CN103850680A - 持气率光学传感仪集成光学测井*** - Google Patents
持气率光学传感仪集成光学测井*** Download PDFInfo
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Abstract
一种持气率光学传感仪集成光学测井***,包括如下部分,a.具有86°锥度的兰宝石光纤探头,封装在带密封结构的接头中,通过发兰与带密封结构的非对称多模光纤耦合器接头接连;具有上述相同连接方式的兰宝石光纤探头共n组;b.非对称多模光纤耦合器,通过带密封结构的接头与发兰连接;c.单模光纤分束器的n个分支通过激光焊接点分别与n只非对称多模光纤耦合器入射端对接连接;d.激光光源LD或宽带光源SLED,通过单模光纤分束器输入端接头相连接。e.n只非对称多模光纤耦合器,通过非对称多模光纤耦合器输出端接头,分别与n只光电探测器PD连接;f.n≥2。该发明能直接检测和判断油气水三相流体中的气体。
Description
技术领域
本发明涉及石油测井的技术领域,特别是涉及一种持气率光学传感仪集成光学测井***。
背景技术
之前在石油测井方面,归纳起来,在核测井方面有中子孔隙测井,脉冲中子测井。在电性测井方面有电阻率测井,感应测井等。在声波测井方面有水泥胶结测井,井眠补偿声波测井等。其它测井方面有井下重力测井,核磁共振测井。放射性示踪测井等。
这些测井方法都很先进,准确有效,为人类不可缺少的能源的发现及开采做出了重大的贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术先进,具有环保的持气率光学传感仪集成光学***。
本发明的技术方案是:一种持气率光学传感仪集成光学测井***,至少包括如下部分,
a.具有86°锥度的兰宝石光纤探头(5),封装在带密封结构的接头(6)中,通过发兰(7)与带密封结构的非对称多模光纤耦合器接头(8)接连;具有上述相同连接方式的兰宝石光纤探头(5)共n组;
b.非对称多模光纤耦合器(9),通过带密封结构的接头(8)与发兰(7)连接;
c.单模光纤分束器(3)的n个分支通过激光焊接点(4)分别与n只非对称多模光纤耦合器(9)入射端对接连接;
d.激光光源LD或宽带光源SLED(1),通过单模光纤分束器输入端接头(2)相连接。
e.n只非对称多模光纤耦合器(9),通过非对称多模光纤耦合器输出端接头(10),分别与n只光电探测器PD(11)连接;
f.n≥2。
所述的兰宝石光纤探头直径为250μm。
本发明的有益效果
该持气率光学传感仪集成光学测井***能有效的检测区分气相和液相流体。实现在油水井中探测气层位;在气井中探测液层位;能直接检测和判断油气水三相流体中的气体。
附图说明
图1为该持气率光学传感仪集成光学测井***的结构示意图之一;
图2为图1的局部视图;
图3为兰宝石光纤探头的放大示意图;
图4为兰宝石光纤探头处于空气中的计算用图;
图5为兰宝石光纤探头处于水中的计算用图;
图6为兰宝石光纤探头油气水三相流体反射光试验曲线;
图中1. 激光光源LD或宽带光源SLED、2. 单模光纤分束器输入端接头、3. 单模光纤分束器、4. 激光焊接点、5. 兰宝石光纤探头、6. 接头、7. 发兰、8. 非对称多模光纤耦合器接头、9. 非对称多模光纤耦合器、10. 非对称多模光纤耦合器输出端接头、11. 光电探测器PD。
具体实施方式
实施例: 参见图1-3,当n=4时,一种持气率光学传感仪集成光学测井***,至少包括如下部分,
a.具有86°锥度的兰宝石光纤探头(5),封装在带密封结构的接头(6)中,通过发兰(7)与带密封结构的非对称多模光纤耦合器接头(8)接连;具有上述相同连接方式的兰宝石光纤探头(5)共4组;
b.非对称多模光纤耦合器(9),通过带密封结构的接头(8)与发兰(7)连接;
c.单模光纤分束器(3)的n个分支通过激光焊接点(4)分别与4只非对称多模光纤耦合器(9)入射端对接连接;
d.激光光源LD或宽带光源SLED(1),通过单模光纤分束器输入端接头(2)相连接。
e.4只非对称多模光纤耦合器(9),通过非对称多模光纤耦合器输出端接头(10),分别与4只光电探测器PD(11)连接;
f.n≥1。
所述的兰宝石光纤探头直径为250μm。
