CN105370220A - 井下多参数测量短节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下多参数测量短节，包括上接头、下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量温度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接，外保护筒的两端超出薄壁圆筒两端，薄壁圆筒内设有内应变筒，内应变筒上部有等强度梁。本测量短节能实现井下永久式测量、不受电磁场干扰和耐腐蚀，无需提供电源的进行实时多参数测量，其结构简单、适用性广、能够精确测量。

Description

井下多参数测量短节

技术领域

本发明涉及油气井井下测量技术领域，具体涉及一种井下多参数测量短节。

背景技术

井下工具在油、气井下工作时承受的轴向力、扭矩、温度、液体压力等参数准确测量是井下工具高效的进行井下作业的基础，有助于了解井下工具的工作状态，进而有效的维护井下工具，延长井下工具的使用寿命；同时是对井下储油层合理开采的重要依据，具有重大的井下作业指导意义。目前存在的井下参数的测量方法有：一、用电阻应变片组成测量电桥对井下参数进测量，用单片机对数据进行处理，如文献：井下管柱工况监测装置的研制与应用-《新疆石油天然气》2015年03期，井下管柱状态检测系统的研制-《石油钻探技术》2006年05期，专利：存储式油管柱轴向拉力、扭矩记录仪(CN201520219149)，其特点是：应变片的灵敏度高、体积小、易安装、成本低、测量的技术成熟，但其所需要的电阻应变片数量多、处理电路复杂、结构复杂、对环境温度敏感，稳定性和可靠性随环境变化，难以适应井下高温高压等复杂环境的需要。二、用传统的单独的温度、液体压力传感器作为测量元件，通过用导线连接起来，如文献：井下压力温度测量系统设计研究-《辽宁化工》2010年11期，智能完井技术测试与控制系统设计-《测控技术》2015年10期，气井永置式井下压力温度监测技术及其应用展望-《钻采工艺》2005年01期，专利：测量井下的温度传感器(CN200720104037)，其特点是温度、液体压力的传感器技术已经成熟，测量的范围大，工作可靠，但其结构复杂，占用的空间大，难以适应井下狭小的空间进行作业，且不能满足信息化的发展趋势。三、随着光纤光栅技术的发展，目前已经有学者研究利用光纤光栅传感原理对井下参数进行测量，得出了一些研究成果，如对光纤光栅进行封装，做成温度、液体压力传感器进行井下参数的测量，如专利：一种石油井下光纤压力监测仪(CN200620093750)，特点是测量的精度、稳定性较好、能测量不同油层之间测参数，目前开发的测量系统复杂，还没有进入到应用阶段，利用光纤光栅作为测量元件进行测量如文献：应用于特殊环境的光纤光栅温度压力传感器-《光学精密工程》2011年03期，且用同一根光纤光栅进行不同的处理同时测量出温度、液体压力等，这些新方法也都处于探索阶段，没有得到很好的应用。国内外测量温度、液体压力参数的方法很多，但涉及到井下作业时轴向力、扭矩的测量方式都较少，因此需要发展一种新型的井下轴向力、扭矩、温度、液体压力测量的装置，满足实际工作的需要的同时成本较低、能够进行工业化大量的运用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种井下多参数测量短节，能实现井下永久式测量、不受电磁场干扰和耐腐蚀，无需提供电源的进行实时多参数测量，其结构简单、适用性广、能够精确测量。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种井下多参数测量短节，包括上接头和下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量温度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接。

接上述技术方案，薄壁圆筒内设有内应变筒，内应变筒一端与上接头的内筒壁密封连接，内应变筒的另一端与下接头的内筒壁密封连接，内应变筒与上接头和下接头形成一个活套结构，上接头的内腔、下接头的内腔和内应变筒的内腔之间联通，内应变筒与薄壁圆筒内筒之间设有等强度梁，等强度梁一端通过第一螺钉与上接头或下接头连接，等强度梁另一端通过第二螺钉与内应变筒的外筒壁连接，等强度梁上设有测量液体压力的光纤光栅组。

