CN116838326A - 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 - Google Patents
一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116838326A CN116838326A CN202210308944.XA CN202210308944A CN116838326A CN 116838326 A CN116838326 A CN 116838326A CN 202210308944 A CN202210308944 A CN 202210308944A CN 116838326 A CN116838326 A CN 116838326A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- sapphire
- pressure
- sealing
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 182
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 84
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 139
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 61
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 29
- UOZODPSAJZTQNH-UHFFFAOYSA-N Paromomycin II Natural products NC1C(O)C(O)C(CN)OC1OC1C(O)C(OC2C(C(N)CC(N)C2O)OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)N)OC1CO UOZODPSAJZTQNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N cortisol 21-acetate Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)COC(=O)C)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N 0.000 claims description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 7
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 21
- 239000000306 component Substances 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/06—Blow-out preventers, i.e. apparatus closing around a drill pipe, e.g. annular blow-out preventers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/01—Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
- E21B47/017—Protecting measuring instruments
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统：包括蓝宝石传感器(1)、传感器保护器(2)、铠装光缆(5)、井口防喷装置(15)以及解调仪(17)，蓝宝石传感器(1)通过传感器保护器(2)与铠装光缆(5)连接，铠装光缆(5)延伸并连接至井口防喷装置(15)，所述解调仪(17)通过地埋光缆(16)以及井口防喷装置(15)而连接铠装光缆(5)。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，更具体涉及一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统。
背景技术
在开采石油的过程中，井下的温度和压力是必不可少的测量参数，准确的井下温度和压力测量对于油井监测等都具有重要的作用。油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层压力不断下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产。为了弥补原油采出后造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，利用注水井把水/气注入油层，以补充和保持油层压力。然而采取这些操作时一定要在对井下条件有全面了解之后才能进行。
也即，在油田的开发过程中，人们需要知道在产液或注水过程中有关井内流体的持性与状态的详细资料，这就要用到石油测井，其可靠性和准确性是至关重要的。
