一种井下光纤流量测量装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井下光纤流量测量装置、系统及方法，壳体内密封设置有磁传感器和光纤，光纤连接磁传感器输入端，光纤从壳体末端伸出；旋转叶片的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片的转动轴末端上设置有永磁块，永磁块与磁传感器检测端间隙设置，旋转叶片伸出壳体前端。井下光纤流量测量装置位于井下，井口处设置有滑轮装置和测井车，滚筒设置在测井车上，井下光纤流量测量装置的光纤经过滑轮装置和滚筒后，与测井车上的地面解调设备连接。封装简单，能够在高温高压环境下，对流量进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种井下光纤流量测量装置、系统及方法
本专利技术属于石油勘探测井领域，涉及一种井下光纤流量测量装置、系统及方法。
技术介绍
在石油勘探和开发的过程中，确定生产井中各分层产量及注入井各分层注入量，可给油气水井堵水、调剖提供技术支持数据，并评价油气水井作业效果；根据流量数据的变化情况，确定井下有无井液漏失及漏失量的大小，评价套管损坏状况及程度，流量测井对提高油气采收率具有重要意义。基于电法测井的组合测井技术已经比较成熟，但在很多特殊环境下如高温(170℃以上)高压组合测井，常规电子式组合测井仪器受温度、电磁干扰、电缆传输衰减等限制，无法实现高精度、高可靠性的测量，甚至无法完成测井。在现有技术中，相关流量及氧活化测井等方法受滑脱速度的影响较大、电磁流量测井受制于持率，因而这些测量方法的适用井况受限、应用范围较窄。光纤传感器具有高灵敏度、高精度、体积小、抗电磁干扰、以及耐高温、高压等显著技术优势，受到了世界范围内的关注，国内外都开展了相关的研究。压差式流量传感器,涡流冲击流量传感器,激光多普勒速度传感器，基本都是地面流量计，大都没有受到高温高压环境影响，在高温高压环境下，光纤探头耐温耐压封装测量困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种井下光纤流量测量装置、系统及方法，封装简单，能够在高温高压环境下，对流量进行测量。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种井下光纤流量测量装置，包括壳体和旋转叶片；壳体内密封设置有磁传感器和光纤，光纤连接磁传感器输入端，光纤从壳体末端伸出；旋转叶片的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片的转动轴末端上设置有永磁块，永磁块与磁传感器检测端间隙设置，旋转叶片伸出壳体前端。优选的，壳体前端设置有扶正器，旋转叶片设置在扶正器内部。优选的，光纤通过光纤分路器分为两条，两条光纤各连接有一个磁传感器。优选的，光纤从壳体末端伸出部分，包裹有管状的光缆。优选的，壳体采用17-4PH不锈钢制成。一种井下光纤流量测量系统，包括测井车、滚筒、滑轮装置和上述任意一项所述的井下光纤流量测量装置；井下光纤流量测量装置位于井下，井口处设置有滑轮装置和测井车，滚筒设置在测井车上，井下光纤流量测量装置的光纤经过滑轮装置和滚筒后，与测井车上的地面解调设备连接。优选的，滑轮装置包括地滑轮和天滑轮；天滑轮固定在井口正上方，地滑轮固定在井口旁，地滑轮高度低于天滑轮；井下光纤流量测量装置的光纤伸出井口后，依次经过天滑轮和地滑轮。优选的，光纤穿过滚筒的转动轴，穿过转动轴部分设置有光纤滑环。一种基于上述任意一项所述系统的井下光纤流量测量方法，滚筒转动，通过滑轮装置将井下光纤流量测量装置下井，流体流动带动旋转叶片转动，旋转叶片带动永磁块转动，永磁块旋转产生磁场，磁传感器将转动频率转化为光纤的频率、波长、幅度或相位变化，将信号通过光纤传输到测井车中的地面解调设备，磁传感器的检测值通过计算获得流速，根据井筒内径、壳体外径和流速计算出井下流量。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过与壳体转动连接的旋转叶片，其转动轴上设置有永磁块，旋转叶片带动永磁块旋转，会产生磁场，磁传感器将转动速度转化为光纤的频率、波长、幅度或相位变化，将信号通过光纤传输到装置外部，从而获知到井下流量信息；永磁块的磁阻效应较小，可以有效降低旋转叶片的启动排量，提高测量精度，通过非接触方式，将旋转转化为磁场，因此磁传感器和光纤能够密封在壳体中，从而极大的降低了封装难度和测量难度。进一步，扶正器根据井眼尺寸自适应调节支撑臂张开大小，并用于将测量装置居中和叶片的收拢和张开。进一步，光纤分路器将两个磁传感器的信号合并在一路光纤上，提高测量精度。附图说明图1为本专利技术的光纤井下流量测量装置结构示意图；图2为本专利技术的井下光纤流量测量系统示意图。其中：1-旋转叶片；2-扶正器；3-永磁块；4-磁传感器；5-井下光纤流量测量装置；6-光纤分路器；7-电缆头；8-光纤；9-测井车；10-滚筒；11-地滑轮；12-天滑轮；13-井筒。