接上述技术方案，内应变筒一端通过键与上接头或下接头的内筒壁连接固定。

接上述技术方案，内应变筒的外筒壁两端设有1～3道密封圈。

接上述技术方案，所述等强度梁与内应变筒中心轴平行设置。

接上述技术方案，所述等强度梁是厚度不变，宽度随着长度的变化成线性变化，逐渐减小，端部的宽度保持不变。

接上述技术方案，测量液体压力的光纤光栅组粘贴在等强度梁的上下表面。

接上述技术方案，外保护筒的内筒两端均设有1～3道密封圈。

接上述技术方案，所述测量扭矩的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向成±45°粘贴，以轴心线周向均匀布置2～5对。

接上述技术方案，所述测量轴向力的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向粘贴，以轴心线周向均匀分布2～8个。

本发明具有以下有益效果：

1.通过在上接头的薄壁圆筒外表面上粘贴的测量温度的光纤光栅组直接测量温度，通过上接头、下接头、测量轴向力的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组来测量轴向力和扭矩，上接头、下接头通过螺纹连接将轴向力与扭矩传递到薄壁圆筒上，通过测量轴向力的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组测量薄壁圆筒上受到的轴向力和扭矩，避免光纤光栅直接承受轴向力和扭矩影响其寿命，上接头与下接头连接的部分(即薄壁圆筒区域)形成轴向力、扭矩的应变区域，通过外保护筒和密封连接结构能够避免测量光纤光栅受到外部环境的干扰和腐蚀，同时光纤光栅本身也有很强的耐腐蚀、抗电磁场干扰，通过光纤光栅的特性能够很好的感知外部的温度、应变，起到测量作用且无需为其专门提供电源。

2.等强度梁的端部通过螺钉、垫片与内应变筒连接成一个整体，内应变筒的变形通过这一部分传递到等强度梁上，通过光纤光栅来感知和测量等强度梁上的应变力，且通过薄壁圆筒与上接头和下接头密封连接，避免的光纤光栅受到外部环境的干扰和腐蚀。

本测量短节能同时测量井下多个参数(温度、液体压力、轴向力、扭矩)，结构设计新颖，使用和维护简单，各个部位多用连接，便于拆卸，光纤光栅测量无需提供电源实现永久式测量，测量的范围广、精度高、可靠性强和稳定性好，能够实现实时测量，能够对井下作业过程提供井下实时数据，及时调整井下作业参数。

附图说明

图1是本发明实施例中井下多参数测量短节的结构示意图；

图2是本发明实施例中测量轴向力是光纤光栅粘贴分布展开示意图；

图3是本发明实施例中测量扭矩时光纤光栅粘贴分布展开示意图；

图4是本发明实施例中等强度梁的安装示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明实施例中井下多参数测量短节在油气井下作业的示意图；

图中，1-下接头，2-第一密封圈，3-外保护筒，4-内应变筒，5-第二密封圈，6-键，7-第一螺钉，8-等强度梁，9-第二螺钉，10-垫片，11-上接头，12-测量轴向力的光纤光栅组，13-测量温度的光纤光栅组，14-测量液体压力的光纤光栅组，15-测量扭矩的光纤光栅组，16-光纤光栅解调仪及显示设备，17-光纤光栅传输线路，18-测量井。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的井下多参数测量短节，包括上接头11和下接头1，所述上接头11包括薄壁圆筒，上接头11通过薄壁圆筒与下接头1螺纹连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组12、测量温度的光纤光栅组13和测量扭矩的光纤光栅组15，薄壁圆筒外套设有外保护筒3，外保护筒3的一端与上接头11外端密封连接，外保护筒3的另一端与下接头1的另一端密封连接，外保护筒3两端内筒设有第一密封圈2，外保护筒3的两端超出薄壁圆筒两端；薄壁圆筒区域(即上接头11和下接头1中间的连接区域)为轴向力和扭矩的应变测量区域，通过在上接头11的薄壁圆筒外表面上粘贴的测量温度的光纤光栅组13直接感受温度的变化来测量温度，通过上接头11、下接头1、测量轴向力的光纤光栅组12和测量扭矩的光纤光栅组15来测量轴向力和扭矩，上接头11、下接头1通过螺纹连接将轴向力与扭矩传递到薄壁圆筒上，通过测量轴向力的光纤光栅组12和测量扭矩的光纤光栅组15测量薄壁圆筒上受到的轴向力和扭矩，避免光纤光栅直接承受轴向力和扭矩影响其寿命，上接头11与下接头1连接的部分(即薄壁圆筒区域)形成轴向力、扭矩的应变区域，通过外保护筒3和密封连接结构能够避免测量的光纤光栅受到外部环境的干扰和腐蚀，通过光纤光栅的特性能够很好的感知外部的温度、应变，起到测量作用且无需为其专门提供电源。

