[发明专利]超高温蓝宝石光纤压力计及压力监测系统

说明书

本发明公开了一种超高温蓝宝石光纤压力计及压力监测系统，系统由多个结构单元按序连接而成，主要包括超高温蓝宝石光纤压力计、传输光缆、地面解调系统。在应用本超高温蓝宝石压力计及监测系统时，首先，制备蓝宝石光纤F‑P腔。其次，将制作加工的超高温蓝宝石压力计及传输光缆并进行连接，超高温蓝宝石光纤压力计下入油管内部，一端接有光缆固定工具，地面一端通过传输光缆与地面解调系统连接。最后，将传输光缆通过尾纤与地面解调系统进行连接，从而实现对海上油田热采井井底压力实时监测。在进行稠油热采作业时，本发明可以通过传输光缆及超高温蓝宝石压力计将井下压力参数持续传输至井口和地面解调设备，可实现热采井井底压力实时监测，对稠油热采作业的油藏方案、工艺方案的评价和优化具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种超高温蓝宝石光纤压力计及压力监测系统。

背景技术

在油井进行稠油热采过程中，井下实时压力数据是对油藏方案和工艺方案进行评价和优化的重要依据。

在温度大于350℃、压力大于21MPa、强电磁干扰、井下复杂的环境中，现有的压力传感器尚无法满足这些极端要求，而光纤传感器因为本质耐高温、耐高压、抗电磁干扰、尺寸小等优点可有效解决这些问题。

目前现有的压力计为传感器主体结构与光缆外铠配套，采用世伟洛克卡套密封结构连接；压力计为普通干涉仪型光纤压力传感器，此种压力计存在温度和压力两种物理量交叉敏感问题，测量误差较大，不能实现高温高压环境下压力的准确测量。此种压力计外部保护结构为世伟洛克卡套结构，其结构外径尺寸较大，并且卡套结构在经受高低温交变后，承压能力下降，容易脱落，此种压力计应用最高温度环境为300℃，难以应用于海上油田稠油热采作业工况。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种超高温蓝宝石光纤压力计及压力监测系统，解决现有技术中压力计存在的耐压耐温能力、外观尺寸、安全性差的问题。

本发明的技术方案为：一种超高温蓝宝石光纤压力计，由蓝宝石光纤F-P腔和外部保护结构组成；所述蓝宝石光纤F-P腔由光纤接入段、温度传感器段和压力传感器组成；所述光纤接入段为镀金实芯光纤，所述温度传感器段和所述压力传感器段为蓝宝石光纤，温度传感器段为实芯光纤、压力传感器段为空芯的薄壁光纤，温度传感器段设置于压力传感器段的前端，空芯的薄壁光纤中的微腔结构与光纤同轴。

一种超高温蓝宝石光纤压力计的加工方法，用激光在2段蓝宝石光纤端面沿轴线加工圆柱型微腔，圆柱型微腔与光纤同轴；利用熔接机将带圆柱型微腔的2段蓝宝石光纤进行熔接，形成的圆柱形封闭腔构成F-P压力传感器段，确定其中一段光纤为光纤接入端，切去另一段光纤的多余部分，将接入段的光纤长度加工至所需长度；利用飞秒激光在压力传感器的接入端蓝宝石光纤上刻制光纤光栅，从而制作温度传感器段，方法为光纤沿着x轴匀速移动，利用飞秒激光器射出激光，通过相位掩膜板的光束聚焦在光纤上进行曝光，从而在蓝宝石光纤上形成Bragg光纤光栅，形成所述温度传感器段。利用熔接机将所述光纤接入段与温度传感器段熔接，最终形成所述蓝宝石光纤F-P腔。

所述光纤接入段镀金实芯光纤与所述温度传感器蓝宝石光纤间采用熔接的方式连接。

所述超高温蓝宝石压力计外保护结构由大量程耐压基体、2个转换短接、焊接盖板构成，转换短接分别连接于大量程耐压基体左右两侧，焊接盖板盖于大量程耐压基体上方并留有传压孔隙。所述大量程耐压基体用于固定和保护内部所述蓝宝石光纤F-P腔；所述焊接盖板用于导入外部压力，并防止外界物质和大颗粒杂质进入所述超高温蓝宝石压力计内部；所述转换短接用于连接所述传输光缆与所述大量程耐压基体。