潜油泵作业过程中多参数在线监测控制系统及制作方法_3

文档序号:9920429阅读:来源:国知局
,放入高温箱恒温90°C环境中,固化两个小时后取出;5、扯去耐高温FBG和FP光纤传感器两端的高温胶带;即完成对光纤温度压力集成传感器的聚合物封装。同时本发明采用聚合物封装不仅能够增加抗振性,还具有增敏的作用。
[0022]所述聚合物封装层的外部套设有不锈钢密封层(即是说对光纤温度压力集成传感器进行外部密封保护),所述不锈钢密封层包括第一不锈钢管39和第二不绣钢管10,所述第一不锈钢管39包括小径端和大径端,所述第二不锈钢管10包括小径端和大径端,所述第一不锈钢管39的大径端和第二不锈钢管10的大径端的外径和内径匹配,设置有聚合物封装层的光纤温度压力集成传感器的裸露光纤穿过第一不锈钢管39的小径端,所述聚合物封装层套设在第一不锈钢管39的大径端和第二不锈钢管40的大径端形成的腔体内,所述聚合物管接头34封装在第一不锈钢管39的大径端和第二不锈钢管40的大径端处,所述聚合物管接头34与第二不锈钢管10之间设置有聚合物垫子41,即是说聚合物管接头34与第二不锈钢管40的阶梯(大径端和小径端的交汇处)之间设置有聚合物垫子41。
[0023]所述的第一不锈钢管39的小径端内套设有耐高温光缆,所述耐高温光缆的细管中填充有油膏,所述光纤温度压力集成传感器的裸露光纤套入具有油膏的耐高温光缆的细管中。所述第一不锈钢管的小径端配设有用于将光纤温度压力集成传感器的裸露光纤与第一不锈钢管的小径端进行密封固定的SOS不锈钢卡套接头42。结合附图4,对本发明的对光纤温度压力集成传感器进行外部密封保护(不锈钢密封层)的制作过程进行说明:1、取一段第一不锈钢管39(该第一不锈钢管39的包括大径端和小径端,大径端的长度为120mm、外径18mm、内径为15mm,小径端的长度为35mm、外径6mm、内径为4.3mm) ;2、将光纤温度压力集成传感器的裸露光纤穿进第一不锈钢管39的小径端;3、移动光纤温度压力集成传感器,一边拉动裸露光纤,一边在在聚合物管接头34注入SY?40胶水,螺旋拧进使得聚合物管接头34进入第一不锈钢管39的大径端内10_,并在高温箱90°C恒温环境下固化两个小时实现密封;
4、取一段第二不锈钢管40(该第二不锈钢管10的包括大径端和小径端,大径端的长度为22mm、外径18mm、内径为15mm,小径端的长度为13mm、外径10mm、内径为5.5mm) ;5、另取一段外径14.5mm、内径5.5mm、长度为12mm的聚合物垫子41,放置在第二不锈钢管40中,同时把未密封的聚合物管接头34注胶进行螺旋并放在高温箱90°C恒温环境中固化两个小时,取出即实现密封保护;6、光纤温度压力集成传感器的裸露光纤穿进耐高温光缆内部装有油膏的细管中,移动裸漏光纤并移动光缆,使得耐高温光缆通过第一不锈钢管39,取SOS不锈钢卡套接头,使得其全部通过第一不锈钢管39,用扳手进行卡紧拧死,实现最终的外部封装。通过上述技术手段解决了现有技术存在的裸露光纤容易断裂的问题,提高本发明的实用性。
[0024]所述光纤温度压力集成传感器的尾纤配设有密封保护装置,所述密封保护罩包括钢管46、两个绝缘收缩套管44、两段带有光纤跳线头子光缆47以及用于连接光纤温度压力集成传感器的光缆43,所述光纤温度压力集成传感器的光缆43经绝缘收缩套管44与钢管46连接,带有光纤跳线头子光缆47的尾纤与光缆43的尾纤连接;带有光纤跳线头子光缆47的尾纤与光缆43的尾纤的连接处配设有热缩管45。其中,光纤温度压力集成传感器的光缆43与钢管46之间、带有光纤跳线头子光缆47与钢管46之间均配设有绝缘收缩套管44。结合附图5,对光纤温度压力集成传感器连接的光缆的尾纤及其与光缆密封连接保护的过程进行说明:1、取两段带有光纤跳线头子光缆47,将两只热缩管45和外径为7mm、内径为4.5mm、长度为150mm的钢管46套在一端;2、将尾纤去涂覆,用切割刀切平,酒精棉擦拭干净后,利用熔接机把光纤温度压力集成传感器的光缆的尾纤和两根跳线头子光缆的尾纤熔接在一起,把热缩管45套在此处用熔接机将其进行热熔固化;3、把外层的钢管46分别与光缆(光纤温度压力集成传感器的光缆43和带有光纤跳线头子光缆47)的两端进行压缩,使得钢管卡住光缆,并在剩余空隙涂上高温密封胶,放在高温箱90°C恒温环境中固化两个小时;4、用热风枪加热绝缘收缩套管44,使其密封光缆和钢管,即实现尾纤的密封保护及其与光缆的密封连接保护。