进一步，外保护筒3中间有一个台阶，起到固定和限位的作用。

进一步地，薄壁圆筒内设有内应变筒4，内应变筒4一端与上接头11的内筒壁密封连接，内应变筒4的另一端与下接头1的内筒壁密封连接，内应变筒4两端分别与上接头11和下接头1形成间隙配合，内应变筒4两端的端面不与上接头11和下接头1接触，内应变筒与上接头和下接头形成一个活套结构，避免上接头11和下接头1上的轴向力与扭矩不会对内应变筒4产生影响，上接头11的内腔、下接头1的内腔和内应变筒4的内腔之间联通，液体从内腔中流过，内应变筒4与薄壁圆筒内筒之间设有等强度梁8，等强度梁8一端通过第一螺钉7与下接头1连接，等强度梁8另一端通过第二螺钉9和垫片10与内应变筒4的外筒壁连接，等强度梁8上设有测量液体压力的光纤光栅组14；等强度梁8的端部通过螺钉9、垫片10与内应变筒4连接成一个整体，内应变筒4的变形通过这一部分传递到等强度梁8上，通过光纤光栅来感知和测量等强度梁8上的应变力，且通过薄壁圆筒与上接头11和下接头1密封连接，避免的光纤光栅受到外部环境的干扰和腐蚀。

进一步地，内应变筒4一端通过键6与上接头11或下接头1的内筒壁连接固定。

进一步地，内应变筒4两端与上接头11、下接头1形成间隙配合，内应变筒4的外壁连接处设有第二密封圈5，内应变筒4两端与上接头11、下接头1在轴向方向上有间隙，内应变筒4的外筒壁上4设有台阶，台阶与上接头11和下接头1周向之间是过盈配合，台阶的一端有一个键槽，通过键6与下接头1连接，起到固定连接的作用，避免内应变筒4在上接头11和下接头1内晃动。

进一步地，内应变筒4的外筒壁两端设有1～3道第二密封圈5。

进一步地，内应变筒4为薄壁细长筒。

进一步地，所述等强度梁8与内应变筒4中心轴平行设置。

进一步地，所述等强度梁8是厚度不变，宽度随着长度的变化成线性变化，逐渐减小，此部分是均匀应变区域，端部的宽度保持不变，此部分是非均匀应变区域；测量液体压力时采用了等强度梁8的结构，通过改变等强度梁8的结构，可以改变测量短节的压力灵敏度。

进一步地，测量液体压力的光纤光栅组14纵向粘贴在等强度梁8的上下表面的均匀变形区域，粘贴完成后等待24小时待胶完全固化后用光纤焊接机焊接起来，形成一个光纤传感阵列，用导线引出。

进一步地，外保护筒3的内筒两端均设有1～3道第一密封圈2。

进一步地，所述测量温度的光纤光栅组13沿薄壁圆筒的外筒周向粘贴；周向粘贴不会收到轴向力和扭矩的影响。

进一步地，所述测量扭矩的光纤光栅组15在变形区域内(即薄壁圆筒的外筒上)与轴向成±45°粘贴，以轴心线周向均匀布置2对，每对间夹角为180°，粘贴完成后等待24小时待胶完全固化后用光纤焊接机焊接起来，形成一个光纤传感阵列，用导线引出；测量扭矩的光纤光栅粘贴的数量不限于2对，其粘贴的数量越多越准确，可根据实际情况进行粘贴。

进一步地，所述测量轴向力的光纤光栅组12在变形区域内(即薄壁圆筒的外筒上)沿轴向粘贴，以轴心线周向均匀分布2个，相邻两个间的夹角为180°，粘贴完成后等待24小时待胶完全固化后用光纤焊接机焊接起来，形成一个光纤传感阵列，用导线引出；测量轴向力的光纤光栅粘贴的数量不限于2个，其粘贴的数量越多越准确，可根据实际情况进行粘贴。

