地下流體複合監測方法
2023-09-15 10:09:45 1
專利名稱：地下流體複合監測方法
技術領域：
本發明涉及一種地下流體監測方法，特別是能從同一地下流體樣品中同時提 取多種信息的監測方法。
背景技術：
目前有關地下流體信息的監測手段多種多樣，監測指標也非常豐富，如水溫、 氣氡、氣汞、氦氣、氫氣等觀測，但大多數的監測手段往往比較單一化，即在一個 觀測井，依靠一臺儀器一次性取樣只能監測到一個指標，由於地下流體動態觀測是 探索地震前期預報的主要前兆手段之一，必須綜合多個指標的趨勢變化才能有效進 行預報工作，且某些指標間的比值變化往往是預報地震的重要信息，如有報導稱CH4/Ar的比率顯示出了明顯的每日和半日的潮汐波，是反映地震活動的一個有用 的參數，但由於異地取樣，或不是同一時間採集等原因可能會造成某些比值的失真， 這就需要花費大量時間來排除幹擾因素，使用花樣繁多的數據處理方法來提取接近 準確的信息。發明內容本發明的目的在於提供一種地下流體複合監測方法，該方法能對在同一觀測 井中的一次性取樣監測到流體的多種信息。為了實現所述目的，本發明的地下流體複合監測方法，其特點是，包括步驟 a)提供一檢測池，將一第一傳感器組件的所有監測探頭放置於該檢測池中；b) 提供一脫氣及乾燥系統；c)提供一自動氣相色譜分析系統和氣體傳感器組件，將 該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器組件分別與該脫氣及乾燥系統通過管路 連接；d)利用潛水泵一次性採集地下流體樣品；e)將該地下流體樣品通過管路 分別送入該監測池和該脫氣及乾燥系統；f)利用該第一傳感器組件對該監測池中 的流體進行測量，以及利用該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器對來自該脫氣及乾燥系統中的氣體成份進行測量；g)提供一數據處理裝置，將所述第一傳感器 組件、該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至該數據處理 裝置進行分析處理。由於採用了前述技術方案，本發明的地下流體複合監測方法具有這樣的優點 將第一傳感器組件、氣體傳感器組件以及自動氣相色譜分析系統綜合於同一監測系 統中，利用第一傳感器組件監測地下流體內諸如溫度、離子濃度等參數，以及利用 氣體傳感器組件和自動氣相色譜分析系統監測地下流體中溶解氣體成份的含量，從 而能在同一觀測井中的一次性取樣獲得流體的多種信息，且各種信息採集背景一 致，使比測研究具有可靠性，提高了效率，節約了成本，解放了人力。這種複合監 測方法將推動我國地下流體學科發展由單一方法向綜合觀測發展，是推進我國地震 地下流體科學發展的重要工作。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明的所述目的、技術方案和優點進行進 一步的說明。
圖1是本發明的地下流體複合監測方法的邏輯結構圖；圖2是實施本發明的地下流體複合監測方法的一實施例的邏輯結構圖；圖3是圖2中的組合電極測量系統的一實施例的系統結構圖；圖4是圖2中的脫氣及乾燥系統的一實施例的系統結構圖；圖5是圖2中的自動氣相色譜分析系統的一實施例的系統結構框圖；圖6是本發明的地下流體複合監測方法的流程圖。
具體實施方式
圖1顯示了根據本發明的地下流體複合監測方法的邏輯結構圖，該地下流 體複合監測方法綜合利用了各種監測裝置，例如通過自動氣相色譜100、硫化 氫傳感器200、溫度傳感器300、電導傳感器400、氟離子電極500、氯離子電 極600、 PH電極700對地下流體進行測量，各種監測裝置與一計算機及測控系 統耦接，各種監測裝置將所測量數據傳送至計算機及測控系統進行分析處理。 硫化氫傳感器200與自動氣相色譜IOO監測的對象為地下流體中的溶解氣體， 電導傳感器200、溫度傳感器300、氯離子電極600、氟離子電極500、 PH電極700的所有檢測探頭放置於同一監測池中，監測的對象直接為取樣的地下流體。 根據需要可以增加傳感器或電極系統，繼續增加綜合監測項目。本發明的複合監測方法是將各種監測手段集成於一臺儀器， 一次性取樣， 同時得到多種測試項目的數據。下面通過一實施例具體地說明本發明的複合監測方法。複合監測方法的步驟可以按照圖6所示的步驟進行。首先，在步驟61中，設置地下流體樣品的分析監測流程，包括對檢測池、脫氣及乾燥系統、自動氣相色譜分析系統和傳感器組件、數據處理裝置的設置。以下結合圖2和5對該步驟進行詳細的說明。