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1所示，本专利技术所述井下光纤流量测量装置，包括旋转叶片1、扶正器2、永磁块3、磁传感器4、光纤分路器6、电缆头7、光纤8。壳体内密封设置有磁传感器4和光纤8，光纤8连接磁传感器4输入端，将磁传感器4测得的转速信号转换成光纤8相关的参数；光纤8通过光纤分路器6分为两条，壳体末端设置有电缆头7，光纤8与电缆头7连接，光纤8用于将光纤8信号传输到测井车9。电缆头7用于承载井下仪器和密封。两条光纤8各连接有一个磁传感器4，光纤分路器6将两个磁传感器4的信号合并在一路光纤8上，提高测量精度。磁传感器4采用的光纤8光栅测量方式，可以与其他磁传感器4组合实现单芯测量，减少光纤8根数，避免使用多通道光纤滑环带来的信号衰减。旋转叶片1的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片1的转动轴末端上设置有永磁块3，永磁块3与震动片4间隙平行设置，旋转叶片1伸出壳体前端。旋转叶片1用于传导流体流量，中心轴采用宝石作为接触面，叶片支撑和扶正器2相连，实现不同井筒13测量；扶正器2用于测量装置居中和叶片的收拢和张开。如图2所示，井下光纤流量测量系统，包括测井车9、滚筒10、滑轮装置和井下光纤流量测量装置5。井下光纤流量测量装置5位于井筒13内，井口处设置有滑轮装置和测井车9，测井车9装载地面解调设备和滚筒10，滚筒10负责井下光纤流量测量装置5的下放和上提，井下光纤流量测量装置5的光纤8经过滑轮装置和滚筒10后，与测井车9上的地面解调设备连接。滑轮装置包括地滑轮11和天滑轮12；天滑轮12固定在井口正上方，地滑轮11固定在井口旁，地滑轮11高度低于天滑轮12；井下光纤流量测量装置5的光纤8伸出井口后，依次经过天滑轮12和地滑轮11。光纤穿过滚筒10的转动轴，穿过转动轴部分设置有光纤滑环，用于减小信号衰减。扶正器2根据井眼尺寸自适应调节支撑臂张开大小，实现全井眼测量；流体运动带动叶片旋转，通过中心传动轴旋转带动永磁块3的旋转。将叶片旋转的速度通过磁场由非接触式传递到磁传感器4。光缆作用是信号传输通讯，采用管状结构，可以在带压测井方面，实现更好的密封，减少井液的益出。光纤滑环作用是保证光纤8通信在滚筒10转动的情况下通信正常，可以实现井下移动式测量。地面解调装置作用根据测量声波信号的震动幅度和频率，通过数据处理，解调光纤8频率，进而标定出流速的大小。在使用时，井下光纤流量测量装置5下井后，扶正器2根据井筒13尺寸自由张开，旋转叶片1随之张开。流体流动带动旋转叶片1转动，旋转叶片1带动永磁块3转动，永磁块3旋转产生磁场，磁传感器4将转动频率转化为光纤8的频率、波长、幅度或相位变化，将信号通过光纤8传输到测井车9中的地面解调设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下光纤流量测量装置，其特征在于，包括壳体和旋转叶片(1)；/n壳体内密封设置有磁传感器(4)和光纤(8)，光纤(8)连接磁传感器(4)输入端，光纤(8)从壳体末端伸出；旋转叶片(1)的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片(1)的转动轴末端上设置有永磁块(3)，永磁块(3)与磁传感器(4)检测端间隙设置，旋转叶片(1)伸出壳体前端。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下光纤流量测量装置，其特征在于，包括壳体和旋转叶片(1)；
壳体内密封设置有磁传感器(4)和光纤(8)，光纤(8)连接磁传感器(4)输入端，光纤(8)从壳体末端伸出；旋转叶片(1)的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片(1)的转动轴末端上设置有永磁块(3)，永磁块(3)与磁传感器(4)检测端间隙设置，旋转叶片(1)伸出壳体前端。


2.根据权利要求1所述的井下光纤流量测量装置，其特征在于，壳体前端设置有扶正器(2)，旋转叶片(1)设置在扶正器(2)内部。


3.根据权利要求1所述的井下光纤流量测量装置，其特征在于，光纤(8)通过光纤分路器(6)分为两条，两条光纤(8)各连接有一个磁传感器(4)。


4.根据权利要求1所述的井下光纤流量测量装置，其特征在于，光纤(8)从壳体末端伸出部分，包裹有管状的光缆。


5.根据权利要求1所述的井下光纤流量测量装置，其特征在于，壳体采用17-4PH不锈钢制成。


6.一种井下光纤流量测量系统，其特征在于，包括测井车(9)、滚筒(10)、滑轮装置和权利要求1-5任意一项所述的井下光纤流量测量装置(5)；
井下光纤流量测量装置(5)位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨留强，陈小安，江松元，赵俊堂，韩智鑫，袁春，关振显，曾令强，张瑾鹂，陆宁，王小珩，李进强，王桂宇，惠冲，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11