井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统，该井下流体感应装置包括：导压管；隔板；设置于所述隔板左侧的第一活塞、第一弹簧、第一光栅；对称设置于所述隔板右侧的第二活塞、第二弹簧、第二光栅；文丘里管。本发明专利技术利用光栅感测文丘里管内流体流动时对管壁施加的压力，根据流体流速不同，对管壁施加的压力也不同这一特征求得管内流体流速。本发明专利技术可以在地下几千米油气井的有限空间和恶劣环境条件下实现精确的流体测量。

【技术实现步骤摘要】
井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统
本专利技术是关于流体流速监测技术，特别是关于石油工业领域的流体流速测量技术，具体的讲是一种井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统。
技术介绍
流体的流速/流量是日常生活、工业生产过程、能源计量及环境保护监测中一个重要参量。目前常用的流速/流量传感计有容积式流量计、涡街流量计、涡轮流量计、电磁流速仪、超声波流速仪及声学多普勒流速仪等。这些流速/流量传感计都有各自的特点和适用范围，在日常生活及工业生产中已经得到了广泛的应用，但是这些流速/流量传感计也有一定局限性，如容积式流量计体积庞大，不适合高温低温场合，电磁流速仪和声学多普勒流速仪虽然测量精度较高，但容易受电磁波干扰，而且成本也高。流速/流量传感计在推动工农业发展过程中所扮演的重要角色，因此其自问世以来便受到了高度重视。如今随着现代工农业的快速发展，一些特殊领域，如石油工业的上游勘探开发领域对于流体流速仪的要求就极为苛刻，因为地下几千米的油气井不但空间有限而且环境条件非常恶劣，由于目前常用的流速/流量传感计体积大，易受电磁干扰的局限性，因此目前常用的流速/流量传感计无法应用。因此，如何开发出一种新的流体流速测量装置，其能够适应石油工业上游勘探开发领域，在地下几千米油气井的有限空间和高温、高压环境条件下实现精确的流体流速测量是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统，利用光栅感测管内流体流动时对管壁施加的压力，流体流速不同，对管壁施加的压力也不同，进而根据这一压力差求得管内流体流速，解决现有技术中的流速仪易受干扰、体积大、测量精度低的问题。本专利技术的一个实施例中，提供一种井下流体感应装置，其中，该井下流体感应装置包括：文丘里管，用于导引井下流体，所述文丘里管具有一入口段和一喉道段，所述入口段的直径大于所述喉道段的直径；导压管，与所述文丘里管连接；隔板，设置于所述导压管中心；第一弹簧，设置于所述隔板左侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第一活塞连接，流体在所述入口段的压力通过所述第一活塞作用于所述第一弹簧；第二弹簧，对称设置于所述隔板右侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第二活塞连接，流体在所述喉道段的压力通过所述第二活塞作用于所述第二弹簧；第一光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第一活塞连接，所述第一光栅在所述第一弹簧弹力和所述入口段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第一光栅接收一入射光，并反射出一第一反射光；以及第二光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第二活塞连接，所述第二光栅在所述第二弹簧弹力和所述喉道段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第二光栅接收所述入射光，并反射出一第二反射光。本专利技术的另一实施例中，提供一种流体流速测量系统，其中，该流体流速测量系统包括上述实施例中的井下流体感应装置，该流体流速测量系统还包括激光光源、光栅解调仪和处理装置，所述激光光源与所述井下流体感应装置连接，所述激光光源用于发射所述入射光；所述光栅解调仪与所述井下流体感应装置连接，所述光栅解调仪用于解调所述第一反射光得到一第一反射光谱，并解调所述第二反射光得到一第二反射光谱；所述处理装置与所述光栅解调仪连接，所述处理装置用于根据所述第一反射光谱和所述第二反射光谱确定所述文丘里管入口段处的流体流速。本专利技术提供一种井下流体感应装置及使用该装置的流体流速测量系统，将文丘里管和光栅进行了有机结合，利用光栅感测文丘里管内流体流动时对管壁施加的压力，文丘里管内流体流速不同，对管壁施加的压力也不相同，流体对管壁施加的压力最终施加到光栅上，光栅受到的力不同，通过光栅的激光的反射光谱峰值波长的长度也不相同，从而根据反射光谱峰值波长的长度得出这一压力差，再根据这一压力差利用伯努利方程求得管内流体流速，该井下流体感应装置具有结构简单、安装方便、成本低廉，抗电磁干扰、工作可靠，测量精度高，占用空间小，能长时间在高温、高压、噪声、强腐蚀等恶劣环境下工作等优点。附图说明图1为本专利技术的井下流体感应装置的结构示意图。图2为本专利技术井下流体感应装置的一优选结构示意图。图3为本专利技术井下流体感应装置的文丘里管的结构示意图。图4为本专利技术井下流体感应装置的导压管的内部结构示意图。图5为本专利技术流体流速测量系统的结构示意图。图6为本专利技术流体流速测量系统的处理装置的结构示意图。