针对目前对于井下温度压力的监测系统，井下温度和压力参数的测量主要是依赖于毛细管测压以及电子传感技术。但是，电子类传感器其寿命短，容易电打火，每年的地面标定等问题，使它只能应用于常规测井及短期测井作业中，无法适应储气库井下长期监测的需要。对于毛细管的测压方式来说，其只能测量压力值而不能测量温度值，这是其最大的缺点所在。另外由于毛细管测压系统在下井作业的过程中需要不断补充氮气，来保证毛细管内充满氮气，这样大大增加了作业的时间和相应作业费用；井下的温度变化使毛细管氮气桶内及毛细管内氮气密度发生变化，需要地面温度校正，来及时调整地面增补氮气，采取办法多为滞后的地面温度补偿和同时加入热电偶的方式来对温度检测，复杂结构不利于设备的安全稳定运行；安装作业过程中判断安装是否正常仅靠观察回压来确定，如果在较深位置发生损坏很难进行判断。
光纤传感器通过光缆将在井下所感测的信息传递至地面接收装置，光缆一般设置有保护性的铠装，用于保护光缆在使用过程免受损伤。但是铠装光缆在井下需要穿越一定的部件例如封隔器，因此需要截断。在截断之后穿过相应的部件，之后需要将铠装光缆续接起来。但是由于井下的环境较为恶劣，且光缆通常由玻璃、石英等材料制成，其本身固有易脆易裂性，因此，铠装光缆的续接点通常较为脆弱，需要特别的保护。但是现有技术中对此并没有特别有效的措施。并且，一旦井下铠装光缆在井下发生断裂，井下压力将通过井下铠装光缆内部传到地面，导致井下流体泄露而发生井喷。
因此，需要的新的设备和技术，以至少部分克服现有技术中存在的问题。
发明内容
研究表明，光纤传感器具有一些优势，例如其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件，包括高温、高压以及强烈的冲击与振动，可以高精度地测量井筒和井场环境参数的同时，光纤传感器具有分布式测量能力，可以用来测量某些参量的空间分布，给出剖面信息。除此之外，光纤传感器横截面积小，外形短，在井筒中只需要占据极小的空间。
更具体地，蓝宝石光纤传感器具有寿命长、传感距离长、耐高温、测量点多和可扩展性好、抗震性强，抗干扰、安全隐患小等特点。
蓝宝石光纤传感器比电子传感器的使用寿命明显增长，一般蓝宝石光纤传感器温度压力传感器的使用寿命都能达到10-15年，而电子传感器的平均寿命只有1到3年。因此往往在油井还没有枯竭之前传感器就已经失效了，如果想要继续获得温度和压力数据，便需要更换新的传感设备。在几百米至几千米深的油气井中把旧设备取出再安装新设备，其工作量和成本是巨大的，同时还会影响到生产，而且多增加的施工次数也使得发生事故的风险加大，再加上购买新设备的成本，使得电子传感器在纵观全局来说经济性上不如蓝宝石光纤传感器。
蓝宝石传感器比电子传感器传输距离长，电子传感器由于信号在电缆中的衰减比较厉害，其最大的传感距离一般小于5Km。对于井深超过5Km的深井，不得不加装复杂的有源器件进行信号放大以保证信号质量。这限制了电子传感器在深井中的使用，特别是如今深井广泛存在的油气井中的使用。由于光信号在光缆中的信号衰减很小，所以光学传感器的有效传感距离可以达到20km，适合于深井的传感，大大超越了电子传感的使用范围。
对于电子类传感器来说，由于受电子元件工作温度的限制，电子类传感器的工作温度一般低于175℃，对于温度高于175℃的高温油气井无法长期使用，电子类传感器在高温下长期使用时，失效概率较高，所以高温对于电子类传感器来说是一个瓶颈，石英传感器也是一样的问题。而对于蓝宝石光纤传感器来说，传感器在井下的部分用的是集测温和测压一体的蓝宝石法帕腔光学器件，而这种器件在高温情况下性能优异。所以对于高温油井广泛存在的今天，蓝宝石传感设备可以长期正常工作在高温条件下的性能大大超过了电子类传感器和石英传感器，比较适合高温井。
电子传感器的测量点一般不超过10个，否则系统会变得复杂和庞大，安装会发生困难。对于普通的单点电子式温度压力传感器来说，需要4根铜线来进行传感器信号的传输；而蓝宝石光纤传感器同样是完成温度压力信号的传输仅需要一根单模光纤。除此之外，光缆还可以作为一个可扩展的技术平台，同时完成温度压力单点测量、分布式测温、多向流流量、分布式声波等的测量，达到一缆多用的目的，增加了设计的灵活性。
蓝宝石传感器传感头较小，这样振动时产生的冲击也就相对较小，导致其抗震性能卓越。而电子类传感器由于其中有大量的电子元器件且核心部件的体积和重量相对蓝宝石传感器来说均较大，这样在振动和冲击的过程中这些元器件也就会承受更大的冲击，所以在抗震指标上光纤类传感器要更加优越。因为传感器运输安装以及井下使用的过程中，震动是不可避免的，所以这也是传感器性能是否优异的一项指标。
电子类传感器由于使用了电子器件和线路，电子类传感器易受电磁干扰。而蓝宝石传感器完全不受电磁干扰的影响。并且，在井下易燃易爆环境中工作的电子类传感器是有源带电设备，虽然可以采取提高防护等级，设计更安全的电路等措施，但是由于设备损坏而产生电打火的可能性总还是存在的，而蓝宝石传感器所有的有源器件全部在井口的设备间内，这也就使得蓝宝石传感器完全没有电打火的风险。
由此，根据本发明的一方面，提供一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，包括蓝宝石传感器(1)、传感器保护器(2)、铠装光缆(5)、井口防喷装置(15)以及解调仪(17)，蓝宝石传感器(1)通过传感器保护器(2)与铠装光缆(5)连接，铠装光缆(5)延伸并连接至井口防喷装置(15)，所述解调仪(17)通过地埋光缆(16)以及井口防喷装置(15)而连接铠装光缆(5)；
其中，所述蓝宝石传感器(1)包括蓝宝石传感器单元(1-0),所述蓝宝石传感器单元(1-0)采用蓝宝石构成法布里-帕罗腔结构，包括蓝宝石耐压膜片(1-0-1)、蓝宝石耐压腔体(1-0-2)、蓝宝石耐温膜片(1-0-3)、蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)、准直器(1-0-5)以及与准直器(1-0-5)连接的高温光纤 (1-6)，
