一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，包括設(shè)置在管道（1）內(nèi)的光纖激光器總成（13），光纖激光器總成（13）包括筒形的光纖激光器殼體（131）和密封在光纖激光器殼體（131）中的光纖激光器（132），光纖激光器（132）通過(guò)傳輸光纖（15）與信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。該流量具有檢測(cè)靈敏度高，對(duì)油田采出井及注驅(qū)井井下高溫高壓復(fù)雜環(huán)境具有完全適應(yīng)性，檢測(cè)信號(hào)及其傳輸不受地磁或者電磁環(huán)境影響，在油污泥沙附著時(shí)不失敏，可以長(zhǎng)期工作在井下等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油田測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于光纖激光器檢測(cè)流體流速的用于石油行業(yè)采出井及注驅(qū)井井下流量測(cè)量的新式流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在油田的開(kāi)發(fā)和發(fā)展過(guò)程中，人們需要了解在采出液或注水注聚過(guò)程中有關(guān)井內(nèi)流體的特性與狀態(tài)的詳細(xì)資料，其可靠性、準(zhǔn)確性、時(shí)效性是至關(guān)重要的。尤其是對(duì)開(kāi)發(fā)智能井系統(tǒng)的需要，即永久井下監(jiān)控完井系統(tǒng)。永久監(jiān)控不僅是指井下壓力和溫度的測(cè)量，還應(yīng)具有流體流量的測(cè)量項(xiàng)目。實(shí)時(shí)、連續(xù)的井下流量測(cè)量資料可以幫助確定產(chǎn)能指數(shù)、油層產(chǎn)量分配、辨別和確定生產(chǎn)異常等，用途很廣。因?yàn)榫碌沫h(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，要求能做到長(zhǎng)期實(shí)時(shí)連續(xù)檢測(cè)流量的流量計(jì)具應(yīng)該有體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、適應(yīng)低速小流量測(cè)量、高靈敏性等特點(diǎn)。
[0003]常規(guī)的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)等特點(diǎn)難以適應(yīng)井上述條件要求不能做到永久性檢測(cè)，且可用于井下測(cè)量的流量計(jì)由于應(yīng)用環(huán)境的特殊性其結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜，成本都非常昂貴。另外，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，布拉格光纖光柵傳感器成為了流量計(jì)組成的重要部分，但是這種傳感器對(duì)低速小流量的檢測(cè)仍然不夠敏感，導(dǎo)致流量計(jì)的精度較低，量程不全。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有適合在油田井下使用的流量計(jì)的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，該基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)為井下流量監(jiān)測(cè)提供了一種新的測(cè)量手段，該流量計(jì)不同于渦輪、渦街、靶式等傳統(tǒng)流量計(jì)的測(cè)量原理，采用光纖激光器直接對(duì)被測(cè)流體的體積流量進(jìn)行測(cè)量，且不影響中心通道，能夠應(yīng)用在采油、注水等多個(gè)井下工藝中，且具有體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、適應(yīng)低速小流量測(cè)量、高靈敏性等特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，包括設(shè)置在管道內(nèi)的光纖激光器總成，光纖激光器總成包括筒形的光纖激光器殼體和密封在光纖激光器殼體中的光纖激光器，光纖激光器通過(guò)傳輸光纖與信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
[0006]光纖激光器總成的軸線與管道的中心線重合，光纖激光器總成的一端通過(guò)固定裝置固定于管道內(nèi)。
[0007]光纖激光器總成的一端與傳輸光纖連接，傳輸光纖能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道上的傳輸光纖固定架、雙頭螺釘、固定螺帽、傳輸光纖密封塞和緊定螺帽與設(shè)置在管道外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
[0008]在光纖激光器殼體內(nèi)，光纖激光器殼體的內(nèi)壁與光纖激光器的外壁之間形成了環(huán)形空腔，所述環(huán)形空腔內(nèi)充滿(mǎn)有硅油。[0009]光纖激光器殼體的一端通過(guò)密封膠密封，光纖激光器殼體的另一端內(nèi)設(shè)有密封塞，光纖激光器的一端插接于密封塞的一端內(nèi)，密封塞的另一端和光纖激光器殼體的另一端均通過(guò)密封膠密封。
[0010]所述基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)包括設(shè)置在管道內(nèi)的多個(gè)光纖激光器總成，每個(gè)光纖激光器總成均偏離管道的中心線。
