专利名称：地下流体复合监测方法
技术领域：
本发明涉及一种地下流体监测方法，特别是能从同一地下流体样品中同时提 取多种信息的监测方法。
背景技术：
目前有关地下流体信息的监测手段多种多样，监测指标也非常丰富，如水温、 气氡、气汞、氦气、氢气等观测，但大多数的监测手段往往比较单一化，即在一个 观测井，依靠一台仪器一次性取样只能监测到一个指标，由于地下流体动态观测是 探索地震前期预报的主要前兆手段之一，必须综合多个指标的趋势变化才能有效进 行预报工作，且某些指标间的比值变化往往是预报地震的重要信息，如有报道称CH4/Ar的比率显示出了明显的每日和半日的潮汐波，是反映地震活动的一个有用 的参数，但由于异地取样，或不是同一时间采集等原因可能会造成某些比值的失真， 这就需要花费大量时间来排除干扰因素，使用花样繁多的数据处理方法来提取接近 准确的信息。发明内容本发明的目的在于提供一种地下流体复合监测方法，该方法能对在同一观测 井中的一次性取样监测到流体的多种信息。为了实现所述目的，本发明的地下流体复合监测方法，其特点是，包括步骤 a)提供一检测池，将一第一传感器组件的所有监测探头放置于该检测池中；b) 提供一脱气及干燥系统；c)提供一自动气相色谱分析系统和气体传感器组件，将 该自动气相色谱分析系统和该气体传感器组件分别与该脱气及干燥系统通过管路 连接；d)利用潜水泵一次性采集地下流体样品；e)将该地下流体样品通过管路 分别送入该监测池和该脱气及干燥系统；f)利用该第一传感器组件对该监测池中 的流体进行测量，以及利用该自动气相色谱分析系统和该气体传感器对来自该脱气及干燥系统中的气体成份进行测量；g)提供一数据处理装置，将所述第一传感器 组件、该自动气相色谱分析系统和该气体传感器组件的输出信号传递至该数据处理 装置进行分析处理。由于采用了前述技术方案，本发明的地下流体复合监测方法具有这样的优点 将第一传感器组件、气体传感器组件以及自动气相色谱分析系统综合于同一监测系 统中，利用第一传感器组件监测地下流体内诸如温度、离子浓度等参数，以及利用 气体传感器组件和自动气相色谱分析系统监测地下流体中溶解气体成份的含量，从 而能在同一观测井中的一次性取样获得流体的多种信息，且各种信息采集背景一 致，使比测研究具有可靠性，提高了效率，节约了成本，解放了人力。这种复合监 测方法将推动我国地下流体学科发展由单一方法向综合观测发展，是推进我国地震 地下流体科学发展的重要工作。以下结合附图和具体实施方式
对本发明的所述目的、技术方案和优点进行进 一步的说明。
图1是本发明的地下流体复合监测方法的逻辑结构图；图2是实施本发明的地下流体复合监测方法的一实施例的逻辑结构图；图3是图2中的组合电极测量系统的一实施例的系统结构图；图4是图2中的脱气及干燥系统的一实施例的系统结构图；图5是图2中的自动气相色谱分析系统的一实施例的系统结构框图；图6是本发明的地下流体复合监测方法的流程图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的地下流体复合监测方法的逻辑结构图，该地下流 体复合监测方法综合利用了各种监测装置，例如通过自动气相色谱100、硫化 氢传感器200、温度传感器300、电导传感器400、氟离子电极500、氯离子电 极600、 PH电极700对地下流体进行测量，各种监测装置与一计算机及测控系 统耦接，各种监测装置将所测量数据传送至计算机及测控系统进行分析处理。 硫化氢传感器200与自动气相色谱IOO监测的对象为地下流体中的溶解气体， 电导传感器200、温度传感器300、氯离子电极600、氟离子电极500、 PH电极700的所有检测探头放置于同一监测池中，监测的对象直接为取样的地下流体。 根据需要可以增加传感器或电极系统，继续增加综合监测项目。本发明的复合监测方法是将各种监测手段集成于一台仪器， 一次性取样， 同时得到多种测试项目的数据。下面通过一实施例具体地说明本发明的复合监测方法。复合监测方法的步骤可以按照图6所示的步骤进行。首先，在步骤61中，设置地下流体样品的分析监测流程，包括对检测池、脱气及干燥系统、自动气相色谱分析系统和传感器组件、数据处理装置的设置。以下结合图2和5对该步骤进行详细的说明。如图2所示，为本发明的地下流体复合监测方法的一实施例的逻辑结构图，为一自动地下流体综合信息监测系统，该自动地下流体综合信息监测系统包括地下流体观察井l、组合电极测量系统2、自动脱气及干燥系统3、气体传感器组件4、自动气相色谱分析系统5、计算机及测控系统6。