进一步地，如图6所示，井下测量轴向力、温度、扭矩和液体压力的光纤光栅通过焊接形成阵列，利用光纤光栅传输线路17将光信号传输到井上部分，通过光纤光栅解调仪及显示设备16，可以对井下的光信号进行处理，显示井下的液体压力、温度、轴向力、扭矩等。

本发明的一个实施例中，本发明的工作原理：

1.轴向力测量的原理：当井下多参数测量短节受到轴向力作用时，轴向力通过上接头11和下接头1将力转递到薄壁圆筒上，轴向力会使测量短节中的薄壁圆筒产生正应力，正应力引起正应变，在材料的弹性极限内，由于变形区域的横截面积保持不变，轴向力与短节的正应力成正比，又因为弹性模量为常数，正应力与短节的正应变成正比。当测量轴向力的光纤光栅组12粘贴在短节的应变区域时，光纤光栅可以感知短节的变形，并将短节的变形转化为光纤光栅波长的变化，通过对光纤光栅的波长变化进行解调，进而得到轴向力的大小。

应力应变之间的关系有：

σ＝Eε

式中：σ为轴向力产生的正应力Pa，E弹性模量N/m²

光栅中心波长关系式Δλ_B＝λ_B(1-Pe)ε

式中：Pe是与泊松比有关的玻璃光纤有效弹光系数

所以

$F=A\mathrm{\σ}=AE\mathrm{\ϵ}=AE\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)}$

在扭矩、温度耦合作用下，对轴向力进行解耦分析及温度补偿

轴向力的测量时光栅粘贴方法如图2所示，假设温度使测量轴向力光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_t，扭矩使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_T，轴向力使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_p，弯矩使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_w。

则Δλ₁＝Δλ_t+Δλ_p+Δλ_w

Δλ₂＝Δλ_t+Δλ_p-Δλ_w

所以Δλ＝Δλ₁+Δλ₂＝2(Δλ_t+Δλ_p)

温度使光纤光栅中心波长的变化量为Δλ_t通过光栅FBG3测量，可以对轴向力测量时对温度进行补偿，消除温度对轴向力测量的影响，则：

${\mathrm{\Δ\λ}}_p=\frac{1}{2}\mathrm{\Δ}\mathrm{\λ}-{\mathrm{\Δ\λ}}_t=\frac{1}{2}({\mathrm{\Δ\λ}}_1+{\mathrm{\Δ\λ}}_2)-{\mathrm{\Δ\λ}}_t$

轴向力计算公式：

$F=AE\mathrm{\ϵ}=\frac{AE}{{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)}\[\frac{1}{2}\left({\mathrm{\Δ\λ}}_1+{\mathrm{\Δ\λ}}_2\right)-{\mathrm{\Δ\λ}}_t\]$

通过此公式可以看出，在测量轴向力时，不管温度、扭矩是否对轴向力的测量产生影响，均可以通过上述的推导进行解耦，消除温度、扭矩对轴向力测量产生的干扰。

2.扭矩测量的原理：当井下多参数测量短节受到扭矩作用时，扭矩通过上接头11和下接头1将力转递到薄壁圆筒上，扭矩会使测量短节中的薄壁圆筒产生切应力，切应力引起切应变，在材料的弹性极限内，由于剪切弹性模量G为常数，切应力与短节的切应变成正比，当测量扭矩的光纤光栅组15粘贴在短节的切应变区域时，光纤光栅可以感知短节的变形，并将短节的变形转化为光纤光栅波长的变化，通过对光纤光栅的波长变化进行解调，进而得到扭矩的大小。

由剪切胡克定律有：

τ＝Gγ

式中：γ为扭矩产生的切应变，τ为扭矩产生的切应力Pa，G为材料的剪切弹性模量

扭矩与切应力之间的关系有：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{W_n}$

式中：T为受到的扭矩N/m，

剪切弹性模量、弹性模量E与泊松比μ

三者之间的关系有：

$G=\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}$

所以

$T={\mathrm{\τW}}_n={\mathrm{G\γW}}_n=\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}{\mathrm{\γW}}_n$

