光纤多相流量计制造技术

光纤多相流量计，涉及一种石油测井仪器。本发明专利技术是为了解决现有的压差密度仪器测量多相流体的总流量剖面及各相流体持率的测量精度低的问题。本发明专利技术采用膜片、应力杆和光纤光栅，当有流体流过膜片时，膜片受到流体的冲击力产生变形从而带动应力杆产生了压缩，粘贴于应力杆上的光纤光栅产生协同变形，光纤光栅产生波长漂移，光纤光栅的反射光携带波长漂移信息到达光纤光栅解调仪，最后通过光纤光栅解调仪测量获得光纤光栅的波长漂移量，进而获得多相流体的总流量。本发明专利技术还通过光纤和光纤布里渊解调仪，测得流体的两相组分，根据布里渊频移与持率之间的关系，最终获得多相流体的持率。本发明专利技术还适用于恶劣环境及人员、设备不便直接到达的环境的监测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】光纤多相流量计，涉及一种石油测井仪器。本专利技术是为了解决现有的压差密度仪器测量多相流体的总流量剖面及各相流体持率的测量精度低的问题。本专利技术采用膜片、应力杆和光纤光栅，当有流体流过膜片时，膜片受到流体的冲击力产生变形从而带动应力杆产生了压缩，粘贴于应力杆上的光纤光栅产生协同变形，光纤光栅产生波长漂移，光纤光栅的反射光携带波长漂移信息到达光纤光栅解调仪，最后通过光纤光栅解调仪测量获得光纤光栅的波长漂移量，进而获得多相流体的总流量。本专利技术还通过光纤和光纤布里渊解调仪，测得流体的两相组分，根据布里渊频移与持率之间的关系，最终获得多相流体的持率。本专利技术还适用于恶劣环境及人员、设备不便直接到达的环境的监测。【专利说明】光纤多相流量计
本专利技术涉及一种石油测井仪器，具体涉及一种获得油气井中多相流体的总流量剖面和各相流体持率的光纤多相流量计。
技术介绍
为了做好油藏监控和油田管理，最关键的环节是获得油气井中稳定可信的多相流体的总流量剖面和各相流体的持率。然而，大多数油井分层开采，每层含水量不同，而且有时流速较大，给利用常规生产测井设备测量和分析油井的生产状况带来了巨大的困难。流体在油管中的摩阻和从油藏中向井筒内的喷射使得压差密度仪器无法准确测量，电子探头更是无法探测到流体中的小油气泡。 针对以上问题，目前出现了很多测量装置及方法，包括:题为“一种具有用于测量在管道内流动的流体流的参数的多带传感器组件的设备”、题为“用声压测量管道中的流体参数的装置和方法”、题为“井下光纤多相流量计”的文章，介绍了一种应用相关分析法测量混合流体的体积流速，进而推导出体积流量，并采用不稳定压力的测量方式测量混合流体的声速，进而计算出各相流体的体积分数；而西北工业大学的一篇“基于光纤传感器的油井多相流量计量方法研究”的文章，介绍利用多相流体的平均折射率随各相比例的不同而发生变化的原理来测量各单相所占比例，此种方法需要测量光反射率和透射率。 上述几种文章中的结构，均存在杂音干扰，从而导致测量精度低，且石油对光的吸收损耗大导致无法精确测量各相流体持率的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的压差密度仪器测量多相流体的总流量剖面及各相流体持率的测量精度低的问题，提出了光纤多相流量计。 光纤多相流量计，它包括光栅解调仪和光纤布里渊解调仪，它还包括膜片、应力杆、光纤光栅、壳体和光纤； 壳体为横截面为矩形的桶体，该桶体的开口朝下，所述壳体中间设置一隔板使壳体分为上腔和下腔，所述上腔的侧壁上开有一号开孔，壳体的桶底开有二号开孔； 壳体的开口侧覆盖有膜片， 应力杆位于下腔内，其两端分别与隔板与膜片接触，且所述应力杆垂直于膜片；光纤光栅贴在应力杆的外表面； 光纤的一端位于壳体的外部，光纤的另一端穿过一号开孔和二号开孔并与光纤布里渊解调仪的信号输入端连接； 光纤光栅的波长漂移信号输出端与光栅解调仪的波长漂移信号输入端连接。 本专利技术所述的光纤多相流量计，采用膜片、应力杆和光纤光栅，当有流体流过膜片时，膜片受到流体的冲击力产生变形从而带动应力杆产生了压缩，粘贴于应力杆上的光纤光栅产生协同变形，光纤光栅产生波长漂移，光纤光栅的反射光携带波长漂移信息到达光纤光栅解调仪，最后通过光纤光栅解调仪测量获得光纤光栅的波长漂移量，进而获得多相流体的总流量。整个过程在流量计内部执行，没有任何杂音干扰，且膜片和应力杆均采用压力敏感元件，达到了对流体的多相流量的准确测量，相比现有的压差密度仪器，测量精度提高了 10%以上。 本专利技术还通过光纤和光纤布里渊解调仪，测得流体的两相组分，根据布里渊频移与持率之间的关系，最终获得多相流体的持率。本专利技术利用了光的布里渊散射，实时性好、反射效率高、增益强度大，有利于信号探测，而且信噪比高，使测量更加精确，属于非接触探测。本专利技术还适用于恶劣环境及人员、设备不便直接到达的环境的监测。 【专利附图】【附图说明】 图1为本申请所述的光纤多相流量计的结构示意图；图中的方框8为油管，箭头9为流体的流向。 