CN106323535B - 光纤压力传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤压力传感器装置，包括传感器主体，传感器主体包括相互连接的第一主体和第二主体；第一密封件，具有两个锥面密封结构且分别位于第一密封件的两端，第一密封件卡设于第一主体和第二主体之间，第一密封件的两端的两个锥面密封结构分别与第一主体和第二主体实现面密封；光纤压力传感模块，穿设于第一密封件内并与第一密封件实现面密封。采用面密封的方式，使得本发明的光纤压力传感器装置在高温条件下能够实现很好的密封效果。

Description

光纤压力传感器装置

技术领域

本发明涉光纤传感技术领域，具体而言，涉及一种光纤压力传感器装置。

背景技术

随着油田开发的不断深入和日趋复杂，先进的钻井技术、物探技术、测井技术、油藏描述等油田新技术日新月异，油田动态监测资料在指导油田开发方案的调整、油藏精细描述、增产措施的制订等方面发挥着越来越重要的作用。

目前，稠油油田的开采常采用热采形式，无论是蒸汽驱、SAGD、火驱还是其它方式，井下工作环境温度越来越高，已达到250℃甚至更高，电子式压力计已无法在井下正常工作。光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而迅速发展起来的一种以光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号的新型传感技术，光纤传感器可以直接传感应变以及实现与应变有关的其他许多物理量和化学量的间接测量。光纤压力传感器具有抗电磁、抗腐蚀、耐高温、重量轻等优点，为井下高温测压提供了新的技术手段。

光纤光学传感模块通常由石英材料制成，本身耐温可达800℃甚至更高，限制光纤压力传感器应用温度范围的是光纤压力传感模块的封装结构。常用的光纤压力传感器的封装方法采用环氧树脂类胶粘接的密封，但在热采过程中井下温度达到250℃以上，使用胶粘密封将不能起到有效的密封和隔离作用。进而，外界流体会污染整个管柱，对生产造成不利影响。此外，如果失去密封作用，光纤压力传感器的信号传输光纤也将极易被腐蚀，同时光纤压力传感器将产生严重的漂移直至完全失效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种密封效果好且耐高温的光纤压力传感器装置，克服了现有技术中的外界流体污染压力传感器管柱的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光纤压力传感器装置，一种光纤压力传感器装置包括：传感器主体，传感器主体包括相互连接的第一主体和第二主体；第一密封件，具有两个锥面密封结构且分别位于第一密封件的两端，第一密封件卡设于第一主体和第二主体之间，第一密封件的两端的两个锥面密封结构分别与第一主体和第二主体实现面密封；光纤压力传感模块，穿设于第一密封件内并与第一密封件实现面密封。

进一步地，第一密封件的一个锥面密封结构与第一主体相抵接形成第一密封面，第一密封件的另一个锥面密封结构与第二主体相抵接形成第二密封面。

进一步地，第一主体设置有与第一密封面相抵接配合的第一凹槽，第二主体设置有与第二密封面相抵接适配的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽共同形成第一容纳腔，第一密封件卡设于第一容纳腔内。

进一步地，第一密封件的中部设置有卡接槽，第一主体靠近第二凹槽的一端卡设于卡接槽内。

进一步地，卡接槽为凹形卡槽。

进一步地，第二主体一端设置有外封装导压结构，外封装导压结构具有第二容纳腔，第二容纳腔的开口端套设于第二主体的远离第二凹槽的一端。

进一步地，第二容纳腔内设置有波纹管，波纹管与第二主体的远离第二凹槽的一端相连接，波纹管内部具有压力传导液容纳腔，光纤压力传感模块的一端与信号传导光纤相连接，光纤压力传感模块的另一端伸出第二主体并设置于压力传导液容纳腔内。

进一步地，光纤压力传感器装置还包括波纹管导套，波纹管导套的一端嵌设于第二主体的远离第二凹槽的一端内，波纹管导套的另一端穿设于波纹管内。

进一步地，第二主体与波纹管焊接。

进一步地，第一密封件由金属制成。

进一步地，第二主体与第一主体螺纹连接。

应用本发明的技术方案，在第一主体和第二主体之间设置了两端具有锥面密封结构的第一密封件，第一密封件卡设在第一主体和第二主体之间，第一密封件与第二主体和与第二主体接触端实现面密封。传感模块穿设于第一密封件内并与第一密封件实现面密封。采用面密封的方式，使得本发明的光纤压力传感器装置在高温条件下能够实现很好的密封效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的光纤压力传感器装置的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的第一密封件的实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的第一密封件的实施例的剖面图；

图4示出了根据本发明的波纹管的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、信号传导光纤；20、第一主体；21、第二通孔；30、第一密封件；31、第一密封面；32、第二密封面；33、第一通孔；34、第三密封面；35、卡接槽；40、第二主体；41、第三通孔；50、光纤压力传感模块；60、波纹管导套；61、固定端；62、第四通孔；70、波纹管；71、压力传导液容纳腔；90、外封装导压结构；91、第二容纳腔；92、第五通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1所示，本发明的实施例的光纤压力传感器装置，光纤压力传感器装置包括传感器主体、第一密封件30和光纤压力传感模块50。

