一种阵列探头成像仪器及其一体化光学持气率探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种阵列探头成像仪器及其一体化光学持气率探头，其中一体化光学持气率探头包括：探头外壳，光棱镜、发光器件和接收光器件；光棱镜设置于探头外壳的端口；发光器件、接收光器件均设置于光棱镜的内端，光棱镜的外端设有用于同发光器件的光线配合的光界面；光棱镜的光界面能够使得发光器件的光线在遇到气体时全反射到接收光器件，和在遇到液体时部分反射到接收光器件；接收光器件信号输出端连接于外围电路。通过光界面使得发光器件形成不同的反射光强，并将其转换为大小不同电信号以达到识别气相的目的；同时，基于光器件与光棱镜的集成式设置，使得入射光线强度大，入射角恒定，使得测量结果具有较好的一致性、准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列探头成像仪器及其一体化光学持气率探头


[0001]本技术涉及水平井动态监测仪器
，特别涉及一种阵列探头成像仪器及其一体化光学持气率探头。

技术介绍

[0002]随着国内页岩气开发的进展和规模的不断扩大，大量的页岩气水平井在开发过程的不同阶段，都需要进行产出剖面测井，目前只有国外测井公司拥有该项测井仪器技术，每年在国内页岩气地区进行几十口井的产气剖面测井施工。
[0003]目前国内外新型光学持气率仪采用光纤探针式，存在四个方面问题，一是光纤的传输的光强弱，其光源需要激光式强光源，几十公分长的光纤光路中还需要耐高温分光器、光耦合器等，制造难度大、成本高；二是光线传播是经过光纤内腔的多次反射才能到达光纤头部的探针界面，而且光纤需折弯安装在阵列成像仪器上，光线到达光纤探针界面的入射角就更具不确定性，亦即光的入射角不能满足全反射测量原理，致使区分气相和液相的分辨率下降；三是测量臂式阵列成像仪器结构原因，安装有多条光纤，其走向、位置和弯曲度均不同，也会使多个光纤探针的持气率测量值不一致；四是光纤随着测量臂张开而弯曲，对不同内径的油气井套管，测量臂张开度改变，使光纤的弯曲度改变，光线到达探针界面的入射角也要发生变化，从而产生刻度和测量的不对应性误差。消除此误差需要三相流实验室配备各种型号管子，予以进行有针对性的仪器刻度，费事费力，目前三相流实验室还不具备此条件，若水平井底边存在起伏高度不定的波浪式沉沙，使测量臂张开度带动光纤的弯曲度忽大忽小，更无所适从。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了一种一体化光学持气率探头，可实现了发光器件和接收光器件与光棱镜的集成式设置，使得入射光线强度大，入射角恒定，从而可使得测量结果具有较好的一致性、准确性。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种一体化光学持气率探头，包括：光棱镜、发光器件、接收光器件和探头外壳；
[0007]所述光棱镜设置于所述探头外壳的端口；所述发光器件、所述接收光器件均位于所述探头外壳内，且均设置于所述光棱镜的内端，所述光棱镜的外端设有用于同所述发光器件的光线配合的光界面；所述光棱镜的光界面能够使得所述发光器件的光线在遇到气体介质时被全反射至所述接收光器件，和能够使得所述发光器件的光线在遇到液体介质时被部分反射至所述接收光器件；所述接收光器件的信号输出端用于连接外围电路。
[0008]优选地，所述光棱镜为蓝宝石棒材；所述光棱镜的光界面为锥度45
°
的圆锥面。
[0009]优选地，所述光棱镜的直径为6mm。
[0010]优选地，所述探头外壳的端口面和/或所述光棱镜的光界面设有用于同气泡配合的钢刺针群。
[0011]优选地，还包括：设置于所述探头外壳内的镶嵌管座；所述发光器件和/ 或所述接收光器件通过所述镶嵌管座镶嵌于所述光棱镜的内端。
[0012]优选地，所述发光器件包括发光管；所述接收光器件包括光敏管；所述发光管和/或所述光敏管包括红外二极管。
[0013]优选地，所述接收光器件的信号输出端通过电线连接所述外围电路；所述电线包括：电路屏蔽线。
[0014]优选地，还包括：温漂补偿模块；所述温漂补偿模块通讯连接于所述发光器件的电源。
