一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计制造技术

本发明专利技术提供了一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，所述流量计包含：检测管段、偏振分析模块和双偏振光纤传感器；所述检测管段设置于待测管路上且所述检测管段内部设有导流通道；所述双偏振光纤传感器设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数；所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田高效分层注水测调
，特别是一种基于双偏振态光纤传感器件的用于石油行业采出井及注驱井井下流量测量的新式流量计。
技术介绍
在油田的开发和发展过程中，人们需要了解在采出液或注水注聚过程中有关井内流体的特性与状态的详细资料，其可靠性、准确性、时效性是至关重要的。尤其是对开发智能井系统的需要，即永久井下监控完井系统。永久监控不仅是指井下压力和温度的测量，还应具有流体流量的测量项目。实时、连续的井下流量测量资料可以帮助确定产能指数、油层产量分配、辨别和确定生产异常等，用途很广。因为井下的环境的复杂性和特殊性，要求能做到长期实时连续检测流量的流量计具应该有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、适应低速小流量测量、高灵敏性等特点。常规的电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计、涡轮流量计等，因为自身结构等特点难以适应上述条件要求不能做到永久性检测，且可用于井下测量的流量计由于应用环境的特殊性其结构都很复杂，成本都非常昂贵。另外，随着光纤技术的发展，布拉格光纤光栅传感器成为了流量计组成的重要部分，但是这种传感器对低速小流量的检测仍然不够敏感，导致流量计的精度较低，量程不全。同时电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰等问题。光纤传感器采用光纤进行传感和传输，不存在上述问题，因此近年得到了越来越多的重视。但是目前的光纤流量计仍存在较多问题。李川等人提出了一种靶式光纤光栅液体流量计(中国专利技术专利申请200910094845.0)，该流量计采用阻流靶、连杆、悬臂等一系列传递机构将流体引起的在阻流靶上的压力传递给光纤光栅，通过光栅光谱的变化测得流量。该设计的不足在于:1)阻流靶影响了原有管道内的流场和流量;2)需要增加轴封片、设置长条孔等，工艺和结构复杂，尤其是需要对连杆这一可动机构进行密封，可靠性低。张强等人同样提出了“带温度补偿的光纤光栅液体流量传感器”(中国专利技术专利申请200910229030.9)，该传感器中采用“弹性舌”感受流体引起的压力，其不足在于:I)弹性舌本身同样会影响原有管道中的流量和流场特性;2)光纤光栅的方向与流体方向不平行，流体流动会对光纤光栅产生附加应力，从而影响测量精度。高应俊等人在技术专利“光纤光栅流量传感器”中也公开了一种类似的结构，该结构采用将光纤光栅布置于“片状物”上的方法进行流量测量，片状物感受流体的压力。该方案存在与上述两个方案相同的不足:片状物同样会影响原有管道中的流量和流场特性。此外，光纤光栅与片状物连为一体容易产生啁啾，从而影响测量精度。因此，如何使流量计不影响原管道的流量和流场，使光纤不受其它附加作用的影响并提高灵敏度，以及简化流量计的结构和工艺，成为光纤流量计目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于双偏振态光纤器件的流量计，用于石油井下流体流量的监测，重点解决井下高温高压环境下流量计可靠性、流量计影响原管道的流量和流场，光纤受其它附加作用的影响，以及提高流量计的灵敏度问题。为达上述目的，本专利技术具体提供一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，所述流量计包含:检测管段、偏振分析模块和双偏振光纤传感器;所述检测管段设置于待测管路上且所述检测管段内部设有导流通道;所述双偏振光纤传感器设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数;所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述导流通道为圆锥形结构，所述导流通道进水口大于所述导流通道出水口。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述流量计还包含整流管段和出水管道;所述整流管段用于连接被测管道;所述检测管段分别与所述整流管段和所述出水管道相连;所述出水管道用于导出所述检测管段内待测液体。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述整流管段与所述检测管段之间设有密封环，所述密封环用于对所述整流管段与所述检测管段之间的连接口作密封处理。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述检测管段包含前检测管段和后检测管段，所述前检测管段与所述后检测管段通过紧定螺钉连接紧固构成所述检测管段。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器通过光纤连接。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述双偏振光纤传感器包含光纤激光器或相移光栅或长周期光栅或啁啾光栅。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述双偏振光纤传感器嵌入式设置于所述检测管段内壁上，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述检测管段内设置有安装槽，所述安装槽用于放置所述偏振分析模块和所述双偏振光纤传感器。在上述基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计中，优选的，所述安装槽内设置有密封套，所述密封套用于包覆所述偏振分析模块和所述双偏振光纤传感器。本专利技术所提供的基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计为石油井下流量监测提供了一种新的测量手段，该流量计不同于涡轮、涡街、靶式等传统流量计的测量原理，采用光纤激光器直接对被测流体的体积流量进行测量，且不影响中心通道，能够应用在采油、注水等多个井下工艺中，且具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、适应低速小流量测量、高灵敏性等特点，不仅解决流量计影响原管道的流量和流场，光纤受其它附加作用的影响，而且提高流量计的可靠性、灵敏度，解决干扰、腐蚀等问题。【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中:图1为本专利技术提供的基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计的局部剖视图。图2是图1中A-A剖视图。图3是图1中双偏振光纤器件总成与偏振分析模块的放大示意图。其中，1.整流管段，2.密封环，3.检测管段，4.偏振分析模块密封组件，5.偏振分析模块密封端盖，6.偏振分析模块密封底座，7.双偏振态光纤传感器，8.偏振分析模块，9.出水管段，10.紧定螺钉，11.传导光纤，12.密封套。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。请参考图1所示，本专利技术具体提供一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，所述流量计包含:检测管段3、偏振分析模块8和双偏振光纤传感器7;所述检测管段3设置于待测管路上且所述检测管段3内部设有导流通道;所述双偏振光纤传感器7设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数;所述偏振分析模块8与所述双偏振光纤传感器7相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。在上述实施例中，所述导流通道为圆锥形结构，所述导流通道进水口大于所述导流通道出水口。通过该结构使得待测液体在进入所述导流通道后，由于导流通道的渐变结构，对导流通道壁产生侧压力，以此，所述双偏振光纤传感器7根据所述侧压力采集所述待测液体的流量参数，所述偏振分析模块再根据所述流量参数获得所述待测流量数据。在本专利技术一优选的实施例中，所述流量计还包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，其特征在于，所述流量计包含：检测管段、偏振分析模块和双偏振光纤传感器；所述检测管段设置于待测管路上且所述检测管段内部设有导流通道；所述双偏振光纤传感器设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数；所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘合，杨清海，龙莹，裴晓含，兰中孝，李明，付涛，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11