【具体实施方式】 【具体实施方式】一、参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的光纤多相流量计，它包括光栅解调仪6和光纤布里渊解调仪7，它还包括膜片1、应力杆2、光纤光栅3、壳体4和光纤5 ； 壳体4为横截面为矩形的桶体，该桶体的开口朝下，所述壳体4中间设置一隔板4-1使壳体分为上腔4-2和下腔4-3,所述上腔4-2的侧壁上开有一号开孔4-4,壳体4的桶底开有二号开孔4-5 ； 壳体4的开口侧覆盖有膜片I, 应力杆2位于下腔4-3内，其两端分别与隔板4-1与膜片I接触，且所述应力杆2垂直于膜片I ;光纤光栅3贴在应力杆2的外表面； 光纤5的一端位于壳体4的外部，光纤5的另一端穿过一号开孔4-4和二号开孔4-5并与光纤布里渊解调仪7的信号输入端连接； 光纤光栅3的波长漂移信号输出端与光栅解调仪6的波长漂移信号输入端连接。 在使用本实施方式所述的光纤多相流量计时，将光纤多相流量计放置在油气井的油管8内，当油管8内有流体垂直于流量计的膜片I运动时，膜片I受到流体的冲击力产生的变形带动应力杆2产生了压缩,粘贴于应力杆2上的光纤光栅3产生协同变形,光纤光栅3的Bragg波长产生漂移，膜片受到推力的作用，力的大小与流体的动能和膜片的面积成正t匕，当管道的雷诺数大于流量计的界限雷诺数时，流量与膜片受到的力有确定的数值对应关系，而膜片受到的力还与光纤光栅波长漂移量有关，所以通过光纤光栅解调仪测得光纤光栅Bragg波长漂移量，进而获得多相流体的总流量。其工作原理在【具体实施方式】六后面。 光纤布里渊解调仪7发出一束脉冲光，该脉冲光经光纤5发送至流体，该脉冲光射入流体后产生布里渊散射并形成散射光，背向散射光的频移与流体的声速相关，通过对布里渊频移的测量计算得到混合流体的声速，而流体的声速与各单相流体的声速和密度具有相关性，并且这个相关性普遍存在于两相气/液和液/液混合流体系统中，也适用于多相混合流体系统，所以通过测得的声速的差别区分多相流体中两相组分，最后通过布里渊频移与持率之间的关系获得各相流体持率。在实际应用中通过测量布里渊频移得到多相流体的持率。 本专利技术结构简单，将光纤光栅、应力杆与流体隔离，还起到了保护传感元件的作用。 膜片作为流体的作用力的感应元件，并将作用力传递给应力杆和光纤光栅，避免了传感材料氧化腐蚀和结构疲劳等问题，提高了测量多相流体总流量的灵敏度。 【具体实施方式】二、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的光纤多相流量计的进一步说明，本实施方式中，壳体4为合金钢壳体。 【具体实施方式】三、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的光纤多相流量计的进一步说明，本实施方式中，膜片I为氟橡胶膜片。 本实施方式中，膜片采用刚性稳定、弹性范围大、屈服应力大的氟橡胶，其应变能力强，反应灵敏，获得的应变力精确，进一步保证了油气井的总流量的精度。 【具体实施方式】四、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的光纤多相流量计的进一步说明，本实施方式中，应力杆2为铬镍不锈钢应力杆。 【具体实施方式】五、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的光纤多相流量计的进一步说明，本实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
光纤多相流量计，它包括光栅解调仪(6)和光纤布里渊解调仪(7)，其特征在于，它还包括膜片(1)、应力杆(2)、光纤光栅(3)、壳体(4)和光纤(5)；壳体(4)为横截面为矩形的桶体，该桶体的开口朝下，所述壳体(4)中间设置一隔板(4‑1)使壳体分为上腔(4‑2)和下腔(4‑3)，所述上腔(4‑2)的侧壁上开有一号开孔(4‑4)，壳体(4)的桶底开有二号开孔(4‑5)；壳体(4)的开口侧覆盖有膜片(1)，应力杆(2)位于下腔(4‑3)内，其两端分别与隔板(4‑1)与膜片(1)接触，且所述应力杆(2)垂直于膜片(1)；光纤光栅(3)贴在应力杆(2)的外表面；光纤(5)的一端位于壳体(4)的外部，光纤(5)的另一端穿过一号开孔(4‑4)和二号开孔(4‑5)并与光纤布里渊解调仪(7)的信号输入端连接；光纤光栅(3)的波长漂移信号输出端与光栅解调仪(6)的波长漂移信号输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪涛，宋文平，李隆球，刘丽丽，何俊，张广玉，王振龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23