有一定的透光特性，即在测量系统 满量程的波长范围内光谱透光率是波长的线性函数，此外根据本实用新型中光纤布拉格光 栅20 (FBG)的中也波长会有较大变化的需要，所W选择带宽大的滤波器；另外一束参考光 则直接进入光电探测器。两个光电探测器输出的信号经过放大后进入除法器，滤波后的光 信号与未滤波的光信号的比率提供了反射光峰值波长的信息。
[0103] 光滤波器方程的线性函数可W表示为：
[0104]
(22)
[0105] 其中，A为线性滤波器的斜率；入0为零输出波长。
[0106] 若假定光栅反射的窄带光谱满足中也波长AB和线宽为A入的高斯函数，则两路 光信号光强的比值表示如下：
[0107]
(23)
[010引 由IS/IR可W方便的检测出AB的大小，即获得待测量的信号。
[0109] 为保证粘度的测量精度，对于光纤布拉格光栅20 (FBG)的解调信号，需要进行滤 波。由于测头18振动频率为四组驱动线圈12的开关频率，该频率为已知，因此可通过滤波 器消减干扰信号。而后，再对信号进行放大，通过数据采样，获得相应的振幅参量，并将其传 输至控制器。控制器将采集得到的振幅数据与原始振幅进行比较，当确定其小于原始振幅 时，会计算所需的补偿值，使其输出电流补偿信号W增加驱动线圈12的驱动电流，使测头 18恢复原始振幅。同时，该电流补偿值将会存储在控制器中，运用上述推导的电流-粘度模 型，计算出石油的粘度值。
【主权项】
1. 具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，包括传动杆（I )，所述传动杆（I)的底 端连接有钻头（2)，传动杆（1)的另一端与钻井驱动装置传动连接，其特征在于：所述钻头 (2) 通过过渡杆（3)与传动杆（1)连接，所述传动杆（1)从下向上依次设有空腔A和空腔 B，所述空腔A设于传动杆（1)的底部，所述空腔A的上部与外界连通，空腔A的底板（6)上 表面设有温控层（32)，所述空腔A的内壁上位于与外接连通处设有滤网（31 )，空腔A内设 有扭矩微振式粘度计，所述空腔B内设有旋转粘度计，所述过渡杆（3)的底部与钻头（2)顶 部固定，所述过渡杆（3)的侧壁上设有取油孔（30)，所述过渡杆（3)内设有与取油孔（30) 连通的取油活塞（29)，过渡杆（3)与传动杆（1)通过活塞A (5)活动连接，所述活塞A (5) 固定于过渡杆（3)，活塞A (5)的活塞杆A (7)端部与空腔A的底板（6)固定，所述过渡杆 (3) 的顶部边沿向上设有护板（9)，所述传动杆（1)、扭矩微振式粘度计、旋转粘度计和取油 活塞（29)分别通过控制器控制。2. 如权利要求1所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述扭矩微振式粘度计包括固定参考轴（14)，所述固定参考轴（14)从上至下依次套置有悬 梁（10)、驱动杆（15)、从动套（17)和测头（18)，所述固定参考轴（14)的顶部固定于传动杆 (I) 内，底部伸入测头（18)内；所述悬梁（10)、驱动杆（15)、从动套（17)和测头（18)均与 固定参考轴（14)转动连接，悬梁（10)和测头（18)的上下方向分别通过固定参考轴（14)限 位，所述悬梁（10)与驱动杆（15)的顶部固定，所述从动套（17)的底部与测头（18)固定，所 述驱动杆（15)与从动套（17)转动连接，所述悬梁（10)设于传动杆（1)的空腔B (11)内， 所述空腔B (11)内设有悬梁驱动装置，所述固定参考轴（14)底部通过等强度悬臂梁（19) 与测头（18)的内壁连接，所述等强度悬臂梁（19)上设有光纤布拉格光栅（20)。3. 如权利要求2所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述悬梁驱动装置包括设于悬梁（10)两侧端部位置处的磁极片（13)，还包括固定于空腔B (II) 内壁、对应于磁极片（13 )位置处的驱动线圈（12 )。4. 如权利要求2所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述等强度悬臂梁（19)水平设置，所述等强度悬臂梁（19)较宽的一端与固定参考轴（14)固 定，等强度悬臂梁（19)较窄的一端与测头（18)内侧壁固定。5. 如权利要求2所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述固定参考轴（14)与悬梁（10)之间、固定参考轴（14)与驱动杆（15)、固定参考轴（14)与 测头（18)之间、驱动杆（15)与传动杆（1)之间分别通过轴承（16)转动连接，驱动杆（15)与 从动套（17)之间通过扭力弹簧A连接。