符号说明：1第一光栅2第二光栅3第一弹簧4第二弹簧5第一活塞6第二活塞7隔板8第一卡环9第二卡环10上游导压接口11下游导压接口12文丘里管13导压管14入口段15喉道段100井下流体感应装置200激光光源300光栅解调仪400处理装置401光谱接收单元402光谱峰值波长确定单元403波长差确定单元404压力差确定单元405流体流速确定单元406显示单元具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1为本专利技术的井下流体感应装置100的结构示意图，如图1所示，该井下流体感应装置100包括文丘里管12、导压管13、隔板7、第一弹簧3、第二弹簧4、第一活塞5、第二活塞6、第一光栅1、第二光栅2，文丘里管12用于导引井下流体，所述文丘里管12具有一入口段14和一喉道段15，所述入口段14的直径大于所述喉道段15的直径；导压管13与所述文丘里管12连接；隔板7设置于所述导压管13中心；第一弹簧3设置于所述隔板7左侧，第一弹簧3的一端与所述隔板7连接，第一弹簧3的另一端与第一活塞5连接，流体在所述入口段14的压力通过所述第一活塞5作用于所述第一弹簧3；第二弹簧4对称设置于所述隔板7右侧，第二弹簧4的一端与所述隔板7连接，第二弹簧4的另一端与第二活塞6连接，流体在所述喉道段15的压力通过所述第二活塞6作用于所述第二弹簧4；第一光栅1的一端与所述隔板7连接，第一光栅1的另一端与所述第一活塞5连接，所述第一光栅1在所述第一弹簧3弹力和所述入口段14流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第一光栅1接收入射光，并反射出第一反射光；第二光栅2的一端与所述隔板7连接，第二光栅2的另一端与所述第二活塞6连接，所述第二光栅2在所述第二弹簧4弹力和所述喉道段15流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第二光栅2接收所述入射光，并反射出第二反射光，流体按照图1箭头所示的方向从文丘里管12中流过。如图1所示，光栅受到的应力(弹簧弹力减去流体压力)不同，反射的入射光也不同，所述入口段14的直径大于所述喉道段15的直径，当没有流体流过文丘里管12，或者流体处于静止状态时，根据伯努利方程可知流体在入口段14作用于第一活塞5的压力，等于流体在喉道段15作用于第二活塞6的压力，入射光经光栅反射出反射光。当有流体按照图1箭头所示的方向从文丘里管12中流过时，由于所述入口段14的直径大于所述喉道段15的直径，流体在入口段14的流速小而压力大，流体在喉道段15的流速大而压力小，此时经过光栅的反射光就会发生变化。通常情况下，文丘里管12和导压管13位于被测试的现场，例如文丘里管12和导压管13位于地下几千米油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下流体感应装置，其特征在于，该井下流体感应装置包括：一文丘里管，用于导引井下流体，所述文丘里管具有一入口段和一喉道段，所述入口段的直径大于所述喉道段的直径；一导压管，与所述文丘里管连接；一隔板，设置于所述导压管中心；一第一弹簧，设置于所述隔板左侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第一活塞连接，流体在所述入口段的压力通过所述第一活塞作用于所述第一弹簧；一第二弹簧，对称设置于所述隔板右侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第二活塞连接，流体在所述喉道段的压力通过所述第二活塞作用于所述第二弹簧；一第一光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第一活塞连接，所述第一光栅在所述第一弹簧弹力和所述入口段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第一光栅接收一入射光，并反射出一第一反射光；以及一第二光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第二活塞连接，所述第二光栅在所述第二弹簧弹力和所述喉道段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第二光栅接收所述入射光，并反射出一第二反射光。

【技术特征摘要】
1.一种井下流体感应装置，其特征在于，该井下流体感应装置包括：一文丘里管，用于导引井下流体，所述文丘里管具有一入口段和一喉道段，所述入口段的直径大于所述喉道段的直径；一导压管，与所述文丘里管连接；一隔板，设置于所述导压管中心，其中，所述隔板上开设有通孔；一第一弹簧，设置于所述隔板左侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第一活塞连接，流体在所述入口段的压力通过所述第一活塞作用于所述第一弹簧；一第二弹簧，对称设置于所述隔板右侧，一端与所述隔板连接，另一端与一第二活塞连接，流体在所述喉道段的压力通过所述第二活塞作用于所述第二弹簧；一第一光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第一活塞连接，所述第一光栅在所述第一弹簧弹力和所述入口段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第一光栅接收一入射光，并反射出一第一反射光；以及一第二光栅，一端与所述隔板连接，另一端与所述第二活塞连接，所述第二光栅在所述第二弹簧弹力和所述喉道段流体压力的共同作用下始终处于拉伸状态，所述第二光栅接收所述入射光，并反射出一第二反射光。2.如权利要求1所述的井下流体感应装置，其特征在于，该井下流体感应装置还包括：一第一卡环，设置于所述第一活塞左侧的导压管内壁上；以及一第二卡环，对称设置于所述第二活塞右侧的导压管内壁上。3.如权利要求1所述的井下流体感应装置，其特征在于，所述第一活塞与所述第二活塞相同；所述第一光栅与所述第二光栅相同；所述第一弹簧与所述第二弹簧相同。4.如权利要求1所述的井下流体感应装置，其特征在于，所述入口段上开设有一上游导压接口，所述喉道段上开设有一下游导压接口，所述导压管的左端与所述上游导压接口连接，所述导压管的右端与所述下游导压接口连接。5.如权利要求4所述的井下流体感应装置，其特征在于，所述导压管的左端与所述上游导压接口螺纹联接，所述导压管的右端与所述下游...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少华，王伟，赵昆，孟倩，孙世宁，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11