井下注入水颗粒度在线检测的紧凑型光学系统优化

本文主要探讨了在水驱开发油田的井下注入水中，如何解决颗粒度难以实现外场在线检测的技术难题。研究者们设计了一种基于光学散射原理的新型在线检测光学系统。系统的核心在于采用640纳米波长的激光光束，通过4倍的准直扩束技术，将光束扩展至8毫米的照明孔径，确保了足够的光照强度以便于检测。 设计的关键环节包括光瞳匹配和像差平衡，这有助于优化一个紧凑型光学系统，其直径达到42毫米。这一设计使得系统能够在1到100微米的粒径范围内进行实时、高效的井下监测，焦距设定为50毫米，视场角为17度，通光口径为8毫米，确保了在整个视场内所有点的光斑半径小于6微米，从而有效地避免了非散射光对检测结果的影响，提高了测量精度。 通过样机实验，系统对标准颗粒试样进行检测，结果显示测试误差小于5%，达到了设计的要求，这充分证明了该光学系统设计的可行性和合理性。非线性光学技术和光学散射原理在这个过程中起到了关键作用，它们不仅提升了系统的性能，还适应了油田环境下的复杂条件。 这项研究成果对于水驱开发油田的运营管理具有重要意义，因为它能实时监控注入水中的颗粒状态，有助于提高油藏开发效率，减少因颗粒污染导致的设备磨损，同时也有助于预防潜在的生产问题。整体来看，本文的研究不仅填补了井下注入水颗粒度在线检测的技术空白，也为其他工业领域中类似问题的解决提供了新的思路和方法。