[0011]每個(gè)光纖激光器總成的軸線均勻管道的中心線平行。
[0012]光纖激光器總成的一端與傳輸光纖連接，傳輸光纖能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道上的傳輸光纖密封塞和壓緊螺塞與設(shè)置在管道外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
[0013]光纖激光器總成的一端固定于管道的內(nèi)壁。
[0014]管道內(nèi)套設(shè)有筒形的固定套，固定套與管道固定連接，光纖激光器總成的另一端與固定套固定連接。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量具有檢測(cè)靈敏度高，對(duì)油田采出井及注驅(qū)井井下高溫高壓復(fù)雜環(huán)境具有完全適應(yīng)性，檢測(cè)信號(hào)及其傳輸不受地磁或者電磁環(huán)境影響，檢測(cè)探頭(光纖激光器)在油污泥沙附著時(shí)不失敏，可以長(zhǎng)期工作在井下等特點(diǎn)，在石油化工行業(yè)具有極大的應(yīng)用價(jià)值，特別是在油田注采測(cè)試領(lǐng)域具有廣泛的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0017]圖1是實(shí)施例1中基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)的使用狀態(tài)示意圖。
[0018]圖2是圖1中傳輸光纖固定架部位的放大示意圖。
[0019]圖3是實(shí)施例1中光纖激光器總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是實(shí)施例2中基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)的使用狀態(tài)示意圖。
[0021]圖5是實(shí)施例2中光纖激光器總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中1.管道，2.傳輸光纖固定架，3.雙頭螺釘，4.固定螺帽，5.0型圈，6.轉(zhuǎn)換密封塞，7.緊定螺帽，8.防轉(zhuǎn)墊片，9.傳輸光纖密封塞，10.0型圈，11.固定裝置，12.限位軸套，13.光纖激光器總成，131.光纖激光器殼體,132.光纖激光器,133.娃油，134.密封塞，135.固定套，14.檢測(cè)管段,15.傳輸光纖，16.傳輸光纖密封塞，17.壓緊螺塞，18.固定套，19.擋圈。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，包括設(shè)置在管道I內(nèi)的光纖激光器總成13，光纖激光器總成13包括筒形的光纖激光器殼體131和密封在光纖激光器殼體131中的光纖激光器132，光纖激光器132通過(guò)傳輸光纖15與信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接，如圖1、圖2、圖3所示。
[0025]光纖激光器殼體131套設(shè)在光纖激光器132外，光纖激光器132作為該流量計(jì)的傳感器件用于流體信息的提取，激光器殼體131為聚氨酯材料制成。測(cè)量流量值時(shí)，如圖1所示，管道I與檢測(cè)管段14對(duì)接，流體從檢測(cè)管段14的右側(cè)向左側(cè)流動(dòng)，檢測(cè)管段14的右側(cè)含有光源，當(dāng)流體經(jīng)過(guò)光纖激光器132時(shí)，不同的流速會(huì)使光纖激光器132輸出光信號(hào)的光學(xué)狀態(tài)發(fā)生改變，光纖激光器總成13中的光纖激光器132與傳輸光纖15連接，光纖激光器132經(jīng)傳輸光纖15將含有流體信息的光信號(hào)輸入到信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備。通過(guò)建立流體流速與光學(xué)參數(shù)(波長(zhǎng)、頻率、相位、光強(qiáng))的關(guān)系式，同時(shí)光纖激光器132處的管道內(nèi)徑為已知，從而便可以通過(guò)計(jì)算設(shè)備得到該流量值。由于光纖激光器132的工作過(guò)程中包含了光信號(hào)的增益，輸出光能量較強(qiáng)，易于信號(hào)的提取和檢測(cè)，且光纖激光器的靈敏度較高。所以該基于光纖激光器測(cè)速的流量具有檢測(cè)靈敏度高，對(duì)油田采出井及注驅(qū)井井下高溫高壓復(fù)雜環(huán)境具有完全適應(yīng)性，檢測(cè)信號(hào)及其傳輸不受地磁或者電磁環(huán)境影響，檢測(cè)探頭即光纖激光器在油污泥沙附著時(shí)不失敏，可以長(zhǎng)期工作在井下等特點(diǎn)，在石油化工行業(yè)具有極大的應(yīng)用價(jià)值，特別是在油田注采測(cè)試領(lǐng)域具有廣泛的現(xiàn)實(shí)需求和應(yīng)用前景。另外，該光纖激光器132為分布式反饋光纖激光器。該傳輸光纖15是單模光纖。
[0026]在本實(shí)施例中，光纖激光器總成13為柱狀，光纖激光器總成13的軸線與管道I的中心線重合，光纖激光器總成13的一端通過(guò)固定裝置11固定于管道I內(nèi)。固定裝置11既要保證將光纖激光器總成13固定于管道I中，又要保證流體能夠從光纖激光器總成13處通過(guò)，本實(shí)施例中，固定裝置11為一圓片，該圓片的外徑與管道I的內(nèi)壁固定連接，該圓片含有多個(gè)沿軸向貫通的通孔，流體能夠從該通孔通過(guò)。
