[发明专利]一种井下光纤涡街流量计

说明书

一种井下光纤涡街流量计及井下流量测量方法，它涉及一种光纤涡街流量计及流量测量方法，具体涉及一种井下光纤涡街流量计及井下流量测量方法。本发明为了解决现有光纤流量计中存在光纤受流体腐蚀影响和测量元件影响管道内流场、流量而导致的测量精度较低、稳定性较差，以及现有流量计结构复杂，在高温高压高腐蚀环境下无法使用的问题。本发明的上接头、中心管、下接头由上至下依次连接，外壳套装在中心管的外侧壁上，涡街发生体设置在中心管内，中心管外侧壁的中部开有通孔，探头通过压板安装在通孔内，中心轴插装在探头内，光纤光栅设置在中性轴内，铠装光缆的一端与光纤光栅连接，铠装光缆的另一端与光纤光栅解调仪连接。本发明用于油田设备领域。

技术领域

本发明涉及一种光纤涡街流量计及流量测量方法，具体涉及一种井下光纤涡街流量计及井下流量测量方法，属于油田设备领域。

背景技术

流量是石油开采过程中一个极其重要的参数，在日常的相关采油工作中，流量测量的精度和可靠性关系到油田产量的多少，对于油田油水井开发效果的提高具有非常重要的意义。在石油开采的过程中，由于井下特殊的环境条件以及原油的特殊流动状态使得原油流量的实时测量尤其困难。此外，井下流量的测量涉及到液体、气体及多相流体，对于聚合物流量的测量还要考虑到高粘度非牛顿流体的粘滞影响。为了适应不同环境和不同物质的流量测量，出现了各种各样的流量测量仪表，目前陆地油井常用的测量流量计有压差式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声流量计等，这些传感器大多数是通过电子类传感器获得间接参数最终换算成流量，但都存在精度低、易受电磁干扰、需要供电、受流体粘度、温度等影响。

与传统的流量计相比，光纤流量计具有以下优点：1准确度、灵敏度高；2耐高温、耐高压、抗电磁干扰，无需供电，在易燃、易爆环境下安全可靠；3频带宽、动态范围广； 4便于远距离测量和控制；5适用于多种介质的测量。由此，光纤流量计因其独特的优点而受到人们的重视。目前，光纤流量计又分为井下多相光纤流量计、光纤涡轮流量计、光纤涡街流量计、光纤多普勒流速计等。然而现有的光纤流量计仍然存在很多不足，其中一些光纤流量计将光纤直接置于流体中进行测量，没有考虑到某些流体对光纤的腐蚀性；另一些光纤流量计利用光的反射/透射原理，而这确忽略了石油对光的吸收损耗。还有一部分则利用阻流靶、膜片或其他类似阻流靶的物体作为直接受力部分，再通过连杆或自身将流体作用在其上的压力传递给光纤光栅，通过测量光栅光谱的变化测量流量，这类流量计的不足在于阻流靶影响了原有管道内的流场和流量，且工艺和结构复杂。还有一部分是涡街式的，即将卡门涡街原理与光纤传感技术结合。涡街发生体两侧流速与原管内流速有关，测量出漩涡频率即可知道原有管道内的流量，此种方法没有影响原有管道内的流场和流量。但是在光纤/光纤光栅的布置上却欠考虑，有的将光纤/光纤光栅垂直流向布置于涡街发生体的后面，使光纤/光纤光栅本身作为阻流体，这种流量计同样没有考虑到流体对光纤/光纤光栅材料的腐蚀作用，且流体粘度较大时可能冲断光纤。有的将光栅直接粘在涡街发生体上进行测量，这种流量计灵敏度低，因为光纤光栅测得的应变是涡街发生体变形产生的。还有一种类型，将光纤光栅置于筒中通过测量膜片、两个定位膜片和连杆相互配合，由定位膜片带动光纤光栅产生相应长度变化测得输出波长变化即可获得流量。这种改进方式，虽然保护了光纤，可是涡流引起测量膜片振动时，同时遇到连杆，连杆的阻挡影响涡流会使测量不够准确，且传力部件过多降低测量准确度。

针对以上问题，本发明提出了一种井下光纤涡街流量计，即能避免光纤受流体腐蚀的影响，又能避免影响管道内的流场、流量及涡流，还能耐高温高压，抗电磁干扰，无需供电，达到了高精度、高灵敏度的测量。

发明内容

本发明为解决现有光纤流量计中存在光纤受流体腐蚀影响和测量元件影响管道内流场、流量而导致的测量精度较低、稳定性较差，以及现有流量计结构复杂，在高温高压高腐蚀环境下无法使用的问题，进而提出一种井下光纤涡街流量计及井下流量测量方法。