其中，蓝宝石耐压膜片(1-0-1)与蓝宝石耐温膜片(1-0-3)分别通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石耐压腔体(1-0-2)的两端，由此形成压感腔(1-0-6)，蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)的一端通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石耐温膜片 (1-0-3)上，由此蓝宝石耐温膜片(1-0-3)设置在蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4) 与蓝宝石耐压腔体(1-0-2)之间；准直器(1-0-5)固定在蓝宝石帕罗腔主体 (1-0-4)的内部腔室中。
根据本发明的实施方案，所述蓝宝石传感器(1)还包括蓝宝石传感器主体(1-2)以及连接件，
其中，所述蓝宝石传感器主体(1-2)包括出口端和压力入口端，所述蓝宝石传感器单元(1-0)设置在蓝宝石传感器主体(1-2)内腔之中，蓝宝石耐压膜片(1-0-1)面向所述压力入口端，蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)密封性地固定在所述出口端一侧的内腔之中；
高温光纤(1-6)经所述出口端并穿过连接件，所述连接件包括连接轴 (1-5)、两个传感器连接螺柱(1-4)以及两个限位环(1-3)，两个传感器连接螺柱(1-4)分别套在连接轴(1-5)两侧且两个传感器连接螺柱的螺纹方向分别朝向两侧，所述连接轴(1-5)两端通过螺纹连接所述两个限位环(1-3)，所述连接件的一端通过一个传感器连接螺柱(1-4)的螺纹连接而密封性地连接所述蓝宝石传感器主体(1-2)的出口端。
根据本发明的实施方案，所述传感器保护器(2)密封性地连接所述连接件的另一端，由此高温光纤(1-6)与穿过传感器保护器(2)的铠装光缆(5) 中的光纤(5-1)二者熔接的熔接点(5-2)能够位于所述传感器保护器(2) 之中得到保护；
其中，所述传感器保护器(2)包括密封性地连接所述连接件的另一端连接的传感器焊点保护器前端接头(2-1)、传感器焊点保护器中间管(2-2)以及第一密封连接组件，
其中，传感器焊点保护器前端接头(2-1)通过密封焊接连接所述传感器焊点保护器中间管(2-2)的一端，所述第一密封连接组件密封连接所述传感器焊点保护器中间管(2-2)的另一端，熔接点(5-1)位于传感器焊点保护器中间管(2-2)之中；
其中，所述第一密封连接组件包括续接点保护器尾端(2-3)、尾端密封螺柱(2-7)、尾端连接件(2-11)以及尾端压紧螺柱(2-12)；
保护器尾端(2-3)的右端密封性地焊接固定在传感器焊点保护器中间管 (2-2)的左端；并且保护器尾端(2-3)的连接内腔右端形成有锥面；
所述尾端密封螺柱(2-7)的外周自右向左依次形成有第一轴肩、第一环槽以及第二轴肩，第一密封圈(2-6)、第一半圆隔套(2-8)、第二密封圈(2-10) 分别安装在上述第一轴肩、第一环槽以及第二尾轴肩上；所述第一半圆隔套(2-8)外表面中间安装有第一钢丝卡圈(2-9)；所述尾端密封螺柱(2-7)的右端设置有第一翻边卡套(2-5)，第一翻边卡套(2-5)与保护器尾端(2-3) 的锥面之间设置有第一金属锥密封组件(2-4)，由此保护器尾端(2-3)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端密封螺柱(2-7)；
所述尾端连接件(2-11)的外周自右向左依次形成有第二环槽以及第三轴肩，第二半圆隔套(2-13)以及第三密封圈(2-14)分别安装在上述第二环槽以及第三轴肩上；所述第二半圆隔套(2-13)外表面中间安装有第二钢丝卡圈(2-15)；所述尾端连接件(2-11)的右端与所述尾端密封螺柱(2-7) 的连接内腔右端形成的锥面之间设置第二金属锥密封组件(2-16)，由此所述尾端密封螺柱(2-7)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端连接件 (2-11)；
所述尾端连接件(2-11)的连接内腔的右端形成有锥面，第三金属锥密封组件(2-17)设置在该锥面与尾端压紧螺柱(2-12)的右端之间，由此所述尾端连接件(2-11)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端压紧螺柱 (2-12)。
根据本发明的实施方案，所述基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统还包括铠装光缆续接保护装置(9)，用于密封连接两段铠装光缆；
其中，铠装光缆续接保护装置(9)包括中间保护管(9-2)、第二密封连接组件和第三密封连接组件，两个密封连接组件分别密封固定在中间保护管 (9-2)的两端，两段铠装光缆能够分别密封性地穿过两个密封连接组件，并在中间保护管(9-2)中续接，由此续接点(9-1)位于中间保护管(9-2)之中；
其中第二密封连接组件和第三密封连接组件具有与第一密封连接组件相同的结构。
