[发明专利]一种井下光纤流量测量装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下光纤流量测量装置、系统及方法，壳体内密封设置有磁传感器和光纤，光纤连接磁传感器输入端，光纤从壳体末端伸出；旋转叶片的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片的转动轴末端上设置有永磁块，永磁块与磁传感器检测端间隙设置，旋转叶片伸出壳体前端。井下光纤流量测量装置位于井下，井口处设置有滑轮装置和测井车，滚筒设置在测井车上，井下光纤流量测量装置的光纤经过滑轮装置和滚筒后，与测井车上的地面解调设备连接。封装简单，能够在高温高压环境下，对流量进行测量。

技术领域

本发明属于石油勘探测井领域，涉及一种井下光纤流量测量装置、系统及方法。

背景技术

在石油勘探和开发的过程中，确定生产井中各分层产量及注入井各分层注入量，可给油气水井堵水、调剖提供技术支持数据，并评价油气水井作业效果；根据流量数据的变化情况，确定井下有无井液漏失及漏失量的大小，评价套管损坏状况及程度，流量测井对提高油气采收率具有重要意义。

基于电法测井的组合测井技术已经比较成熟，但在很多特殊环境下如高温(170℃以上)高压组合测井，常规电子式组合测井仪器受温度、电磁干扰、电缆传输衰减等限制，无法实现高精度、高可靠性的测量，甚至无法完成测井。在现有技术中，相关流量及氧活化测井等方法受滑脱速度的影响较大、电磁流量测井受制于持率，因而这些测量方法的适用井况受限、应用范围较窄。

光纤传感器具有高灵敏度、高精度、体积小、抗电磁干扰、以及耐高温、高压等显著技术优势，受到了世界范围内的关注，国内外都开展了相关的研究。压差式流量传感器,涡流冲击流量传感器,激光多普勒速度传感器，基本都是地面流量计，大都没有受到高温高压环境影响，在高温高压环境下，光纤探头耐温耐压封装测量困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种井下光纤流量测量装置、系统及方法，封装简单，能够在高温高压环境下，对流量进行测量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种井下光纤流量测量装置，包括壳体和旋转叶片；

壳体内密封设置有磁传感器和光纤，光纤连接磁传感器输入端，光纤从壳体末端伸出；旋转叶片的转动轴末端位于壳体前端，与壳体转动连接，旋转叶片的转动轴末端上设置有永磁块，永磁块与磁传感器检测端间隙设置，旋转叶片伸出壳体前端。

优选的，壳体前端设置有扶正器，旋转叶片设置在扶正器内部。

优选的，光纤通过光纤分路器分为两条，两条光纤各连接有一个磁传感器。

优选的，光纤从壳体末端伸出部分，包裹有管状的光缆。

优选的，壳体采用17-4PH不锈钢制成。

一种井下光纤流量测量系统，包括测井车、滚筒、滑轮装置和上述任意一项所述的井下光纤流量测量装置；

井下光纤流量测量装置位于井下，井口处设置有滑轮装置和测井车，滚筒设置在测井车上，井下光纤流量测量装置的光纤经过滑轮装置和滚筒后，与测井车上的地面解调设备连接。

优选的，滑轮装置包括地滑轮和天滑轮；天滑轮固定在井口正上方，地滑轮固定在井口旁，地滑轮高度低于天滑轮；井下光纤流量测量装置的光纤伸出井口后，依次经过天滑轮和地滑轮。

优选的，光纤穿过滚筒的转动轴，穿过转动轴部分设置有光纤滑环。

一种基于上述任意一项所述系统的井下光纤流量测量方法，滚筒转动，通过滑轮装置将井下光纤流量测量装置下井，流体流动带动旋转叶片转动，旋转叶片带动永磁块转动，永磁块旋转产生磁场，磁传感器将转动频率转化为光纤的频率、波长、幅度或相位变化，将信号通过光纤传输到测井车中的地面解调设备，磁传感器的检测值通过计算获得流速，根据井筒内径、壳体外径和流速计算出井下流量。