小直径高温高压井下多参数光纤测井仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及对油田测井仪结构和传感器的改进，属于光电技术领域。
【背景技术】
[0002]在稠油油田开发中，普遍采用注入高干度蒸汽方法，提高采收率。准确录取蒸汽在井筒的温度、压力、流量、干度，对了解注汽热量损失、评价开发效果具有非常重要的意义。由于注汽井内测量环境处于高温，高压，测试空间狭小，测量难度较大。多年来注汽井井筒内温度、压力、干度、流量等多项参数测试录取存在不同步、延迟、精度差等技术难题，在定量解释问题上程度上存在一定缺憾。最为普遍采用的温度压力双参数测试仪，在传感器类型上温度采用了铂电阻，存在响应速度慢，线性度差的缺点，而且定点时间过长，无法快速测量；其压力测定采用蓝宝石压膜传感器，受环境温度影响较大，并存在有零点的漂移问题。
[0003]对于蒸汽干度的测定，采用Y射线测密度的方法来换算干度，存在着量程短、需附加防护装置及多枢流流型的判别问题。流量测量采用传统的涡轮流量计方法，存在容易受污染而失效，且只能适用于理想单项流体的测定，对于多项湿蒸汽难以满足测试使用要求。在已有技术中，由于整个仪器系统技术尺寸的限制和传感器的使用，要实现井下狭小空间高温多参数的实际同步测量，仍然存在技术屏障。
【实用新型内容】
[0004]为解决现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪。
[0005]本实用新型的所采用的技术方案是：
[0006]—种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，包括:绳帽头，动压传感器，动压温度传感器，干度传感器，静压传感器，多路光纤传输器，隔热冷却器，多路光电转换器，信号处理单元，测井仪外壳体，真空胆，隔热套管，供电电源、回放接口，保温腊热材料，端盖；
[0007]所述测井仪外壳体内部设有U型真空胆；
[0008]所述测井仪外壳体顶端为螺纹绳帽头；
[0009]所述测井仪外壳体下端设有端盖；
[0010]所述真空胆设有连接一起的隔热套管和保温腊热材料层，
[0011]所述测井仪外壳体内部空腔设有信号处理单元，该信号处理单元上部与多路光电转换器和多路光纤传输器连接，该信号处理单元通过多路光纤传输器与动压传感器、动压温度传感器、干度传感器和静压传感器连接；
[0012]信号处理单元下部接设有供电电源；
[0013]隔热套管上端与隔热冷却器抵接;保温腊热材料层上端与隔热冷却器抵接；
[0014]所述测井仪外壳体对应保温腊热材料层上开设有回放接口。
[0015]本实用新型的有益效果是：
[0016]1、本实用新型结构新颖、简便，具有结构尺寸小，数据量大及准确等优点，可以满足现场测试的要求。
【附图说明】
[0017]图I是本实用新型整体结构图。
[0018]图2是本实用新型的原理图。
【具体实施方式】
[0019]结合附图及实施方式对本实用新型进一步详细说明。
[0020]如图1-2所示，一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，包括:绳帽头I，动压传感器2，动压温度传感器3，干度传感器4，静压传感器5，多路光纤传输器6，隔热冷却器7，多路光电转换器8，信号处理单元9，测井仪外壳体10，真空胆11，隔热套管12，供电电源13、回放接口 14，保温腊热材料15，端盖16;
[0021 ]所述测井仪外壳体10内部设有U型真空胆11 ；
[0022]所述测井仪外壳体10顶端为螺纹绳帽头I;
[0023]所述测井仪外壳体10下端设有端盖16;
[0024]所述真空胆11设有连接一起的隔热套管12和保温腊热材料层15，
[0025]所述测井仪外壳体10内部空腔设有信号处理单元9，该信号处理单元9上部与多路光电转换器8和多路光纤传输器6连接，该信号处理单元9通过多路光纤传输器6与动压传感器2、动压温度传感器3、干度传感器4和静压传感器5连接；
[0026]信号处理单元9下部接设有供电电源13;
[0027]隔热套管12上端与隔热冷却器7抵接;保温腊热材料层15上端与隔热冷却器7抵接；
[0028]所述测井仪外壳体10对应保温腊热材料层15上开设有回放接口14。
[0029]所述测井仪外壳体10对应静压传感器5设有盲孔。
[0030]所述测井仪外壳体10对应动压温度传感器3和干度传感器4设置有两道通孔，该上道通孔直径大于下道通孔直径。
[0031]所述端盖16为弹头形，设有通孔。
[0032]实施例
[0033]参见附图I，所设计注汽井光纤传感四参数存储式测井仪的外壳体采用不锈钢管制成，其上端焊接有绳帽头，下端以螺纹连接有端盖，在绳帽头下端位置至少开有二个不同方向的径向通孔和一个盲孔，二径向通孔在中心相通形成中心通道，以利于来自不同方向流体的流通，使流量检测更为准确。在盲孔与空腔体之间设置静压光纤传感器的传感器，并使其端头位于盲孔内壁表面;在径向通孔与空腔体之间设置温度、动压、干度三个光纤传感器，最好使曲压和干度传感头的端头位于中心通道内径向通孔内壁表面，四个传感器的传输光纤都连至空腔体内-其中动压和静压可采用相同结构的压力光纤传感器，设于盲孔内的由于流体不流通故所测压力为静止压力，而设于中心通道的受流体流通的影响故所测压力为动态压力；各种光纤传感器的选择可根据要求和方便选取更为适用的结构类型，本发明推荐有三种光纤传感器。在钢管空腔体内壁衬有尺寸匹配的不锈钢真空隔热腔，真空胆在端盖连接处分为二段，其可随端盖的拆卸被分开，真空胆的底部置有隔热保温材料，在保温材料往上真空胆内有与其内径尺寸匹配的隔热套管，套管的上下二端有密封塞，套管和密封塞可以选用保温隔热材料压制而成，也可以用隔热保温材料制成夹层结构，在夹层中填充隔热保温材料，或吸热材料，这些都应在本发明所保护范围之内。