地下流体观察井1包括潜水泵11、取水管路12、分流管路13以及进水管路14，潜水泵11通过取水管路12与分流管路13连接，分流管路13与进水管路14连接。如图3所示，组合电极测量系统2包括检测池21、电极组22、进液管路 211、出液管路212以及池盖213，电极组22置于检测池21内部的顶端，进液 管路211入口置于检测池21底部，出液管路212出口置于检测池21顶部，以便每次检测完毕后，下次进入的流体样品能得到完全更新。电极组22包括电导电极221、氯离子电极222、氟离子电极223、酸碱度 (PH)电极224以及温度传感器225，各种测量电极通过池盖213上的螺纹口 加以固定，探头深入检测池液体中。如图4所示，自动脱气及干燥系统3包括由排水管301、电磁阀A302、脱 气容器303、进水管304、挡板305、冷浴温度传感器306、制冷温控系统307、 一级干燥气室308、连接管A 309、 二级干燥气室310、连接管B311、电磁阀 B312、连接管C313、电磁阀C314、空气泵(反吹)315、输气管316、连接 管D317、间冷式低温金属试验浴318、电磁阀D319、排余水管320、液位传 感器321、喷嘴322、溢水管323以及电磁阀E324组成。排水管301通过电磁 阀A 302置于脱气容器303的底部，溢水管323 —端置于脱气容器303内下端的一侧，另一端与电磁阀E 324连接，液位传感器321和喷嘴322置于脱气容 器303内部的上侧，喷嘴322与进水管304连接，挡板305置于脱气容器303 内部的顶端，间冷式低温金属试验浴318置于脱气容器303的上部， 一级干燥 气室308和二级干燥气室310置于间冷式低温金属试验浴318中， 一级干燥气 室308与脱气容器303相通，并设置于挡板305的上面，间冷式低温金属试验 浴318内的冷浴温度传感器306与间冷式低温金属试验浴318外的制冷温控系 统307连接， 一级干燥气室308和二级干燥气室310的上端通过连接管A 309 连接，二级干燥气室310的上端通过连接管B311与电磁阀B312连接，电磁 阀B312的其中一端与输气管316相通，另一端通过连接管C313、电磁阀C 314、连接管D 317与反吹空气泵315连接，二级干燥气室310的下端通过电磁 阀D 319与排余水管320相连。地下流体中的溶解气体通过喷嘴322的喷射、撞击等作用不断从流体中释 放出去。溢水管323的设置是保证系统在喷淋过程中基本保持常压，从而使喷 淋出来的气体不会回溶到水中，同时又可以通过水封避免或减少喷淋出来的气 体扩散或损失。干燥系统即低温除湿系统由冷浴温度传感器306、制冷温控系 统307以及间冷式低温金属试验浴318组成，其作用是对喷淋后进入气室的气 体进行低温干燥。 一级干燥气室308和二级干燥气室310放置于间冷式低温金 属试验浴318中，气体流经两级气室之后便可通过输气管316分流后分别进入 气体传感器系统4以及自动气相色谱分析系统5进行检测分析。反吹空气泵315 的设置是为了一次检测完毕后，将系统内的死气排除以便再次分析。气体传感器组件4包括硫化氢传感器，该硫化氢传感器用来检测地下流体 中脱出溶解气体中的硫化氢含量。如图5所示，自动气相色谱分析系统包括流路控制系统51、分离系统52、 双热传导检测器(TCD)检测系统53组成。流路控制系统51包括十通切换阀51K流量控制512、定量管A513、定 量管B514。分离系统52由催化管521、分离柱A 522和分离柱B 523组成。 双TCD检测系统53由TCD1 531以及TCD2 532组成。定量管A 513用来定量 进入分离柱B 523的样品体积，定量管B514用来定量进入催化管521、分离 柱A 522的样品体积。催化管521内填充活性钯催化剂，在氢的作用下用来将氧催化成水。分离柱A 522内填分子筛，用来分离^和N2，分离柱B 523内 填碳分子筛，用来分离He、 H2、 02、 CH4、 C02等。自动气相色谱分析系统5的系统工作，由集成计算机为主体的测控系统来 完成仪器自动控制、数据采集、数据处理、报警、数据回访、评价等。仪器的 自动工作可完全由智能测控系统、计算机实现人机对话，正常工作条件下的自 动控制信息包括潜水泵的开关、脱气采样的时序控制、自动脱气系统相关控 制部件的动作和IH常工作信息、气相色谱仪的条件参数(流量、压力、温度、 检测器等)、自动切换阀的驱动动作等。