具体地，如图1和图2所示，传感器主体包括相互连接的第一主体20和第二主体40。第一密封件30具有两个锥面密封结构且分别位于第一密封件30的两端，第一密封件30卡设于第一主体20和第二主体40之间，第一密封件30的两端的两个锥面密封结构分别与所述第一主体20和第二主体40实现面密封。光纤压力传感模块50穿设于第一密封件30内并与第一密封件30实现面密封。

在第一主体20和第二主体40之间设置了两端具有锥面密封结构的第一密封件30，第一密封件30卡设在第一主体20和第二主体40之间，第一密封件30与第一主体20和与第二主体40接触端实现面密封。光纤压力传感模块50穿设于第一密封件30内并与第一密封件30实现面密封。采用面密封的方式，使得本发明的光纤压力传感器装置在高温条件下能够实现很好的密封效果。

如图3所示，在本实施例中，第一密封件30的一个锥面密封结构与第一主体20相抵接形成第一密封面31，第一密封件30的另一个锥面密封结构与第二主体40相抵接形成第二密封面32。第一主体20和第二主体40之间设置了两端具有锥面密封结构的第一密封件30，第一密封件30卡设在第一主体20和第二主体40之间，第一密封件30的一端的锥面密封结构与第一主体20抵接实现面密封以形成第一密封面31，第一密封件30的另一端的锥面密封结构与第二主体40抵接实现面密封以形成第二密封面32。光纤压力传感模块50穿设于第一密封件30内，由于第一主体20和第二主体40在连接的过程中，第一密封件30的第一密封面31和第二密封面32分别与第一主体20和第二主体40实现面密封面，同时会对第一密封件30产生挤压力使得第一密封件30发生径向压缩的形变，从而使得第一密封件30与光纤压力传感模块50贴合实现面密封以形成第一密封件30上的第三密封面34。本发明采用面密封的方式，使得本发明在高温条件下能够实现很好的密封效果。

在本实施例中，第一主体20设置有与第一密封面31相抵接配合的第一凹槽，第一主体20设置有第二通孔21，第二主体40设置有与第二密封面32相抵接适配的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽共同形成第一容纳腔，第一密封件30卡设于第一容纳腔内，第一密封件30设置有第一通孔33。在第一主体20和第二主体40上设置有与第一密封面31和第二密封面32相抵接适配的第一凹槽和第二凹槽，第二主体40设置有第三通孔41，第一凹槽和第二凹槽之间形成可以容纳第一密封件30的容纳腔，整个第一密封件30卡设于第一容纳腔中，通过与相适配的第一凹槽和第二凹槽的周面接触并抵接，从而使得第一密封件30与第一主体20和第二主体40实现面密封。采用具有锥面密封结构的第一密封件30保证了第一主体20和第二主体40连接处的密封性，使得外界流体不会从第一主体20和第二主体40连接处溢出。

在本实施例中，如图3所示，第一密封件30的中部设置有卡接槽35，第一主体20靠近第二凹槽的一端卡设于卡接槽35内。在第一密封件30的中部或其他位置设置有与第一主体20和第二主体40相连接的卡接槽35，有利于在安装紧固第一主体20和第二主体40时，使得第一密封件30相对于其中一个主体的远动状态保持相对静止，从而随着其中一个主体相对于另一个主体的运动同时实现对第一密封件30的紧固。同时，在第一主体20和第二主体40相对运动时第一密封件30的卡接槽35被挤压，以进一步保证第一密封件30的变形形成与光纤压力传感模块50贴合实现面密封的第三密封面34。

优选地，卡接槽35为凹形卡槽。将卡接槽35设置成凹形，结构简单、易于实现。并能够使得卡接槽35与第一主体20和/或第二主体40实现卡接时，卡接处的接触面积尽可能的大，从而更好的实现密封和紧固作用。

在本实施例中，如图1和图4所示，第二主体40一端设置有外封装导压结构90，外封装导压结构90与第二主体40相螺接。外封装导压结构90具有第二容纳腔91，第二容纳腔91的开口端套设于第二主体40的远离第二凹槽的一端。

在本发明的另一实施例中，外封装导压结构90内设置有波纹管70。具体地，波纹管70设置在第二容纳腔91内，波纹管70与第二主体40的远离第二凹槽的一端相连接，波纹管70内部具有压力传导液容纳腔71，光纤压力传感模块50的一端与信号传导光纤10相连接，光纤压力传感模块50的另一端伸出第二主体40并设置于压力传导液容纳腔71内。采用波纹管替代常用的导压波纹膜片作为外界流体与内部压力传导液的隔绝机构，可承受较大的压力传导液体积变化量，可有效防止由于环境温度变化较大引起的压力传导液体积膨胀而造成导压波纹膜片损坏。经多次、长时间和大温度范围变化实验，该密封设计可靠，对光纤传感器的测量指标没有任何不利影响。