如圖2所示，為本發明的地下流體複合監測方法的一實施例的邏輯結構圖，為一自動地下流體綜合信息監測系統，該自動地下流體綜合信息監測系統包括地下流體觀察井l、組合電極測量系統2、自動脫氣及乾燥系統3、氣體傳感器組件4、自動氣相色譜分析系統5、計算機及測控系統6。地下流體觀察井1包括潛水泵11、取水管路12、分流管路13以及進水管路14，潛水泵11通過取水管路12與分流管路13連接，分流管路13與進水管路14連接。如圖3所示，組合電極測量系統2包括檢測池21、電極組22、進液管路 211、出液管路212以及池蓋213，電極組22置於檢測池21內部的頂端，進液 管路211入口置於檢測池21底部，出液管路212出口置於檢測池21頂部，以便每次檢測完畢後，下次進入的流體樣品能得到完全更新。電極組22包括電導電極221、氯離子電極222、氟離子電極223、酸鹼度 (PH)電極224以及溫度傳感器225，各種測量電極通過池蓋213上的螺紋口 加以固定，探頭深入檢測池液體中。如圖4所示，自動脫氣及乾燥系統3包括由排水管301、電磁閥A302、脫 氣容器303、進水管304、擋板305、冷浴溫度傳感器306、製冷溫控系統307、 一級乾燥氣室308、連接管A 309、 二級乾燥氣室310、連接管B311、電磁閥 B312、連接管C313、電磁閥C314、空氣泵(反吹)315、輸氣管316、連接 管D317、間冷式低溫金屬試驗浴318、電磁閥D319、排餘水管320、液位傳 感器321、噴嘴322、溢水管323以及電磁閥E324組成。排水管301通過電磁 閥A 302置於脫氣容器303的底部，溢水管323 —端置於脫氣容器303內下端的一側，另一端與電磁閥E 324連接，液位傳感器321和噴嘴322置於脫氣容 器303內部的上側，噴嘴322與進水管304連接，擋板305置於脫氣容器303 內部的頂端，間冷式低溫金屬試驗浴318置於脫氣容器303的上部， 一級乾燥 氣室308和二級乾燥氣室310置於間冷式低溫金屬試驗浴318中， 一級乾燥氣 室308與脫氣容器303相通，並設置於擋板305的上面，間冷式低溫金屬試驗 浴318內的冷浴溫度傳感器306與間冷式低溫金屬試驗浴318外的製冷溫控系 統307連接， 一級乾燥氣室308和二級乾燥氣室310的上端通過連接管A 309 連接，二級乾燥氣室310的上端通過連接管B311與電磁閥B312連接，電磁 閥B312的其中一端與輸氣管316相通，另一端通過連接管C313、電磁閥C 314、連接管D 317與反吹空氣泵315連接，二級乾燥氣室310的下端通過電磁 閥D 319與排餘水管320相連。地下流體中的溶解氣體通過噴嘴322的噴射、撞擊等作用不斷從流體中釋 放出去。溢水管323的設置是保證系統在噴淋過程中基本保持常壓，從而使噴 淋出來的氣體不會回溶到水中，同時又可以通過水封避免或減少噴淋出來的氣 體擴散或損失。乾燥系統即低溫除溼系統由冷浴溫度傳感器306、製冷溫控系 統307以及間冷式低溫金屬試驗浴318組成，其作用是對噴淋後進入氣室的氣 體進行低溫乾燥。 一級乾燥氣室308和二級乾燥氣室310放置於間冷式低溫金 屬試驗浴318中，氣體流經兩級氣室之後便可通過輸氣管316分流後分別進入 氣體傳感器系統4以及自動氣相色譜分析系統5進行檢測分析。反吹空氣泵315 的設置是為了一次檢測完畢後，將系統內的死氣排除以便再次分析。氣體傳感器組件4包括硫化氫傳感器，該硫化氫傳感器用來檢測地下流體 中脫出溶解氣體中的硫化氫含量。如圖5所示，自動氣相色譜分析系統包括流路控制系統51、分離系統52、 雙熱傳導檢測器(TCD)檢測系統53組成。流路控制系統51包括十通切換閥51K流量控制512、定量管A513、定 量管B514。分離系統52由催化管521、分離柱A 522和分離柱B 523組成。 雙TCD檢測系統53由TCD1 531以及TCD2 532組成。定量管A 513用來定量 進入分離柱B 523的樣品體積，定量管B514用來定量進入催化管521、分離 柱A 522的樣品體積。催化管521內填充活性鈀催化劑，在氫的作用下用來將氧催化成水。分離柱A 522內填分子篩，用來分離^和N2，分離柱B 523內 填碳分子篩，用來分離He、 H2、 02、 CH4、 C02等。自動氣相色譜分析系統5的系統工作，由集成計算機為主體的測控系統來 完成儀器自動控制、數據採集、數據處理、報警、數據回訪、評價等。儀器的 自動工作可完全由智能測控系統、計算機實現人機對話，正常工作條件下的自 動控制信息包括潛水泵的開關、脫氣採樣的時序控制、自動脫氣系統相關控 制部件的動作和IH常工作信息、氣相色譜儀的條件參數(流量、壓力、溫度、 檢測器等)、自動切換閥的驅動動作等。此外，由於地下流體在經過一段距離的傳輸後，溫度等信息可能會失真， 因此需要對進水管路及組合電極測量系統採取保溫措施。