根据本发明的实施方案，所述基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统还包括传感器拖筒(3)以及续接器拖筒(10)，所述传感器拖筒(3) 设置为包封所述传感器保护器(2)以及所述蓝宝石传感器(1)，所述续接器拖筒(10)设置为包封所述铠装光缆续接保护装置(9)。
根据本发明的实施方案，所述井口防喷装置(15)包括高压管安装转接头(15-1)、高压软管(15-2)、连接法兰(15-3)、压力腔体(15-7)、耐压上法兰(15-16)、压力表(15-17)、第一密封组件以及第二密封组件；
其中，压力腔体(15-7)的右侧壁上形成有第一通孔(151)、左侧壁上形成有第二通孔(152)并且上部开放，耐压上法兰(15-16)固定在压力腔体(15-7)的上部以密封压力腔体(15-7)；压力表(15-17)固定在耐压上法兰(15-16)上，用以测量压力腔体(15-7)的内部压力；
连接法兰(15-3)密封性地固定在压力腔体(15-7)的右侧壁上并与第一通孔(151)连通；连接法兰(15-3)与高压软管(15-2)之间螺纹连接，高压软管(15-2)与高压管安装转接头(15-1)之间螺纹连接；
第一密封组件用于将依次穿过高压管安装转接头(15-1)、高压软管 (15-2)、连接法兰(15-3)以及第一通孔(151)并进入压力腔体(15-7) 的铠装光缆(5)密封性地固定在连接法兰(15-3)上；
第二密封组件设置在第二通孔(152)处，用于将在压力腔体(15-7)内连接铠装光缆(5)的引出光纤(15-8)密封性地固定在左侧壁上。
根据本发明的实施方案，所述井口防喷装置(15)还包括设置在压力腔体(15-7)左侧的光纤续接盒(15-21)，光纤续接盒(15-21)上设置有防水电缆接头(15-12)，地埋光缆(16)的一端通过防水电缆接头(15-12)进入光纤续接盒(15-21)内并与引出光纤(8)连接，另一端与所述解调仪(17) 连接。
根据本发明的实施方案，所述压力腔体(15-7)左侧壁上形成有第三通孔(153)以及第四通孔(154)，并且在第三通孔(153)上设置有超高压手控针阀(15-20)，并且通过第三密封组件将无孔芯棒(15-13)密封固定在第四通孔(154)上。
根据本发明的实施方案，所述保护器尾端(2-3)还包括在侧壁上形成的第一检测孔(2-18)，用于检测所述尾端密封螺柱(2-7)与保护器尾端(2-3) 之间的密封性；所述尾端密封螺柱(2-7)还包括在侧壁上形成的第二检测孔 (2-19)，用于检测所述尾端密封螺柱(2-7)与尾端连接件(2-11)之间的密封性。
根据本发明的实施方案，所述蓝宝石传感器(1)还包括与所述蓝宝石传感器主体(1-2)的压力入口端连接的传感器压力入口件(1-1)。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
图1为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的结构示意图；
图2为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的蓝宝石传感器的蓝宝石传感器单元结构示意图；
图3为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的中蓝宝石传感器、传感器保护器以及铠装光缆组合的部分结构示意图；
图4为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的传感器保护器的部分结构示意图；
图5为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中带有传感器拖筒的蓝宝石传感器和传感器保护器的截面示意图；
图6为利用根据本发明实施方案的蓝宝石传感器监测压力时数字压力计显示的压力变化结果图示；
图7为与图6所示压力变化相对应的腔长变化结果图示；
图8为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中蓝宝石光纤传感器的压力与腔长的标定曲线图；
图9为据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中蓝宝石传感器的温度与蓝宝石耐温膜片厚度的标定曲线图；
图10为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中用于铠装光缆的井口防喷装置的截面结构示意图；
图11为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中用于铠装光缆的井口防喷装置的俯视结构示意图，以及
图12为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中铠装光缆续接保护装置的结构示意图。
具体实施方式
根据附图以及下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制本发明。
图1为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的结构示意图。实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统可与现有的采油装置结合在一起，用于监测油井井下的压力和温度等参数。如图1所示，油气井主体(12)设置在岩土(18)中，顶部固定安装有油管挂(13)以及采油树(14)，所述油管挂(13)底部且位于油气井主体 (12)内部安装有管柱(11)，所述油管挂(13)下方且位于管柱(11)上安装有封隔器(8)；所述封隔器(8)下方且位于管柱(11)上安装有Y-TOOL 装置(6)。本发明的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统可以结合在上述采油装置上。
