CN202001000U

CN202001000U - 测量井下压力的光纤传感器

Info

Publication number: CN202001000U
Application number: CN2011200571620U
Authority: CN
Inventors: 孙福街; 黄正宇; 曹砚锋; 文进; 靳勇; 徐相涛
Original assignee: BEIJING WEILANSHI TECHNOLOGY Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Center
Current assignee: BEIJING WEILANSHI TECHNOLOGY Co Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Center
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-03-07

Abstract

本实用新型涉及一种测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：它包括金属保护管，金属保护管的一端为设置有压力入口的固定端，另一端为设置有光纤引出孔的密封端；金属保护管内设置一外层金属管，外层金属管内穿设有一内层金属管，两金属管的一端均连接固定端，且内层金属管的内腔与压力入口连通；外层金属管的另一端设置有尾纤固定座，尾纤固定座上穿设固定有一尾纤；内层金属管的另一端设置有压力空腔端堵，压力空腔端堵上、与尾纤在同一水平线的位置穿设固定有一信号传输光纤，信号传输光纤的端部与尾纤的端部之间形成一法帕腔；信号传输光纤的另一端外周套设有光缆外铠，具有光缆外铠的信号传输光纤穿出光纤引出孔，通过密封紧固装置与光纤引出孔密封紧固后，连接解调设备。

Description

测量井下压力的光纤传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别是关于一种在油气井生产测井中，长期放置在井下，用于测量井下压力的光纤传感器。

背景技术

智能井就是在井中安装了可获得井下油气生产信息的传感器、数据传输***和控制设备，并可在地面进行数据收集和决策分析的井。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的。应用智能井技术可以通过一口井对多个油藏流体的流入和流出进行远程控制，避免不同油藏压力带来的交叉流动。对于多油层合采，智能完井的应用允许交替开采上部和下部产层，加快了整个井的生产速度，也提高了油井的净现值。油藏的远程管理使得作业人员无需对井进行物理干预，减少了潜在的修井作业的成本。在钻机时间(尤其是在深水或海底)成本昂贵的条件下，修井成本的降低会带来显著的效益，同时也弥补了由于修井而损失的产量。另外，应用智能完井的注入井可以更好地进行注水控制，提高油井的最终采收率。同时，应用智能井***也可以减少地面基建设施成本。智能井技术的目的是提高油井开采率，提高油田自动化控制水平，降低油田操作成本与设备成本，从而实现长远的经济效益。

对于油气井下的压力测量，需要能实现100Mpa以上的压力测量，并且随着石油天然气开采技术的提高，油气开采的深度不断增加，油气井下的温度压力不断增加，电子式的压力温度传感器无法适应现在的开采环境，出现了在高温环境下的工作漂移问题，无法长期工作并且无法复合测量的技术难题。光纤传感器以耐高温、抗电磁干扰、长期稳定性好、使用安全不打火、体积小等优势已经得到广泛认可，但是光纤传感器在井下这种恶劣条件下工作中，经常会由于振动，腐蚀性流体等因素的作用受到腐蚀或破坏。这样的恶劣条件会导致传感器本身的精度下降甚至于使传感器失效。所以需要防止传感器与环境中的液体接触，避免被测液体对传感器的核心法帕腔部分的腐蚀或破坏。此外还需要防止传感器结构本身中的各构件之间产生的摩擦对传感器带来的回滞影响，导致传感器所测数据和实际数据之间的偏差。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，能够适应井下恶劣条件，测量数据准确，用于测量井下压力的光纤传感器。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：它包括一金属保护管，所述金属保护管的一端为固定端，其上设置有一压力入口，所述金属保护管的另一端为密封端，其上设置有一光纤引出孔；所述金属保护管内设置有一外层金属管，所述外层金属管内穿设有一内层金属管，所述外层金属管和内层金属管的一端均连接所述固定端，且所述内层金属管的内腔与所述压力入口连通；所述外层金属管的另一端设置有尾纤固定座，所述尾纤固定座上穿设固定有一尾纤；所述内层金属管的另一端设置有压力空腔端堵，所述压力空腔端堵上、与所述尾纤在同一水平线的位置穿设固定有一信号传输光纤，所述信号传输光纤的端部与所述尾纤的端部之间具有一定距离，形成一个法帕腔；所述信号传输光纤的另一端外周套设有光缆外铠，具有所述光缆外铠的信号传输光纤穿出所述光纤引出孔，且通过密封紧固装置与所述光纤引出孔密封紧固后，连接解调设备。