式中：W_n为抗扭截面系数m³，α为空心圆轴内外径之比

D圆筒的外直径m，d圆筒的内径m

$T=\frac{{\mathrm{\γEW}}_n}{2(1+\mathrm{\μ})}=\mathrm{\γ}\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}\frac{{\mathrm{\πD}}^3(1-{\mathrm{\α}}^4)}{16}$

当光纤光栅上有应变产生时，光纤光栅的应变与波长的变化关系为：

Δλ_B＝λ_B(1-Pe)ε

由于光纤光栅与轴向成±45°粘贴，所以光纤光栅上的应变即为短节产生的切应变。

γ＝ε

∴ $T=\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}\frac{{\mathrm{\πD}}^3(1-{\mathrm{\α}}^4)}{16}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)}$

在轴向力、温度耦合作用下，对扭矩进行解耦分析及温度补偿

扭矩的测量时光栅粘贴方法如图3所示，假设温度使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_t11，扭矩使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_T11，轴向力使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_p11,弯矩使光纤光栅产生的波长变化量为Δλ_w11

则Δλ₁₁＝Δλ_t11+Δλ_T11+Δλ_p11+Δλ_w11

Δλ₁₂＝Δλ_t11-Δλ_T11+Δλ_p11+Δλ_w11

Δλ₂₁＝Δλ_t11+Δλ_T11+Δλ_p11-Δλ_w11

Δλ₂₂＝Δλ_t11-Δλ_T11+Δλ_p11-Δλ_w11

所以Δλ₁₁+Δλ₂₁-Δλ₁₂-Δλ₂₂＝4Δλ_T11实现了对温度进行补偿，可消除了温度、轴向力、弯矩对测量扭矩的影响。

∴ $T=\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}\frac{{\mathrm{\πD}}^3(1-{\mathrm{\α}}^4)}{16}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_{T11}}{{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)}$

$=\frac{E}{2(1+\mathrm{\μ})}\frac{{\mathrm{\πD}}^3(1-{\mathrm{\α}}^4)}{16}\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_{11}+{\mathrm{\Δ\λ}}_{21}-{\mathrm{\Δ\λ}}_{12}-{\mathrm{\Δ\λ}}_{22}}{4{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)}$

通过此公式可以看出，在测量扭矩时，不管温度、轴向力是否对扭矩的测量产生影响，均可以通过上述的推导进行解耦，实现了对温度进行补偿，消除温度、轴向力对扭矩测量产生的干扰。

3.液体压力的测量原理：当液体压力作用在内应变筒4的内作用面时，内应变筒4因为受到液体径向方向的作用力，会引起内应变筒4径向方向的变形，由材料力学与弹性力学的知识知，当为薄壁细长筒时，内应变筒4径向方向的变形量与液体压力的大小成正比，因此可以通过测量内应变筒4径向方向的变形量来测量液体压力的大小，内应变筒4径向方向的变形量不能直接测量，本文中，选用一种等强度梁8，等强度梁8下端与内变形筒上表面接触，内应变筒4的径向发生变形时，带动等强度梁8发生弯曲，在等强度梁8上下表面的均匀应变区域粘贴测量液体压力的光纤光栅组14，通过光纤光栅测量可以感受等强度梁8的变形，通过对光纤光栅的波长变化进行解调，可以得到等强度梁8的变形，即内应变筒4的变形，进而通过换算得到液体压力的大小。

设内应变筒4的内径为d单位mm，壁厚为H单位mm，等强度梁8的厚度为h单位为mm,等强度梁8长l单位为mm，自由端最大扰度为f单位mm,弹性模量为E，泊松比为μ，内压压强为p单位MPa，且H《d/20，在液体内压p单独作用下，内径改变量为：

$\mathrm{\Δ}d=\frac{{\mathrm{pd}}^2(2-\mathrm{\μ})}{4HE}$

由等强度梁8的应变与自由段挠度的关系：

故等强度梁8的应变与内应变筒4内径变化量之间的关系为：

光纤光栅的中心波长与波长的变化量之间的关系式为：Δλ_B＝λ_B(1-Pe)ε

带入得：

$p=\frac{4{\mathrm{HEl}}^2{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\λ}}_B(1-Pe)d^{2}h(2-\mathrm{\μ})}$

