一种钻井液荧光自动检测设备及应用方法与流程

本发明涉及油气储集层含油性检测，具体而言，涉及一种钻井液荧光自动检测设备及应用方法。

背景技术：

1、油田钻井过程中，工程技术人员需要分析地层返出钻井液所表征的含油气性质，这其中包括岩屑含油性分析、钻井液流体含油性分析。基于油气组分普遍具有荧光特性，国内外油田广泛采用荧光分析技术来进行储层含油性评价，例如对岩屑、壁心及岩心的定性荧光直照、滴照分析，以及应用光谱仪的定量荧光分析。而目前文献中未见针对钻井液及其中所携带岩屑连续及定量的荧光分析设备及应用方法，同时目前钻井现场所应用的油气荧光分析设备存在着单个样品点分析周期长、不能实时连续分析且人为误差大的问题，总体上制约了荧光分析技术在油气田开发中应用的实效性和准确性。

2、中国专利cn111665198a公开了一种便携式荧光光纤光谱仪，其由激发光源、虑光部、y型荧光光纤探头、检测激发装置和光谱仪主体组成，实现了装置便携一体化，在复杂背景光环境下也能进行快速可靠测量，不需做光路配置和环境设定。中国专利cn108897126a公开了一种荧光成像系统，包括点光源阵列模块、光学透镜系统、滤光片组、显微物镜、载物台、成像透镜、光电探测器和同步控制系统，其具有成像速度快、光源能量利用率高、系统体积小及成本较低等优点。中国专利cn209416927u公开了一种多功能数字荧光成像检测仪，包括箱体和外部操控系统，箱体内安装有光源和拍摄成像装置下方的三维移动载物台、夹持机械臂和滴定机械臂，外部操控系统通过发送信号控制光源和其他机械部件，实现了岩屑、壁心、和岩心等样品在不同光源条件下全方位观察和静态图像保存，高效地完成样品岩性及油气检测。

3、上述荧光分析装置在提高应用便携性、光源效能、荧光信号灵敏度以及自动化程度等方面效果显著，解决了相应的实际问题，而上述荧光分析装置部件结构相对复杂、分析周期较长、成本较高、不便维修和运输，不适合于钻井现场或其它环境的应用。除此之外，随着钻井过程中对钻井液及其携带岩屑的荧光分析技术需求的进一步提升，国内外还未见对上述钻井液及其携带岩屑进行连续性荧光检测的技术设备，目前实际钻井过程中，基于人工取样和手动检测的荧光检测技术不能实现钻井液中荧光强度、荧光面积或荧光图像信号的连续自动检测分析，并且上述现有分析技术人为误差大，实效性差，难以实现快速钻井条件下储层含油性的有效解释评价。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钻井液荧光自动检测设备及应用方法，以解决上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、第一方面，本技术提供了一种钻井液荧光自动检测设备，包括：样品预处理系统，所述样品预处理系统用于定量采集钻井液及岩屑，并对其中岩屑进行磨碎；下箱体，所述下箱体设于所述样品预处理系统一侧，所述下箱体为样品冷却系统主体，所述下箱体上部设有上箱体，所述上箱体内侧壁设有制冷机，所述下箱体和制冷机通过冷风管连接；样品冷却系统由下箱体和制冷机组成，所述样品冷却系统用于对所述样品预处理系统得到的钻井液及岩屑进行冷却处理；样品荧光检测系统，所述样品荧光检测系统设于所述上箱体内部，所述样品荧光检测系统用于对经过冷却处理的样品进行荧光检测分析。

3、可选地，所述样品预处理系统包括：过滤罩、钻井液管线、清水管线、钻井液节流阀、清水节流阀、定量隔膜泵和岩屑研磨机。所述过滤罩设于钻井液与岩屑混合的槽体内，所述过滤罩为圆筒状，所述过滤罩由网格状线网构成；所述钻井液管线一端设于所述过滤罩内腔中；所述清水管线一端与钻井液管线连接，所述清水节流阀设于清水管线上，所述钻井液节流阀、定量隔膜泵和岩屑研磨机依次设于所述钻井液管线上。

4、可选地，所述岩屑研磨机用于对钻井液中携带的岩屑进行磨碎，岩屑研磨机研磨壳体内设有研磨片，岩屑研磨机可选用不同尺寸研磨片，实现对岩屑不同程度的研磨。

5、可选地，所述样品冷却系统包括：冷风管接口、冷却管线入口、冷却管线、排气口、冷却管线出口、卡箍、制冷机和冷风管，所述冷风管接口设于所述下箱体上，所述制冷机侧壁上设有出气口，所述冷风管一端通过出气口与制冷机连接，所述冷风管另一端通过冷风管接口与下箱体连接，所述冷却管线入口设于下箱体侧面上，所述冷却管线设于所述下箱体内腔中，且所述冷却管线通过冷却管线入口与所述钻井液管线连接，所述冷却管线可选为螺旋状排布，且所述冷却管线通过卡箍与下箱体固定连接，所述冷却管线用于冷却钻井液及磨碎的岩屑，所述排气口设于所述下箱体另一侧面上，所述冷却管线出口设于所述下箱体顶面。