在本实施例中，如图1所述，光纤压力传感器装置还包括波纹管导套60，波纹管导套60的一端嵌设于第二主体40的远离第二凹槽的一端内，波纹管导套60的另一端穿设于波纹管70内。波纹管导套60的一端设置有固定端61和第四通孔62，第一主体20与第二主体40旋接并与第一密封件30形成面密封，中间第一密封件30与光纤压力传感模块50形成面密封，第二主体40与外封装导压结构90旋接，外封装导压结构90内设置有第五通孔92，第二主体40与波纹管70通过密封固定连接在一起。光纤压力传感模块50形成的面密封，密封面更平滑，在实现良好的密封效果的前提下还有效的保护了光纤压力传感模块50不被压坏。

优选地，在本实施例中，第二主体40与波纹管70焊接。第二主体40与波纹管70通过激光焊接密封固定连接在一起。焊接前将波纹管导套60放入第二主体40，用波纹管70压紧。波纹管70内部有压力传导液容纳腔71，整体结构内有一次穿过的信号传导光纤10和光纤压力传感模块50。

在本实施例中，第一密封件30由金属制成。采用金属制成的第一密封件30的好处是在不使用任何胶粘剂的情况下，实现光纤压力传感器的耐高温密封，使光纤压力传感器能够长期稳定的在250℃以上，甚至300℃的环境下正常运行，且结构简单可靠，易于传感器的封装和批量生产。

在本实施例中，优选地，第二主体40与第一主体20螺纹连接。第二主体40与外封装导压结构90对接旋紧，将压力传导液容纳腔71充满压力传导液，光纤压力传感模块50穿设于第一密封件30，然后穿入第二主体40内。第一主体20与第二主体40对接旋紧。这时置于第一主体20与光纤压力传感模块50与第二主体40之间的空隙与第一密封件30紧密填充实现面密封。

从以上描述，本发明具有如下技术效果：

(1)在第一主体和第二主体之间设置了两端具有锥面密封结构的第一密封件，第一密封件卡设在第一主体和第二主体之间，第一密封件与第二主体和与第二主体接触端实现面密封。传感模块穿设于第一密封件内并与第一密封件实现面密封。采用面密封的方式，使得本发明在高温条件下能够实现很好的密封效果。

(2)在不使用任何胶粘剂的情况下，实现光纤压力传感器的耐高温密封，使光纤压力传感器能够长期稳定的在250℃以上，甚至300℃的环境下正常运行。结构简单可靠，易于传感器的封装和批量生产。

(3)光纤压力传感模块形成的面密封，密封面更平滑，可有效保护光纤压力传感模块不被压坏。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光纤压力传感器装置，其特征在于，包括：

传感器主体，所述传感器主体包括相互连接的第一主体(20)和第二主体(40)；

第一密封件(30)，具有两个锥面密封结构且分别位于所述第一密封件(30)的两端，所述第一密封件(30)卡设于所述第一主体(20)和所述第二主体(40)之间，所述第一密封件(30)的两端的两个锥面密封结构分别与所述第一主体(20)和第二主体(40)实现面密封；

光纤压力传感模块(50)，穿设于所述第一密封件(30)内并与所述第一密封件(30)实现面密封；

所述第一密封件(30)的一个所述锥面密封结构与所述第一主体(20)相抵接形成第一密封面(31)，所述第一密封件(30)的另一个所述锥面密封结构与所述第二主体(40)相抵接形成第二密封面(32) ；

所述第一主体(20)设置有与所述第一密封面(31)相抵接配合的第一凹槽，所述第二主体(40)设置有与所述第二密封面(32)相抵接适配的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽共同形成第一容纳腔，所述第一密封件(30)卡设于所述第一容纳腔内；

所述第二主体(40)一端设置有外封装导压结构(90)，所述外封装导压结构(90)具有第二容纳腔(91)，所述第二容纳腔(91)的开口端套设于所述第二主体(40)的远离所述第二凹槽的一端；

所述第二容纳腔(91)内设置有波纹管(70)，所述波纹管(70)与所述第二主体(40)的远离所述第二凹槽的一端相连接；

波纹管导套(60)，所述波纹管导套(60)的一端嵌设于所述第二主体(40)的远离所述第二凹槽的一端内，所述波纹管导套(60)的另一端穿设于所述波纹管(70)内。

2.根据权利要求1所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述第一密封件(30)的中部设置有卡接槽(35)，所述第一主体(20)靠近所述第二凹槽的一端卡设于所述卡接槽(35)内。

3.根据权利要求2所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述卡接槽(35)为凹形卡槽。

4.根据权利要求1所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述波纹管(70)与所述第二主体(40)的远离所述第二凹槽的一端相连接，所述波纹管(70)内部具有压力传导液容纳腔(71)，所述光纤压力传感模块(50)的一端与信号传导光纤(10)相连接，所述光纤压力传感模块(50)的另一端伸出所述第二主体(40)并设置于所述压力传导液容纳腔(71)内。

5.根据权利要求1所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述第二主体(40)与所述波纹管(70)焊接。

6.根据权利要求1所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述第一密封件(30)由金属制成。

7.根据权利要求1所述的光纤压力传感器装置，其特征在于，所述第二主体(40)与所述第一主体(20)螺纹连接。