6. 如权利要求2所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述光纤布拉格光栅（20)、温度传感器和温控层（32)通过导线与控制器导电连接，所述光纤 布拉格光栅（20)的导线穿过固定参考轴（14)所设的通孔A以及传动杆（1)所设的通孔B 与控制器导电连接，所述温度传感器的导线穿过测头（18)、固定参考轴（14)所设的通孔A 以及传动杆（1)所设的通孔B与控制器导电连接，所述温控层（32)的导线穿过传动杆（1) 所设的通孔B与控制器导电连接。7. 如权利要求2~6其中任意一项所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪， 其特征在于：所述空腔A的底板（6)通过边沿所设的连接板（8)与传动杆（1)固定连接，相 邻的连接板（18)之间设有间隙，所述间隙与护板（9)匹配；所述连接板（18)的间隙之间设 有滤网（31)，所述滤网（31)的底边和顶边分别与空腔A的底板（6)、传动杆（1)的底端固定 连接，所述滤网（31)的两侧边分别和相邻的两侧连接板（8)内壁固定连接；当活塞杆A (7) 退回活塞A (5)内至最大行程时，所述护板（9)将空腔A与外界隔开；当活塞杆A (7)伸出 活塞A (5)至最大行程时，护板（9)的顶部高于测头（18)的顶部。8. 如权利要求1所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述旋转粘度计包括测量转轴（23 )，测量转轴（23 )的两端分别通过轴承（16 )与传动杆（1)转 动连接，所述测量转轴（23)的顶端通过扭力弹簧B (22)与驱动电机（21)的输出轴传动连 接，测量转轴（23)底端设有转速测量仪A (27)，所述驱动电机（21)和转速测量仪（27)分 别设于传动杆（1)内，所述驱动电机（21)内设有转速测量仪B，所述驱动电机（21)、转速测 量仪A (27)和转速测量仪B分别通过导线与控制器导电连接，所述驱动电机（21)和转速 测量仪B的导线分别穿过传动杆（1)所设的通孔B与控制器导电连接，所述转速测量仪A (27)的导线依次穿过测量转轴（23)所设的中心通孔D和传动杆（1)所设的通孔B与控制 器导电连接。9. 如权利要求8所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述空腔B的腔壁有多块相同的弧形板（25)构成，所述弧形板（25)分别通过横杆（24)与测 量转轴（23)连接，所述横杆（24)的一端固定测量转轴（23)，并以测量转轴（23)的轴心成中 心对称，横杆（24)的另一端连接于弧形板（25)，所述弧形板（25)的一端与活塞B (26)传 动连接，所述活塞B (26)的一端与横杆（24)、活塞杆B与弧形板（25)以及弧形板（25)与 横杆（24)分别通过销轴（28)转动连接。10. 如权利要求1所述的具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，其特征在于：所 述过渡杆（3)与钻头（2)的连接处设有压力传感器（4)，所述压力传感器（4)通过导线与控 制器导电连接，所述压力传感器（4)的导线穿过过渡杆（3)所设的通孔C以及传动杆（1)所 设的通孔B与控制器导电连接；所述取油孔（30)位于压力传感器（4)的上方。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有取料功能的高精度石油粘度在线双侧仪，包括传动杆，所述传动杆的底端连接有钻头，传动杆的另一端与钻井驱动装置传动连接，所述钻头通过过渡杆与传动杆连接，所述传动杆从下向上依次设有空腔A和空腔B，所述空腔A设于传动杆的底部，所述空腔A的上部与外界连通，空腔A的底板上表面设有温控层，所述空腔A的内壁上位于与外接连通处设有滤网，空腔A内设有扭矩微振式粘度计，所述空腔B内设有旋转粘度计，过渡杆设有取油孔，取油活塞与取油孔连通。从上述结构可知，本实用新型将扭矩微振式粘度计和旋转粘度计设于钻头的传动杆内，便于在钻井探井同时，直接测得地下油层中油的粘性，由此判断该油层的石油是否适合开采，并进行取样。
【IPC分类】E21B47/00, G01N11/00
【公开号】CN204694588
【申请号】CN201520274974
【发明人】吉锤
【申请人】淮安市计量测试所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月30日