所述光纤引出孔呈锥形，所述密封紧固装置包括设置在所述光纤引出孔内、套设在所述光缆外铠外周向的锥形前卡套，所述前卡套的锥尖端密封压紧在所述光纤引出孔锥尖端与所述光缆外铠之间的环空，所述前卡套的另一端连接后卡套，所述后卡套另一端连接套设在所述光缆外铠外周向，并螺纹压紧连接在所述光纤引出孔另一端部内的压紧螺栓。

所述信号传输光纤的端部与所述尾纤的端部之间的距离范围为100～200nm。

所述金属保护管、固定端、内层金属管、压力空腔端堵、外层金属管、尾纤固定座和密封紧固装置采用不锈钢材料和高镍基合金钢中的一种材料制成。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于设置有金属保护管，金属保护管内设置有同轴线的内层金属管和外层金属管，组成传感器的光纤固定架，因此，利于在两段光纤之间设置法帕腔且控制法帕腔腔长值，另外传感器具有优异的密封性能，大大阻挡了氢损，延长了传感器的使用寿命。2、本实用新型在内层金属管的端部设置有压力空腔端堵，压力空腔端堵上固定设置有信号传输光纤，当流体或气体从压力入口进入内层金属管内时，可以阻隔气体或液体的继续流入，使内层金属管受到流体或气体的压力作用，并能够通过信号传输光纤传输压力值。3、本实用新型由于在信号传输光纤的外面套设有一层光缆外铠，因此，当信号传输光纤从金属保护管引出连接解调设备时，可以用来对光纤进行机械强度方面的保护。4、本实用新型由于在金属保护管的密封端设置有光纤引出孔，光纤穿出光纤引出孔，且在光纤外设置有光缆外铠，光缆外铠外周向套设有前卡套、后卡套和压紧螺栓，通过前卡套、后卡套和压紧螺栓可以将光缆外铠密封紧固在光纤引出孔上。本实用新型结构设置简单，各构件之间不会产生摩擦，并且能够对保护法帕腔部分不受到腐蚀或破坏，能够适应恶劣的井下条件，测量数据准确，因此，可广泛用于油气井下测量过程中。

附图说明

图1是本实用新型传感器截面示意图

图2是本实用新型密封紧固装置放大示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型包括一金属保护管1，金属保护管1的一端为固定端2，固定端2上设置有一连通金属保护管1内部的压力入口3，金属保护管1的另一端为密封端，其上设置有一锥形的光纤引出孔4。金属保护管1内设置有一内层金属管5，内层金属管5的一端连接固定端2，另一端设置有压力空腔端堵6，内层金属管5的内腔连通压力入口3形成一压力空腔7。内层金属管5的外周向套设有一外层金属管8，外层金属管8的一端连接固定端2，且在该端设置有尾纤固定座9，尾纤固定座9上穿设固定有一尾纤10。内层金属管5端部的压力空腔端堵6上穿设固定有一信号传输光纤11，信号传输光纤11与尾纤10在同一水平线上，且信号传输光纤11的端部与尾纤10的端部之间具有一定距离，本实用新型中取100～200nm(仅以此为例，但不限于此)，形成一个法帕腔12。信号传输光纤11的另一端穿过金属保护管1密封端的光纤引出孔4连接解调设备。位于光纤引出孔4内以及金属保护管1外部的信号传输光纤11的外周向套设有光缆外铠13，光缆外铠13通过密封紧固装置密封紧固在金属保护管1的光纤引出孔4上。