[0025]结合附图6,在潜油栗作业过程中多参数在线监测控制系统的制作方法的制作过程中,在步骤(4)与步骤(5)之间还具有光纤温度压力集成传感器的标定与测试的步骤。
[0026]光纤温度压力集成传感器的标定与测试的步骤具体如下,将油管连通器的一端口连接有油压栗,另一端口连接光纤温度压力集成传感器的进油端,光纤温度压力集成传感器传输光缆连接光纤传感信号解调仪,光纤传感信号解调仪连接上位机。把光纤温度压力集成传感器置于高温箱中,在不增加压力的情况下,通过增加高温箱温度示数,利用光纤传感信号解调仪进行信号解调和上位机记录光纤温度压力集成传感器信号数据,进而标定温度传感器的参数。在不增加温度的情况下,增加潜压栗值,通过光纤传感信号解调仪进行信号解调和上位机记录压力传感器信号数据。根据两次压力传感器记录情况,去除温度的影响,从而标定压力传感器的参数;然后再增加高温箱中温度示数或者油压栗的压力示数对标定的光纤温度压力集成传感器进行测试验证。
[0027]结合附图7,在潜油栗作业过程中多参数在线监测具体过程如下:最终封装成的光纤温度压力集成传感器3—端固定在潜油栗吸入口 2处,传感器另一端光缆随着潜油栗电机三相电缆一起到达地面光纤传感信号解调仪,带有光纤跳线头子光缆47分别连接光纤传感信号解调仪的两个通道。如图7所示,光纤传感信号解调仪为16通道的光纤传感信号解调仪,其工作原理:宽带光源ASE发出的光通过光环行器的第一接口(I)进入光环行器后,从光环行器的第二接口(2)进入光开关,优选地,光开关选用1X16光开关,分别通过两个通道经过传输光缆到达井下光纤温度压力集成传感器进行反射,反射光经过传输光缆到达光环行器,经过光环行器的第三接口(3),进入FPGA光电解调模块,FPGA光电解调模块先把两个通道受外界温度、压力调制的光信号转换为温度和压力的电信号,然后再将模拟电信号转换为数字信号,并将数字信号通过RS232串口传输至终端上位机。利用该多通道光纤传感信号解调设备可以同步监测和并行控制多个潜油栗的工作状态,例如16通道至少可以同步监控8口井下的潜油栗工作状态。
[0028]数字压力信号进行数模转换作为变频器输入直接在线控制潜油栗转速。把经过光纤传感信号解调仪解调的数字压力信号通过数模转换器转换为模拟压力信号,并将其作为控制箱中的变频器的输入信号控制潜油栗的转速。变频器可以控制输出信号的强弱,当潜油栗没入液面较浅时,压力输入信号较小,变频器根据输入信号调节输出信号,减小输出电流,从而使潜油栗转速变小,直至测得的压力信号等效于井内气压时,变频器直接控制输出电流为0,潜油栗即停止转动,避免干烧及损坏等问题;同理,当潜油栗没入液面较深时,压力输入信号变强,变频器增大或稳定输出电流使潜油栗转速变快或稳定。
[0029]本实施例中FBG温度传感器和光纤FP压力传感器集成封装采用的是两根芯,也可以把二者熔接在一根芯上,解调只占用一个通道。本实施例中光纤温度压力集成传感器安装在吸入口处,也可以安装在吸入口内部腔体。本实施例中进行光缆和连接跳线的光缆之间的钢管密封长度是由内部裸纤的长度决定的,这样是方便起到保护裸纤的作用。同时钢管的内径也是可以改变的,钢管内径是由光缆的直
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