[0027]光纖激光器總成13的一端與傳輸光纖15連接，傳輸光纖15能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道I上的傳輸光纖固定架2、雙頭螺釘3、固定螺帽4、傳輸光纖密封塞9和緊定螺帽7與設(shè)置在管道I外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。如圖1所示，光纖激光器總成13的左端與傳輸光纖15連接，在光纖激光器總成13的左端與傳輸光纖固定架2之間,傳輸光纖15外還套設(shè)保護(hù)套管。管道I上的傳輸光纖固定架2、雙頭螺釘3、固定螺帽4、轉(zhuǎn)換密封塞6、傳輸光纖密封塞9和緊定螺帽7均是用于固定和密封傳輸光纖15的，雙頭螺釘3內(nèi)含有沿軸向貫通的通孔，傳輸光纖密封塞9設(shè)置在轉(zhuǎn)換密封塞6內(nèi)，緊定螺帽7與轉(zhuǎn)換密封塞6螺紋連接，緊定螺帽7與傳輸光纖密封塞9之間還設(shè)有防轉(zhuǎn)墊片8，轉(zhuǎn)換密封塞6外還設(shè)有用于密封的O型圈5。
[0028]另外，在該基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)與檢測(cè)管段14連接時(shí)，如圖1所示，管道I外還設(shè)有用于密封的O型圈10，管道I與檢測(cè)管段14之間還設(shè)有用于對(duì)固定裝置11進(jìn)行限位的限位軸套12。
[0029]光纖激光器總成13為該流量計(jì)中的核心部件，在光纖激光器殼體131內(nèi)，光纖激光器132在光纖激光器殼體131中沿軸向設(shè)置，光纖激光器132的長(zhǎng)度略小于光纖激光器殼體131的長(zhǎng)度，光纖激光器殼體131的內(nèi)壁與光纖激光器132的外壁之間形成了環(huán)形空腔，所述環(huán)形空腔內(nèi)充滿(mǎn)有硅油133。光纖激光器132周?chē)錆M(mǎn)硅油的優(yōu)點(diǎn)是，硅油比空氣導(dǎo)聲性能好，能防止信號(hào)的衰減，同時(shí)還增加了光纖激光器132的耐壓性能，防止光纖激光器132被高壓的流體壓壞。
[0030]為了避免光纖激光器132和傳輸光纖15受損，提高設(shè)備的可靠性，需要對(duì)光纖激光器132的兩端進(jìn)行密封。具體是，光纖激光器殼體131的一端通過(guò)密封膠密封，如圖3中的A點(diǎn)處，光纖激光器殼體131的另一端內(nèi)設(shè)有密封塞134，光纖激光器132的一端插接于密封塞134的一端內(nèi)，密封塞134的另一端和光纖激光器殼體131的另一端均通過(guò)密封膠密封，如圖3中的C點(diǎn)處。另外，光纖激光器殼體131的另一端外還設(shè)有固定套135，由于構(gòu)成激光器殼體131的聚氨酯材料的剛性不夠，所以采用不銹鋼材質(zhì)的固定套135使得光纖激光器132在工作過(guò)程中不易移動(dòng)或形變，起到穩(wěn)定的作用。
[0031]制作該光纖激光器總成13的方法如下，如圖3所示:
[0032]步驟一:使光纖激光器132穿入光纖激光器殼體131內(nèi)，然后用密封膠粘結(jié)光纖激光器殼體131左端的入口 A點(diǎn)，然后固化24小時(shí)。
[0033]步驟_.:待左端口 A點(diǎn)出的S封I父固化后，將光纖激光器總成13直立，并保持右端口向上，用注射器向光纖激光器殼體131內(nèi)注滿(mǎn)娃油至B點(diǎn)以上。
[0034]步驟三:將光纖激光器132的右端穿過(guò)密封塞134，即光纖激光器132的右端插入封裝塞134，再將密封塞134外圓面均勻涂抹密封膠然后壓入光纖激光器殼體131的右端，并在端面C點(diǎn)處涂滿(mǎn)密封膠之后固化24小時(shí)。即密封塞134的另一端通過(guò)密封膠密封，密封塞134和光纖激光器殼體131的另一端之間也通過(guò)密封膠密封。
[0035]在圖3和圖5中A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)均設(shè)有密封膠。
[0036]實(shí)施例2
[0037]在本實(shí)施例中的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，包括設(shè)置在管道I內(nèi)的光纖激光器總成13,光纖激光器總成13包括筒形的光纖激光器殼體131和密封在光纖激光器殼體131中的光纖激光器132，光纖激光器132通過(guò)傳輸光纖15與信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接，如圖4、圖5所示。所述基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)包括設(shè)置在管道I內(nèi)的多個(gè)光纖激光器總成13,每個(gè)光纖激光器總成13均偏離管道I的中心線。
[0038]光纖激光器總成13偏離管道I的中心線的優(yōu)點(diǎn)是，可以便于其他裝置從管道I內(nèi)通過(guò)，不影響管道I的正常工作，尤其是光纖激光器總成13可以設(shè)置在靠近管道I的內(nèi)壁，這對(duì)油田的采注井的中心通道必須空出的要求具有非常好的適應(yīng)性。另外，設(shè)置多個(gè)光纖激光器總成13還可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，當(dāng)其中的一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，其他的還與正常工作，延長(zhǎng)了該流量計(jì)的使用壽命。