此外，由于地下流体在经过一段距离的传输后，温度等信息可能会失真， 因此需要对进水管路及组合电极测量系统采取保温措施。继续参照图6，在步骤62中，利用潜水泵11进行地下地下流体样品的采 样。在步骤63中，通过取水管路12和进水管路14将所采集的地下流体分别 传送至检测池21和脱气及干燥系统3。在步骤64中，利用电极组22实时监测 的地下流体中的电导、酸度、氯离子、氟离子以及温度等信息，并将传感器的 模拟信号通过变送器传输到测控系统6传输信息，并且利用自动气相色谱分析 系统5分析氦、氢、氧、甲烷、二氧化碳，同时利用硫化氢传感器用来检测地 下流体中脱出溶解气体中的硫化氢含量。在步骤65中，利用计算机及测控系 统6对来自自动气相色谱分析系统5、气体传感器系统4、电极组22的数据进 行分析。虽然本发明已参照如上所述的具体实施例来描述，但是本技术领域中 的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明而不是限制本 发明，例如地下流体观察井1还可采取多种采集装置替换，组合电极测量系统 2中的电极除了电导电极、氯离子电极、氟离子电极以及酸度电极外还可以包 括其他电极，而脱气及干燥系统3是本发明的最佳实现方式而不是唯一的实现 方式，传感器系统5中的硫化氢传感器可以是半导体气体传感器、电化学型气 体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光学式气体传感 器或高分子气体传感器等等。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实 施例的变化、变型都应落在本申请的权利要求书请求保护的范围内。
权利要求
1.一种地下流体复合监测方法，其特征在于，包括以下步骤a)提供一检测池，将第一传感器组件的所有监测探头放置于该监测池中；b)提供一脱气及干燥系统；c)提供一自动气相色谱分析系统和气体传感器组件，将该自动气相色谱分析系统和该气体传感器组件分别与该脱气及干燥系统通过管路连接；d)利用潜水泵一次性采集地下流体样品；e)将该地下流体样品通过管路分别送入检测池和该脱气及干燥系统；f)利用该第一传感器组件对该检测池中的流体进行测量，以及利用该自动气相色谱分析系统和该气体传感器对来自该脱气及干燥系统中的气体成份进行测量；g)提供一数据处理装置，将所述第一传感器组件、该自动气相色谱分析系统和该气体传感器组件的输出信号传递至该数据处理装置进行分析处理。
2. 根据权利要求1所述的地下流体复合监测方法，其特征是，该第一传感器 组件包括电导传感器、温度传感器、氯离子电极、氟离子电极以及PH电极，在所 述步骤f)中，利用该电导传感器、温度传感器、氯离子电极、氟离子电极以及PH 电极测量该地下流体样品的电导、温度、氯离子浓度、氟离子浓度、以及PH值。
3. 根据权利要求1所述的地下流体复合监测方法，其特征是，该气体传感器 组件是硫化氢传感器，在所述步骤f)中，利用该硫化氢传感器测量该地下流体样 品硫化氢气体的浓度。
4. 根据权利要求1所述的地下流体复合监测方法，其特征是该数据处理装置 是计算机测控系统，在步骤g)中，利用该计算机测控系统根据该输出信号进行对 地下流体进行实时监测以及超限报警。
5. 根据权利要求1所述的地下流体复合监测方法，其特征是，该气相色谱分 析系统包括两个热传导检测器，在步骤f)中，利用其中的一个热传导检测器以氢气为载气，分析该地下流体样品中的氩和氮的浓度，另一个热传导检测器以氮为载 气，分析该地下流体样品中的氦、氢、氧、甲垸、二氧化碳的浓度。
6.根据权利要求1所述的地下流体复合监测方法，其特征是，在步骤e)中， 对检测池及管路进行保温。
全文摘要
一种地下流体复合监测方法，可用于预报地震，包括将第一传感器组件的所有监测探头放置于一检测池中，将气相色谱分析系统和气体传感器组件分别与脱气及干燥系统通过管路连接。利用潜水泵一次性采集地下流体样品，将地下流体样品通过管路分别送入检测池和脱气及干燥系统，将所述第一传感器组件、自动气相色谱分析系统和气体传感器组件的输出信号传递至数据处理装置进行分析处理。
文档编号G01V1/00GK101236255SQ20071017359
公开日2008年8月6日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者曹兆钧, 谢红霞, 陈志敏, 冰 顾 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油仪器有限公司