此公式建立起光纤光栅的应变与内应变筒4受到的液体压力之间的关系，可知压力p与波长的变化量呈线性的关系。

当在温度耦合作用下，对液体压力的测量进行解耦分析及温度补偿

液体压力测量时光栅粘贴方法如图4所示在液体压力作用下，内应变筒径向会发生变形，带动等强度梁发生变形，粘贴在上面的光栅FBG31受压，粘贴在下面的光栅FBG32受拉伸。

若不考虑光纤光栅的温度应变的耦合作用，则光纤光栅由于温度应变同时引起的光栅中心相对波长变化量为：

Δλ_B31＝λ_B[(1-Pe)ε-(α+ζ)T]

Δλ_B32＝λ_B[(1-Pe)ε+(α+ζ)T]

所以 ${\mathrm{\Δ\λ}}_B=\frac{1}{2}({\mathrm{\λ}}_{B31}+{\mathrm{\λ}}_{B32})$

所以液体压力的计算公式为：

$p=\frac{4{\mathrm{HEl}}^2{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{{\mathrm{\λ}}_B\left(1-Pe\right)d^{2}h\left(2-\mathrm{\μ}\right)}=\frac{2{\mathrm{HEl}}^2\left({\mathrm{\Δ\λ}}_{B31}+{\mathrm{\Δ\λ}}_{B32}\right)}{{\mathrm{\λ}}_B\left(1-Pe\right)d^{2}h\left(2-\mathrm{\μ}\right)}$

通过此公式可以看出，在测量液体压力时，不管温度否对液体压力的测量产生影响，均可以通过上述的推导进行解耦，实现了对温度进行补偿，消除温度对液体压力测量产生的干扰。

4.温度的测量原理：测量温度的光纤光栅组13的传感不受应变作用，只考虑温度的影响，其光纤光栅中心相对波长漂移量与温度变化的关系：

Δλ_B＝(α+ζ)Tλ_B

变形后得：

$T=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_B}{(\mathrm{\α}+\mathrm{\ζ}){\mathrm{\λ}}_B}$

式中：α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数、T为光纤光栅处的环境温度、Δλ_Β光纤光栅的中心相对波长飘移量。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种井下多参数测量短节，其特征在于，包括上接头和下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量温度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接。

2.根据权利要求1所述的井下多参数测量短节，其特征在于，薄壁圆筒内设有内应变筒，内应变筒一端与上接头的内筒壁密封连接，内应变筒的另一端与下接头的内筒壁密封连接，内应变筒与上接头和下接头形成一个活套结构，上接头的内腔、下接头的内腔和内应变筒的内腔之间联通，内应变筒与薄壁圆筒内筒之间设有等强度梁，等强度梁一端通过第一螺钉与上接头或下接头连接，等强度梁另一端通过第二螺钉与内应变筒的外筒壁连接，等强度梁上设有测量液体压力的光纤光栅组。

3.根据权利要求2所述的井下多参数测量短节，其特征在于，内应变筒一端通过键与上接头或下接头的内筒壁连接固定。

4.根据权利要求2所述的井下多参数测量短节，其特征在于，内应变筒的外筒壁两端设有1～3道密封圈。

5.根据权利要求2所述的井下多参数测量短节，其特征在于，所述等强度梁与内应变筒中心轴平行设置。

6.根据权利要求2所述的井下多参数测量短节，其特征在于，所述等强度梁是厚度不变，宽度随着长度的变化成线性变化，逐渐减小，端部的宽度保持不变。

7.根据权利要求2所述的井下多参数测量短节，其特征在于，测量液体压力的光纤光栅组粘贴在等强度梁的上下表面。

8.根据权利要求1所述的井下多参数测量短节，其特征在于，外保护筒的内筒两端均设有1～3道密封圈。

9.根据权利要求1所述的井下多参数测量短节，其特征在于，所述测量扭矩的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向成±45°粘贴，以轴心线周向均匀布置2～5对。

10.根据权利要求1所述的井下多参数测量短节，其特征在于，所述测量轴向力的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向粘贴，以轴心线周向均匀分布2～8个。