本发明是根据兰宝石光纤探头(5)受抑内反射光学原理。从激光光源LD或宽带光源SLED发射出的光,沿着1×4单模光纤分束器(3),非对称多模光纤耦合器(9)的光纤传输到达兰宝石光纤探头(5)。
当探头(5)尖端被气相流体浸没,到达尖端的光线,因入射角大于其临界角,大部分光线被反射,经非对称多模光纤耦合器(9)到达光电探测器(11),显示高功率信号。
当探头(5)尖端被液相流体浸没,到达尖端的光线,因入射角小于其临界角,大部分光线发生折射进入液相流体,只有少部分光线被反射到达光电探测器(11),显示低功率信号。因此持气率光学传感仪集成光学***能有效的检测区分气相和液相流体。实现在油水井中探测气层位;在气井中探测液层位;能直接检测和判断油气水三相流体中的气体。
兰宝石光纤探头(5)结构设计
选择兰宝石光纤是基于两点考虑:一是兰宝石光纤能耐受井下的高温、高压及高度的腐蚀性。二是兰宝石光纤具有高折射率,
n=1.76,高于原油的折射率n=1.5,能更好的拉开气相与液相反射光信号强弱的差别。
设计探头结构参数的原则是使探头(5)在气相中比在液相中的反射光量更大。为此,选择探头(5)的锥角 = ,假定光纤内入射光线与光纤轴线平行,如下图所示,则在探头锥面上的入射 ,空气的折射率1 ,临界角 ;水的折射率1.33,临界角 ;由图4、图5可知,探头处于空气中时,因 ,所以入射光线被反射到达光电探测器PD(11)。显示高功率信号,探头处于水中时,因 ,入射光线被折射,只有少部分光线被反射到达光电探测器PD(11),显示低功率信号。
2、兰宝石光纤探头研制
研究开发并运用专利技术,多功能光纤端面加工微型机床(待批),及相应的高速研磨抛光的工装磨具及加工方法。对探头进行了长达一年多的研制试验,最终加工完成了1号、2号、3号兰宝石光纤探头(5),探头长45mm,Φ250μm,锥度86°。
该集成光学***,整体布局紧凑,四个光学探头(5)圆周均布,各自单独探测显示测试数据。集成光学***的光电,光纤器件均进行了精心的选择,科学的匹配。对每个器件均要求性能是最好的,如选用的非对称多模光纤耦合器(9)就是最近研制成功的新产品,性能远好于1×2Y型光纤耦合器。
持气率光学传感仪集成光学***实验结果
分别将1号、2号探头(5)装入图Ⅱ所示的实验装置上,进行测试实验,测试方法是:将探头(5)分别交替置于空气或水中(深2mm左右),分别记录探头(5)处于空气或水中时光电探测器PD(11)显示的反射光功率数据。对1号、2号探头(5)进行多次重复的测试,对40多组测试数据求算术平均值,以光纤探头(5)处于空气中的反射光为100%,则探头(5)处于水中反射光为48%。
将反射光测试值A(In Air Reflex 100%),B(In water Reflex 48%)标注在兰宝石光纤探头油气水三相流体反射光试验曲线上,如图6所示,进行比对,发现本公司持气率光学传感仪集光学***包括探头(5)的测试值与图6的实验曲线极相吻合。
Claims (3)
1.一种持气率光学传感仪集成光学测井***,至少包括如下部分,
a.具有86°锥度的兰宝石光纤探头(5),封装在带密封结构的接头(6)中,通过发兰(7)与带密封结构的非对称多模光纤耦合器接头(8)接连;具有上述相同连接方式的兰宝石光纤探头(5)共n组;
b.非对称多模光纤耦合器(9),通过带密封结构的接头(8)与发兰(7)连接;
c.单模光纤分束器(3)的n个分支通过激光焊接点(4)分别与n只非对称多模光纤耦合器(9)入射端对接连接;
d.激光光源LD或宽带光源SLED(1),通过单模光纤分束器输入端接头(2)相连接。
2.e.n只非对称多模光纤耦合器(9),通过非对称多模光纤耦合器输出端接头(10),分别与n只光电探测器PD(11)连接;
f.n≥2。
3.根据权利要求1所述的持气率光学传感仪集成光学***,其特征是:所述的兰宝石光纤探头直径为250μm。
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- 2014-04-03 CN CN201410131541.8A patent/CN103850680A/zh active Pending
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