繼續參照圖6，在步驟62中，利用潛水泵11進行地下地下流體樣品的採 樣。在步驟63中，通過取水管路12和進水管路14將所採集的地下流體分別 傳送至檢測池21和脫氣及乾燥系統3。在步驟64中，利用電極組22實時監測 的地下流體中的電導、酸度、氯離子、氟離子以及溫度等信息，並將傳感器的 模擬信號通過變送器傳輸到測控系統6傳輸信息，並且利用自動氣相色譜分析 系統5分析氦、氫、氧、甲烷、二氧化碳，同時利用硫化氫傳感器用來檢測地 下流體中脫出溶解氣體中的硫化氫含量。在步驟65中，利用計算機及測控系 統6對來自自動氣相色譜分析系統5、氣體傳感器系統4、電極組22的數據進 行分析。雖然本發明已參照如上所述的具體實施例來描述，但是本技術領域中 的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明而不是限制本 發明，例如地下流體觀察井1還可採取多種採集裝置替換，組合電極測量系統 2中的電極除了電導電極、氯離子電極、氟離子電極以及酸度電極外還可以包 括其他電極，而脫氣及乾燥系統3是本發明的最佳實現方式而不是唯一的實現 方式，傳感器系統5中的硫化氫傳感器可以是半導體氣體傳感器、電化學型氣 體傳感器、固體電解質氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、光學式氣體傳感 器或高分子氣體傳感器等等。因此，只要在本發明的實質精神範圍內對上述實 施例的變化、變型都應落在本申請的權利要求書請求保護的範圍內。
權利要求
1.一種地下流體複合監測方法，其特徵在於，包括以下步驟a)提供一檢測池，將第一傳感器組件的所有監測探頭放置於該監測池中；b)提供一脫氣及乾燥系統；c)提供一自動氣相色譜分析系統和氣體傳感器組件，將該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器組件分別與該脫氣及乾燥系統通過管路連接；d)利用潛水泵一次性採集地下流體樣品；e)將該地下流體樣品通過管路分別送入檢測池和該脫氣及乾燥系統；f)利用該第一傳感器組件對該檢測池中的流體進行測量，以及利用該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器對來自該脫氣及乾燥系統中的氣體成份進行測量；g)提供一數據處理裝置，將所述第一傳感器組件、該自動氣相色譜分析系統和該氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至該數據處理裝置進行分析處理。
2. 根據權利要求1所述的地下流體複合監測方法，其特徵是，該第一傳感器 組件包括電導傳感器、溫度傳感器、氯離子電極、氟離子電極以及PH電極，在所 述步驟f)中，利用該電導傳感器、溫度傳感器、氯離子電極、氟離子電極以及PH 電極測量該地下流體樣品的電導、溫度、氯離子濃度、氟離子濃度、以及PH值。
3. 根據權利要求1所述的地下流體複合監測方法，其特徵是，該氣體傳感器 組件是硫化氫傳感器，在所述步驟f)中，利用該硫化氫傳感器測量該地下流體樣 品硫化氫氣體的濃度。
4. 根據權利要求1所述的地下流體複合監測方法，其特徵是該數據處理裝置 是計算機測控系統，在步驟g)中，利用該計算機測控系統根據該輸出信號進行對 地下流體進行實時監測以及超限報警。
5. 根據權利要求1所述的地下流體複合監測方法，其特徵是，該氣相色譜分 析系統包括兩個熱傳導檢測器，在步驟f)中，利用其中的一個熱傳導檢測器以氫氣為載氣，分析該地下流體樣品中的氬和氮的濃度，另一個熱傳導檢測器以氮為載 氣，分析該地下流體樣品中的氦、氫、氧、甲垸、二氧化碳的濃度。
6.根據權利要求1所述的地下流體複合監測方法，其特徵是，在步驟e)中， 對檢測池及管路進行保溫。
全文摘要
一種地下流體複合監測方法，可用於預報地震，包括將第一傳感器組件的所有監測探頭放置於一檢測池中，將氣相色譜分析系統和氣體傳感器組件分別與脫氣及乾燥系統通過管路連接。利用潛水泵一次性採集地下流體樣品，將地下流體樣品通過管路分別送入檢測池和脫氣及乾燥系統，將所述第一傳感器組件、自動氣相色譜分析系統和氣體傳感器組件的輸出信號傳遞至數據處理裝置進行分析處理。
文檔編號G01V1/00GK101236255SQ20071017359
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者曹兆鈞, 謝紅霞, 陳志敏, 冰 顧 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油儀器有限公司