[0015]一种阵列探头成像仪器，包括：持气率探头，所述持气率探头为如上所述的一体化光学持气率探头。
[0016]从上述的技术方案可以看出，本技术提供的一体化光学持气率探头中，通过光棱镜的光界面使得发光器件的光线在不同的介质下发生不同程度的反射，尤其在遇到气体介质时发生全反射，使得探测到的反射光强大；在遇到液体时发生部分或少量反射，使得探测到的反射光强小，再通过接收光器件将反射光强大小转换为大小不同电信号，有助于达到在油气水三相流中分辨出气体目的；而且，再基于发光器件和接收光器件与光棱镜的集成设置，使得入射光线强度大，入射角恒定，从而可使得测量结果具有较好的一致性、准确性。
[0017]本技术还提供了一种阵列探头成像仪器，由于采用了上述的一体化光学持气率探头，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
[0019]图1为本技术实施例提供的测量原理示意图；
[0020]图2为本技术另一实施例提供的测量原理示意图；
[0021]图3为本技术实施例提供的一体化光学持气率探头的结构示意图；
[0022]图4为本技术实施例提供的总体电路框图；
[0023]图5为本技术实施例提供的原始探头温度特性图；
[0024]图6为本技术实施例提供的温漂校正后探头温度特性图；
[0025]图7为本技术实施例提供的测井过程示意图。
[0026]其中，1为钢刺针群，2为光棱镜，3为镶嵌管座，4为光敏管，5为发光管，6为探头外壳。
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0028]本技术实施例提供的一体化光学持气率探头，如图3所示，包括：光棱镜2、发光器件、接收光器件和探头外壳6；
[0029]光棱镜2设置于探头外壳6的端口；发光器件、接收光器件均位于探头外壳6内，且均设置于光棱镜2的内端，光棱镜2的外端设有用于同发光器件的光线配合的光界面；光棱镜2的光界面能够使得发光器件的光线在遇到气体介质时被全反射至接收光器件，和能够使得发光器件的光线在遇到液体介质时被部分反射至接收光器件；接收光器件的信号输出端用于连接外围电路。需要说明的是，本方案的接收光器件能够将反射光强大小转换为大小不同电信号。
[0030]从上述的技术方案可以看出，本技术实施例提供的一体化光学持气率探头中，通过光棱镜的光界面使得发光器件的光线在不同的介质下发生不同程度的反射，尤其在遇到气体介质时发生全反射，使得探测到的反射光强大；在遇到液体时发生部分或少量反射，使得探测到的反射光强小，再通过接收光器件将反射光强大小转换为大小不同电信号，有助于达到在油气水三相流中分辨出气体目的；而且，再基于发光器件和接收光器件与光棱镜的集成设置，使得入射光线强度大，入射角恒定，从而可使得测量结果具有较好的一致性、准确性。
[0031]在本方案中，为了适应混合流体的复杂工况，这就要求光棱镜2具有耐高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体化光学持气率探头，其特征在于，包括：光棱镜(2)、发光器件、接收光器件和探头外壳(6)；所述光棱镜(2)设置于所述探头外壳(6)的端口；所述发光器件、所述接收光器件均位于所述探头外壳(6)内，且均设置于所述光棱镜(2)的内端，所述光棱镜(2)的外端设有用于同所述发光器件的光线配合的光界面；所述光棱镜(2)的光界面能够使得所述发光器件的光线在遇到气体介质时被全反射至所述接收光器件，和能够使得所述发光器件的光线在遇到液体介质时被部分反射至所述接收光器件；所述接收光器件的信号输出端用于连接外围电路。2.根据权利要求1所述的一体化光学持气率探头，其特征在于，所述光棱镜(2)为蓝宝石棒材；所述光棱镜(2)的光界面为锥度45
°
的圆锥面。3.根据权利要求2所述的一体化光学持气率探头，其特征在于，所述光棱镜(2)的直径为6mm。4.根据权利要求1所述的一体化光学持气率探头，其特征在于，所述探头外壳(6)的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭国民，赵俊峰，高新营，娄彦民，肖向阳，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：