[0034]本新型压力传感器可以采用微位移光纤传感器，其结构原理是在传感头的端头为一光膜片，外界流体压力的变化使膜片产生位移，在传感头内固定设有光源光纤和信号接收光纤，膜片的位移量决定了所接收反射光的强度，由此即可确定流体的压力，其不受温度影响，测量精度高，采用PIN光电转换器将接收的光信号转变为电信号。所采用干度传感器的结构原理为，用蓝宝石做成的柱形传感头，其前端为通过流体，后端耦合有光源传输光纤和信号传输光纤，光线经蓝宝石照射流体，流体内由于水蒸汽的存在能将光部分反射，蒸汽越多反射光越强，反射光经过蓝宝石由信号传输光纤送至PIN光电转换器转换成电信号，经处理后即得到干度。所采用温度传感器的结构原理为，采用外表面镀有铝或铬反射膜的中空光纤做为信号传输光纤，其前端头磨成球状固定设置在径向通孔内壁表面下，高温流体产生的红外辐射经内壁表面进入传输光纤的中空腔体，被送至光电转换器转换成电信号，经处理后得到温度。
[0035]参见附图2，信号处理部分的结构为：四路信号传输光纤进入套管内腔分别连接于光电转换器将光信号转变为电信号，四路电信号经分别放大后送入串行模/数转换器转换后的数字信号送入单片机，只读存储器(EPROM)内的处理程序运算处理并将结果存于内存，单片机的输出端接有RS232回放接口，待测井仪返回地面后通过此接口将内存数据回放给地面计算机;在套管内腔还设置有电池和激光二极管，光线由光源传输光纤送至传感器的传感头，电池可采用高温电池，并连接有供电接口设置在下端密封塞的外端，为了省电和延长器件的使用寿命，在信号处理线路板上还设有定时控制器，以便给光源和单片机之前的信号处理电路的电源开关提供时间基准控制，其时间设置由单片机完成，另外在套管内腔还可以设置半导体温度传感器，将其得到的腔内温度数据送入单片机，可用于监控仪器电路的正常工作。地面计算机的数据应该是，在某一时刻、同一位置的温度，压力，干度，流量四参数的系列数据。
[0036]使用效果：其测温范围O?400°C，误差（士O. 50C ；其测压范围O?30MPa，精度为O. IMPa，其测干度范围O?100 %，精度为0.5%,其测流量范围2?30t/h，精度为O. I t/h，可连续工作6小时以上，腔内温度<60°C。长度:1700mm，仪器直径:30mm。
【主权项】
1.一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，其特征在于： 包括：绳帽头（I)，动压传感器（2)，动压温度传感器（3)，干度传感器（4)，静压传感器(5)，多路光纤传输器(6)，隔热冷却器(7)，多路光电转换器(8)，信号处理单元(9)，测井仪外壳体（10)，真空胆（11)，隔热套管（12)，供电电源（13)、回放接口（14)，保温腊热材料(15)，端盖(16); 所述测井仪外壳体(10)内部设有U型真空胆(11); 所述测井仪外壳体(10)顶端为螺纹绳帽头（I); 所述测井仪外壳体(10)下端设有端盖(16); 所述真空胆(11)设有连接一起的隔热套管（12)和保温腊热材料层(15)， 所述测井仪外壳体（10)内部空腔设有信号处理单元(9)，该信号处理单元(9)上部与多路光电转换器(8)和多路光纤传输器(6)连接，该信号处理单元(9)通过多路光纤传输器(6)与动压传感器(2)、动压温度传感器(3)、干度传感器(4)和静压传感器(5)连接； 信号处理单元(9)下部接设有供电电源（13); 隔热套管（12)上端与隔热冷却器(7)抵接;保温腊热材料层（15)上端与隔热冷却器(7)抵接； 所述测井仪外壳体(10)对应保温腊热材料层(15)上开设有回放接口（ 14)。2.根据权利要求I所述的一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，其特征在于： 所述测井仪外壳体(10)对应静压传感器(5)设有盲孔。3.根据权利要求I所述的一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，其特征在于： 所述测井仪外壳体（10)对应动压温度传感器(3)和干度传感器(4)设置有上道通孔和下道通孔，该上道通孔直径大于下道通孔直径。4.根据权利要求I所述的一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，其特征在于： 所述端盖(16)为弹头形，设有通孔。
【专利摘要】本实用新型公开一种小直径高温高压井下多参数光纤测井仪，包括：绳帽头，多路光电转换器，信号处理单元，测井仪外壳体，真空胆，隔热套管，供电电源、回放接口，保温腊热材料，端盖；所述测井仪外壳体内部设有U型真空胆；所述测井仪外壳体顶端为螺纹绳帽头；所述测井仪外壳体下端设有端盖；所述真空胆设有连接一起的隔热套管和保温腊热材料层；所述测井仪外壳体内部空腔设有信号处理单元，隔热套管上端与隔热冷却器抵接；保温腊热材料层上端与隔热冷却器抵接；所述测井仪外壳体对应保温腊热材料层上开设有回放接口。本实用新型结构新颖、简便，具有结构尺寸小，数据量大及准确等优点，可以满足现场测试的要求。
【IPC分类】E21B47/06, E21B47/00, E21B47/07
【公开号】CN205154135
【申请号】CN201520946005
【发明人】刘海, 李建萍
【申请人】克拉玛依四维石油科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月20日