水驱油动态检测的光反射差装置和方法技术领域
本发明涉及一种光学仪器，尤其涉及一种光反射差检测水驱油动态的装置及方
法。
背景技术
中国油田储集层中92％为陆相碎屑岩沉积，注水开发是中国油田的主体开发方
式。目前中国老油田已陆续进入开发中后期，面临新增储量不足、储采比逐年下降和含水上
升、产量递减，原油采收率较低等严重问题。截至2006年底，中国石化采收率较高的东部油
田平均仅为28.9％，中国石油平均为34.5％。因此，水驱油动态监测的研究对提高石油采收
率有着重要的意义。为此，本发明提出一种水驱油动态检测的光反射差装置和方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有水驱油动态测量技术的缺陷，从而提供一种光反射差检
测水驱油动态的装置及方法，该方法具有操作简单、监测时间短、系统噪声低、能定性、定量
分析水驱油动态的特点。
本发明提供的光反射差法检测水驱油动态的装置，包括激光器、起偏器、光弹调制
器、移相器、位移平台、微流体芯片、微流芯片控制仪、连接管、检偏器、光阑、光电信号转换
器、信号放大装置、数据采集和处理系统和基座，其中在激光器输出光前方光路上顺序设置
所述起偏器、光弹调制器和移相器，经微流体芯片中的样品反射后的出射光束前方顺序设
置所述检偏器、光阑和光电信号转换器，所述微流体芯片和微流芯片控制仪固定在位移平
台上，所述光电信号转换器通过信号放大装置连接到所述数据采集和处理系统，所述激光
器、起偏器、光弹调制器、移相器、位移平台、检偏器、光阑、光电信号转换器、信号放大装置、
数据采集和处理系统固定在水平放置的基座上。
在上述的技术方案中，所述微流芯片控制仪通过所述连接管将原油注入所述微流
体芯片中，实现原油的流动。
在上述的技术方案中，所述数据采集和处理系统包括，BNC适配器、数据采集卡和
数据处理装置；其中所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装置；
其中所述数据处理装置为电子计算机或微处理器，对数据采集卡发送来的数据进行存储、
分析和处理。
在上述的技术方案中，所述位移平台为高精密二维平移台，移动轴方向为水平方
向和竖直方向。
在上述的技术方案中，所述光电信号转换器为光电二极管。
在上述的技术方案中，所述信号放大装置为锁相放大器。
本发明利用上述装置进行水驱油动态的检测方法，包括如下步骤：
1.将微流体芯片连接在微流芯片控制仪上，通过微流芯片控制仪将原油充入光反
射差法检测水驱油动态装置的微流体芯片中；
2.打开激光器，输出的激光入射到起偏器，调节起偏器的透光轴方向，使其平行于
基片入射平面的P偏振方向，从起偏器出射的偏振光通过前方的光弹调制器，光弹调制器的
频率设为50kHz；
3.调节相移器，将基频信号调零，调节样品台，使光路通过样品，调节聚焦装置，使
得光汇聚在样品表面处；
4.通过微流芯片控制仪将水充入光反射差法检测水驱油动态装置的微流体芯片
中；
5.用光电二极管做探测器，监测水驱油动态过程，用电子计算机或微处理器对检
测结果进行数据采集和处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例中水驱油动态检测的光反射差装置组成示意图；
图2是本发明实施例中水驱油动态检测的光反射差装置使用流程图；
图中：
101----激光器102---起偏器103----光弹调制器104----移相器
105----微流芯片控制仪106---位移平台107----检偏器108----光阑
109----光电信号转换器110---信号放大装置111----数据采集和处理系统
112----基座113---微流体芯片114----连接管
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发
明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并
不作为对本发明的限定。
为了有效实现对水驱油动态的测量，本发明实施例提供一种水驱油动态检测的光
反射差装置及方法。图1为本发明实施例中水驱油动态检测的光反射差装置组成示意图。如
图1所示，本实施例的装置，包括激光器101、起偏器102、光弹调制器103、移相器104、位移平
台106、微流体芯片113、微流芯片控制仪105、连接管114、检偏器107、光阑108、光电信号转
换器109、信号放大装置110、数据采集和处理系统111和基座112，其中在激光器101输出光
前方光路上顺序设置所述起偏器102、光弹调制器103和移相器104，经微流体芯片113中的
样品反射后的出射光束前方顺序设置所述检偏器107、光阑108和光电信号转换器109，所述
微流体芯片114和微流芯片控制仪105固定在位移平台106上，所述光电信号转换器109通过
信号放大装置110连接到所述数据采集和处理系统111，所述激光器101、起偏器102、光弹调
制器103、移相器104、位移平台106、检偏器107、光阑108、光电信号转换器109、信号放大装
置110、数据采集和处理系统111固定在水平放置的基座112上。
本实施例的装置中，所述微流芯片控制仪105通过所述连接管114将原油注入所述
微流体芯片113中，实现原油的流动。
本实施例的装置中，所述位移平台106为高精密二维平移台，移动轴方向为水平方
向和竖直方向。
本实施例的装置中，所述光电信号转换器109为光电二极管。
本实施例的装置中，所述信号放大装置110为锁相放大器。
在上述的技术方案中，所述数据采集和处理系统111包括，BNC适配器、数据采集卡
和数据处理装置；其中所述数据采集卡采集BNC适配器输出的数据，并传送给数据处理装
置；其中所述数据处理装置为电子计算机或微处理器，对数据采集卡发送来的数据进行存
储、分析和处理。
本实施例的装置中采用的是功率为4mW，波长为632.8nm的He-Ne激光器作为光源，
其出光孔径为3mm，从激光器出射的激光束经由起偏器校正偏振方向后变成偏振方向平行
于入射面的p偏振光；而后再经过光弹调制器产生p和s偏振态间的周期性调制，调制频率为
50KHz；从光弹调制器出射的偏振调制光经由一直径为25.4mm的石英多级半波片构成的移
相器引进p和s偏振态间的可调节位相补偿；
样品表面反射的反射光经检偏器108调节后由光电二极管阵列109接收；锁相放大
器110连接到光电二极管阵列109，使光信号转化成电信号后可以被数据采集和处理系统读
取；
本装置中的数据采集和处理系统111采用计算机，该机算计配置有数据采集卡、
BNC适配器和LabVIEW编写的采集程序，锁相放大器110输出的电信号首先经由BNC适配器进
行分通道处理，锁相放大器110输出的信号被分成振幅信息和位相信息两个部分，然后将锁
相放大器110的振幅信息和位相信息分别送入数据采集卡采集，最后把采集到的数据传送
给采用LabView编写的数据处理程序进行存储、分析和处理。
本发明利用上述装置进行水驱油动态的检测方法，包括如下步骤：
步骤201：将微流体芯片连接在微流芯片控制仪上，通过微流芯片控制仪将原油充
入光反射差法检测水驱油动态装置的微流体芯片中；
步骤202：打开激光器，输出的激光入射到起偏器，调节起偏器的透光轴方向，使其
平行于基片入射平面的P偏振方向，从起偏器出射的偏振光通过前方的光弹调制器，光弹调
制器的频率设为50kHz；
步骤203：调节相移器，将基频信号调零，调节聚焦装置，使得光汇聚在样品表面
处；
步骤204：通过微流芯片控制仪将水充入光反射差法检测水驱油动态装置的微流
体芯片中；
步骤205：用光电二极管做探测器，监测水驱油动态过程，用电子计算机或微处理
器对检测结果进行数据采集和处理。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详
细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保
护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本
发明的保护范围之内。