6、可选地，所述样品荧光检测系统包括：紫外光激发组件、荧光反射组件、样品池、检测器、a/d模块和电源控制模块，所述样品池设于所述上箱体内腔底部，所述样品池底部设有样品流入口，所述冷却管线出口与样品流入口连接，所述样品流入口用于将经过冷却的钻井液及磨碎岩屑输入至所述样品池内，所述样品池可选为长方体形状，所述紫外光激发组件设于所述样品池两长边侧面，所述荧光反射组件设于所述上箱体内，并设于沿所述样品池短侧面，所述检测器设于所述荧光反射组件上方，所述a/d模块设于上箱体侧面，所述电源控制模块设于所述a/d模块一侧。

7、可选地，所述紫外光激发组件包括：紫外光源、准直镜、虑光片和第一安装架，所述样品池长侧面对应第一安装架，所述第一安装架用于安装紫外光激发组件，所述紫外光源、准直镜和虑光片依次设于所述第一安装架内，所述紫外光源包括：电源板、晶体管和遮光罩，所述紫外光源由多个晶体管均匀分布在电源板上，所述遮光罩设于所述电源板外侧，所述遮光罩为弧形。

8、可选地，所述荧光反射组件包括：反射镜、荧光虑光片、聚光镜和第二安装架，所述第二安装架设于所述上箱体内样品池短侧面附近，所述第二安装架用于安装荧光反射组件，所述反射镜、荧光虑光片和聚光镜依次设于所述第二安装架内，且所述反射镜与所述样品池短侧面相对，所述反射镜用于调整所述样品池内样品发射出荧光的光线角度。

9、可选地，所述第二安装架的上方设有检测器，所述检测器用于荧光信号放大和对应信号值输出，所述上箱体外壁上设有a/d模块，所述a/d模块用于将所述检测器输入的荧光模拟电信号转化为数据信号，所述a/d模块一侧设有电源控制模块，所述电源控制模块用于给各个设备提供不同的供电电压。进一步地，检测器类型可选为电荷耦合器件阵列检测器(ccd检测器)，用以实现荧光强度信号的输出和荧光图像的协同采集。

10、第二方面，本技术还提供一种钻井液荧光自动检测装置的应用方法，包括以下步骤：

11、s1：钻井液管线连接至下箱体内的冷却管线入口，冷却管线出口与样品流入口连接；

12、s2：将过滤罩放于钻井液与岩屑混合的槽体内，关闭清水节流阀，打开钻井液节流阀，启动定量隔膜泵、岩屑研磨机、制冷机、a/d模块、电源控制模块的电源；

13、s3：样品通过过滤罩的过滤，经定量隔膜泵定量的抽取、经岩屑研磨机的研磨，流入到冷却管线，同时制冷机产生的冷风经冷风管输送至下箱体内；

14、s4：冷却后的样品由冷却管线经样品流入口输入至样品池，紫外光激发组件发出的紫外光照射样品池内样品后，样品激发出荧光，所述荧光经荧光反射组件，实时传入检测器，形成荧光强度信号，再经a/d模块转化为数字信号。

15、可选地，当钻井液管线、岩屑研磨机、冷却管线和样品池内有钻进液、岩屑残留或管线堵塞时，包括步骤：

16、l1:关闭钻井液节流阀、打开清水节流阀；

17、l2:启动定量隔膜泵、岩屑研磨机、制冷机、a/d模块、电源控制模块，增加定量隔膜泵流量，清水流过钻井液管线、岩屑研磨机、冷却管线、样品池，冲洗上述各部件，直至样品排液口无钻进液、岩屑排出。

18、l3：调节定量隔膜泵流量至正常工作流量，打开钻井液节流阀、关闭清水节流阀；

19、l4：按上述s2至s4步骤进行样品检测分析。

20、可选地，当钻井液过于浓稠或样品检测荧光强度过高时，包括步骤：

21、n1：适当开启钻井液节流阀，适当开启清水节流阀，将过滤罩放于钻井液与岩屑混合的槽体内，关闭清水节流阀，打开钻井液节流阀，启动定量隔膜泵、岩屑研磨机、制冷机、a/d模块、电源控制模块电源,进行稀释样品；

22、n2：调节钻井液节流阀与清水节流阀开启程度，直至荧光强度信号值处于正常检查量程之内；

23、n3：按上述s2至s4步骤进行样品检测分析。

24、本发明有益效果为：

25、1、实现了样品定量抽取条件下的岩屑研磨，同时样品定量抽取保证了样品池内始终具有足额定量钻井液及其携带大小均匀的岩屑流过，此外通过定量隔膜泵流量档位调节，实现了样品池内钻井液高流量至低流量间的流通。

26、2、样品冷却系统，降低了样品温度对样品发射荧光强度的影响，同时根据不同钻井液温度，通过调节冷风机输出功率，保证了钻井液温度始终处于低温且准恒温的状态。

27、3、矩阵式高强度led紫外光源对称式照射样品池，增强了样品池内样品激发出荧光的强度，遮光罩的设计既保证了单个led光源的激发强度，同时也减小了散射紫外光线对样品荧光检测的干扰；另一方面，led晶体管发出的紫外光源为冷光源，减小了光源温度对样品发射荧光强度的影响。

28、4、通过样品足额定量抽取以及样品池内样品实时流通与荧光信号测量，实现了样品连续的荧光检测分析，提高了样品分析的实效性。

29、5、该设备上箱体和下箱体侧面间为可拆卸式连接，利于光源、样品池、检测器、冷却管线等部件的更换和维护，同时整个箱体为具有保温功能的防爆型设计，可安置于钻井现场，实现了本设备在钻井现场或其他环境的应用。