如图2所示，密封紧固装置包括设置在光纤引出孔4内、套设在光缆外铠13外周向的前卡套14，前卡套14的一端密封压紧在光纤引出孔4与光缆外铠13之间的环空，另一端连接后卡套15，后卡套15另一端连接套设在光缆外铠13外周向，并螺纹压紧连接在光纤引出孔4端部内的压紧螺栓16。密封紧固时，压紧螺柱16挤压后卡套15，后卡套15挤压前卡套14，由于保护金属管1的光缆引出孔4处为锥面结构，当受压紧螺柱16挤压时，前卡套14锥口尖端的材料将填补进光缆外铠13的外径与光缆引出孔4内径之间的缝隙内，达到金属密封的目的。

本实用新型的压力测量方法为：当气体或者液体的压力从压力入口3进入内层金属管5的压力空腔7时，压力空腔端堵6能有效阻隔气体或液体的继续流入，使内层金属管5受到流体或气体的压力作用，由于信号传输光纤11固定在压力空腔端堵6上，压力空腔端堵6固定在内层金属管5上，尾纤10通过尾纤固定座9固定在外层金属管8上，信号传输光纤11和尾纤10之间形成一法帕腔12，因此，当进入压力入口3的压力发生改变时，内层金属管5的长度就会发生相应的改变，这也就导致了信号传输光纤11和尾纤10之间形成的法帕腔12发生改变，压力增加，法帕腔12的腔长就会随之增加，反之，压力减小，法帕腔12的腔长也会随之减小，这样法帕腔12的腔长值和压力入口3处的压力之间就形成了一个正比的关系，标定完成后，通过此腔长值，就可以推算出当前的压力值，以此来达到本实用新型测压的目的。

上述实施例中，金属保护管1、固定端2、内层金属管5、压力空腔端堵6、外层金属管8、尾纤固定座9以及密封紧固装置均优选不锈钢材料、高镍基合金钢等耐腐蚀材料制成，但并不局限于这几种材料。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims

1.一种测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：它包括一金属保护管，所述金属保护管的一端为固定端，其上设置有一压力入口，所述金属保护管的另一端为密封端，其上设置有一光纤引出孔；所述金属保护管内设置有一外层金属管，所述外层金属管内穿设有一内层金属管，所述外层金属管和内层金属管的一端均连接所述固定端，且所述内层金属管的内腔与所述压力入口连通；所述外层金属管的另一端设置有尾纤固定座，所述尾纤固定座上穿设固定有一尾纤；所述内层金属管的另一端设置有压力空腔端堵，所述压力空腔端堵上、与所述尾纤在同一水平线的位置穿设固定有一信号传输光纤，所述信号传输光纤的端部与所述尾纤的端部之间具有一定距离，形成一个法帕腔；所述信号传输光纤的另一端外周套设有光缆外铠，具有所述光缆外铠的信号传输光纤穿出所述光纤引出孔，且通过密封紧固装置与所述光纤引出孔密封紧固后，连接解调设备。

2.如权利要求1所述的测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：所述光纤引出孔呈锥形，所述密封紧固装置包括设置在所述光纤引出孔内、套设在所述光缆外铠外周向的锥形前卡套，所述前卡套的锥尖端密封压紧在所述光纤引出孔锥尖端与所述光缆外铠之间的环空，所述前卡套的另一端连接后卡套，所述后卡套另一端连接套设在所述光缆外铠外周向，并螺纹压紧连接在所述光纤引出孔另一端部内的压紧螺栓。

3.如权利要求1所述的测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：所述信号传输光纤的端部与所述尾纤的端部之间的距离范围为100～200nm。

4.如权利要求2所述的测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：所述信号传输光纤的端部与所述尾纤的端部之间的距离范围为100～200nm。

5.如权利要求1或2或3或4所述的测量井下压力的光纤传感器，其特征在于：所述金属保护管、固定端、内层金属管、压力空腔端堵、外层金属管、尾纤固定座和密封紧固装置采用不锈钢材料和高镍基合金钢中的一种材料制成。