初始波長(zhǎng)； (四).設(shè)置光柵單色儀掃描終止波長(zhǎng)以及掃描步距； (五).設(shè)置電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集積分時(shí)間； (六).利用控制程序控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)初始波長(zhǎng)激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；隨后控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光進(jìn)行積分并采集記錄；再次控制光柵單色儀步進(jìn)一個(gè)掃描步距，產(chǎn)生新的波長(zhǎng)的激發(fā)光，并控制電荷耦合元件光電檢測(cè)器對(duì)產(chǎn)生的新的波長(zhǎng)的激發(fā)光下的樣品熒光再進(jìn)行積分并采集記錄；重復(fù)此步驟，直至波長(zhǎng)達(dá)到終止波長(zhǎng)，即完成全波段激發(fā)光的采集； (七).最后，利用控制程序根據(jù)電荷耦合元件光電檢測(cè)器采集到的數(shù)據(jù)生成X軸-激發(fā)波長(zhǎng)、Y軸-發(fā)射波長(zhǎng)及Z軸-熒光強(qiáng)度的光譜圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電荷耦合元件光纖系統(tǒng)的石油熒光采集分析方法。本方法利用電荷耦合元件光電檢測(cè)器進(jìn)行熒光檢測(cè)，電荷耦合元件光電檢測(cè)器中的電荷耦合元件陣列可以采集波長(zhǎng)-光強(qiáng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，不需要光柵轉(zhuǎn)動(dòng)分光，只需要進(jìn)行光子積分，縮短了整個(gè)分析周期，分析周期155秒，提高了油田的生產(chǎn)效率；整個(gè)分析系統(tǒng)體積小，重量輕，并且操作方便，抗沖擊性強(qiáng)，適合惡劣的分析環(huán)境，不需要實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的嚴(yán)苛分析環(huán)境條件；利用光纖作為光路系統(tǒng)的傳輸通道，取代了傳統(tǒng)的透鏡式對(duì)稱光路，在減小了整體分析系統(tǒng)的體積和重量的同時(shí)提高了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，使整合形成的光學(xué)系統(tǒng)更適合油田現(xiàn)場(chǎng)的較狹窄使用環(huán)境以及儀器經(jīng)常需要搬動(dòng)的情況。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102830105SQ20121036328
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者董靈彥, 王超, 閻治全, 李棟巍, 劉青, 朱德勝, 何小播 申請(qǐng)人:天津陸海石油設(shè)備系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司