[0039]如圖4所示，本實(shí)施例中，光纖激光器總成13與實(shí)施例1中的相似也為柱狀，每個(gè)光纖激光器總成13的軸線均勻管道I的中心線平行，光纖激光器總成13沿管道I的內(nèi)壁周向均勻分布。光纖激光器總成13的一端與傳輸光纖15連接，傳輸光纖15能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道I上的傳輸光纖密封塞16和壓緊螺塞17與設(shè)置在管道I外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。傳輸光纖密封塞16和壓緊螺塞17之間還設(shè)有防轉(zhuǎn)墊片8,傳輸光纖15設(shè)置在管道I的側(cè)壁中。與實(shí)施例1相似，傳輸光纖密封塞16和壓緊螺塞17主要用于將傳輸光纖15固定于管道I上。
[0040]為了提高該流量計(jì)的可靠性，光纖激光器總成13的一端固定于管道I的內(nèi)壁。管道I內(nèi)套設(shè)有筒形的固定套18，固定套18與管道I固定連接，光纖激光器總成13的另一端與固定套18固定連接，固定套18用于固定光纖激光器總成13。如圖4所示，光纖激光器總成13的右端插接于固定套18的側(cè)壁，管道I內(nèi)還設(shè)有用于限制固定套18移動(dòng)的擋圈19。
[0041]另外，在本實(shí)施例中的光纖激光器總成13與實(shí)施例1中光纖激光器總成13基本相同，只是本實(shí)施例中的光纖激光器總成13不含有固定套135。所以，本實(shí)施例中光纖激光器總成13的制作方法與實(shí)施例1的相同，不再?gòu)?fù)述。[0042]以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，不能以其限定實(shí)用新型實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實(shí)用新型專(zhuān)利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專(zhuān)利涵蓋的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于，所述基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)包括設(shè)置在管道(I)內(nèi)的光纖激光器總成(13)，光纖激光器總成(13)包括筒形的光纖激光器殼體(131)和密封在光纖激光器殼體(131)中的光纖激光器(132)，光纖激光器(132)通過(guò)傳輸光纖(15)與信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:光纖激光器總成(13)的軸線與管道(I)的中心線重合，光纖激光器總成(13)的一端通過(guò)固定裝置(11)固定于管道(I)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:光纖激光器總成(13)的一端與傳輸光纖(15)連接，傳輸光纖(15)能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道(I)上的傳輸光纖固定架(2 )、雙頭螺釘(3 )、固定螺帽(4)、傳輸光纖密封塞(9 )和緊定螺帽(7 )與設(shè)置在管道(I)外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:在光纖激光器殼體(131)內(nèi)，光纖激光器殼體(131)的內(nèi)壁與光纖激光器(132)的外壁之間形成了環(huán)形空腔，所述環(huán)形空腔內(nèi)充滿(mǎn)有硅油(133)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:光纖激光器殼體(131)的一端通過(guò)密封膠密封，光纖激光器殼體(131)的另一端內(nèi)設(shè)有密封塞(134)，光纖激光器(132)的一端插接于密封塞(134)的一端內(nèi)，密封塞(134)的另一端和光纖激光器殼體(131)的另一端均通過(guò)密封膠密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:所述基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)包括設(shè)置在管道(I)內(nèi)的多個(gè)光纖激光器總成(13)，每個(gè)光纖激光器總成(13)均偏離管道(I)的中心線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:每個(gè)光纖激光器總成(13 )的軸線均勻管道(I)的中心線平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:光纖激光器總成(13)的一端與傳輸光纖(15)連接，傳輸光纖(15)能夠依次穿過(guò)設(shè)置在管道(I)上的傳輸光纖密封塞(16)和壓緊螺塞(17)與設(shè)置在管道(I)外的信號(hào)解調(diào)及數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:光纖激光器總成(13)的一端固定于管道(I)的內(nèi)壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光纖激光器測(cè)速的流量計(jì)，其特征在于:管道(I)內(nèi)套設(shè)有筒形的固定套(18)，固定套(18)與管道(I)固定連接，光纖激光器總成(13)的另一端與固定套(18)固定連接。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK203441469SQ201320460154
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】劉合, 沈澤俊, 張健, 黃鵬, 張衛(wèi)平, 李明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司