[发明专利]一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计

说明书

本发明提供了一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，所述流量计包含：检测管段、偏振分析模块和双偏振光纤传感器；所述检测管段设置于待测管路上且所述检测管段内部设有导流通道；所述双偏振光纤传感器设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数；所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。

技术领域

本发明涉及油田高效分层注水测调技术领域，特别是一种基于双偏振态光纤传感器件的用于石油行业采出井及注驱井井下流量测量的新式流量计。

背景技术

在油田的开发和发展过程中，人们需要了解在采出液或注水注聚过程中有关井内流体的特性与状态的详细资料，其可靠性、准确性、时效性是至关重要的。尤其是对开发智能井系统的需要,即永久井下监控完井系统。永久监控不仅是指井下压力和温度的测量，还应具有流体流量的测量项目。实时、连续的井下流量测量资料可以帮助确定产能指数、油层产量分配、辨别和确定生产异常等，用途很广。因为井下的环境的复杂性和特殊性，要求能做到长期实时连续检测流量的流量计具应该有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、适应低速小流量测量、高灵敏性等特点。

常规的电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计、涡轮流量计等，因为自身结构等特点难以适应上述条件要求不能做到永久性检测，且可用于井下测量的流量计由于应用环境的特殊性其结构都很复杂，成本都非常昂贵。另外，随着光纤技术的发展，布拉格光纤光栅传感器成为了流量计组成的重要部分，但是这种传感器对低速小流量的检测仍然不够敏感，导致流量计的精度较低，量程不全。同时电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰等问题。

光纤传感器采用光纤进行传感和传输，不存在上述问题，因此近年得到了越来越多的重视。但是目前的光纤流量计仍存在较多问题。

李川等人提出了一种靶式光纤光栅液体流量计(中国发明专利申请200910094845.0)，该流量计采用阻流靶、连杆、悬臂等一系列传递机构将流体引起的在阻流靶上的压力传递给光纤光栅，通过光栅光谱的变化测得流量。该设计的不足在于：1)阻流靶影响了原有管道内的流场和流量；2)需要增加轴封片、设置长条孔等，工艺和结构复杂，尤其是需要对连杆这一可动机构进行密封，可靠性低。

张强等人同样提出了“带温度补偿的光纤光栅液体流量传感器”(中国发明专利申请200910229030.9)，该传感器中采用“弹性舌”感受流体引起的压力，其不足在于：1)弹性舌本身同样会影响原有管道中的流量和流场特性；2)光纤光栅的方向与流体方向不平行，流体流动会对光纤光栅产生附加应力，从而影响测量精度。

高应俊等人在实用新型专利“光纤光栅流量传感器”中也公开了一种类似的结构，该结构采用将光纤光栅布置于“片状物”上的方法进行流量测量，片状物感受流体的压力。该方案存在与上述两个方案相同的不足：片状物同样会影响原有管道中的流量和流场特性。此外，光纤光栅与片状物连为一体容易产生啁啾，从而影响测量精度。

因此，如何使流量计不影响原管道的流量和流场，使光纤不受其它附加作用的影响并提高灵敏度，以及简化流量计的结构和工艺，成为光纤流量计目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于双偏振态光纤器件的流量计，用于石油井下流体流量的监测，重点解决井下高温高压环境下流量计可靠性、流量计影响原管道的流量和流场，光纤受其它附加作用的影响，以及提高流量计的灵敏度问题。

为达上述目的，本发明具体提供一种基于双偏振态光纤器件的石油井下流量计，所述流量计包含：检测管段、偏振分析模块和双偏振光纤传感器；所述检测管段设置于待测管路上且所述检测管段内部设有导流通道；所述双偏振光纤传感器设置于所述检测管段内，用于测量经由所述导流通道的液体的流量参数；所述偏振分析模块与所述双偏振光纤传感器相连，用于根据所述流量参数获得待测流量数据。