具体地，实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统可以包括蓝宝石传感器(1)、传感器保护器(2)、传感器拖筒(3)、铠装光缆 (5)、铠装光缆续接保护装置(9)、续接器拖筒(10)、井口防喷装置(15) 以及解调仪(17)；其中，蓝宝石传感器(1)通过传感器保护器(2)与铠装光缆(5)连接，铠装光缆(5)延伸穿过所述封隔器(8)，同时通过所述封隔器(8)底部与顶部两侧安装有密封件(7)进行密封，穿过之后与另一铠装光缆进行连接。也即，在通过铠装光缆续接保护装置(9)进行熔接，之后延伸穿过油管挂(13)以及采油树(14)进入井口防喷装置(15)，再通过地埋光缆(16)连接所述解调仪(17)。铠装光缆(5)在井下延伸的过程中可以通过光缆保护器(4)固定在管柱上，传感器拖筒(3)以及续接器拖筒(10) 也可以固定在管柱上。
下面结合附图对各个部件进行更详细的说明。
图2为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的蓝宝石传感器的蓝宝石传感器单元结构示意图。参考图2，实施方案的蓝宝石传感器(1)包括蓝宝石传感器单元1-0，其中蓝宝石传感器单元1-0 可以包括蓝宝石耐压膜片(1-0-1)、蓝宝石耐压腔体(1-0-2)、蓝宝石耐温膜片(1-0-3)、蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)、准直器(1-0-5)以及与准直器(1-0-5) 连接的高温光纤(1-6)；其中，蓝宝石耐压膜片(1-0-1)与蓝宝石耐温膜片 (1-0-3)的各自一侧分别通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石耐压腔体(1-0-2)的两端，由此形成压感腔(1-0-6)。蓝宝石耐温膜片(1-0-3)的另一侧通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)的一端，准直器(1-0-5)固定在蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)的内部腔室中。由此采用蓝宝石形成了具有法布里-帕罗腔结构的所述蓝宝石传感器单元(1-0)。
如图所示，外界压力(P0)对所述蓝宝石传感器单元(1-0)施加压力，导致压感腔(1-0-6)的腔长(L0)发生变化。外界压力(P0)越大，空腔腔长(L0)越短；外界压力(P0)越小，空腔腔长(L0)越长；通过标定，可以建立外界压力(P0)与空腔腔长(L0)的对应关系。
在使用时，通过精确探测空腔腔长(L0)，即可通过标定曲线，得知外界压力(P0)。图6为利用根据本发明实施方案的蓝宝石传感器监测压力时数字压力计显示的压力变化结果图示；图7为与图6所示压力变化相对应的腔长变化结果图示。如图6和7所示，当外界压力增加时，压感腔(1-0-6)的腔长(L0)的长度减小；当外界压力减小时，压感腔(1-0-6)的腔长(L0)的长度增加。由此外界压力P的大小和法布里——帕罗腔的空腔长度d之间成反比的关系，通过对压力传感器的标定可以得出压力传感器的标定曲线，结果如图8所示，表明本发明压力传感器的良好的线性关系和准确性。
另外，周围环境的温度会导致蓝宝石耐温膜片(1-0-3)的厚度(H0)发生变化。温度越高，厚度越大；温度越低，厚度越小；通过标定，建立温度与膜厚(H0)的对应关系。在使用时，通过精确探测膜厚(H0)，例如通过激光入射到蓝宝石耐温膜片(1-0-3)第一表面的反射光以及穿过膜片入射第二表面时的反射光的正玄波的相位差来计算，即可通过标定曲线，得知温度。图9为据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中蓝宝石传感器的温度与蓝宝石耐温膜片厚度的标定曲线图，结果表明本发明温度传感器具有良好的线性关系和准确性。
图3为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统的中蓝宝石传感器、传感器保护器以及铠装光缆组合的部分结构示意图。参考图3，所述蓝宝石传感器(1)还包括蓝宝石传感器主体(1-2)以及分别与所述蓝宝石传感器主体(1-2)的压力入口端和出口端连接的传感器压力入口件(1-1)和连接件。蓝宝石传感器主体(1-2)为具有内腔的柱体，包括出口端和压力入口端(附图中，右侧为压力入口端，左侧为出口端)。蓝宝石传感器单元(1-0)设置在蓝宝石传感器主体(1-2)内腔之中，蓝宝石耐压膜片(1-0-1)面向所述压力入口端，蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)密封性地固定在所述出口端一侧的内腔之中。例如可以利用耐高温粘合剂如环氧粘合剂，将蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)密封粘合固定蓝宝石传感器主体(1-2)的靠近出口端的内腔中，由此蓝宝石帕罗腔主体(1-0-4)可以所述蓝宝石传感器主体(1-2)的压力入口端和出口端密封性地分隔开。
如图所示，传感器压力入口件(1-1)与蓝宝石传感器主体(1-2)的压力入口端连接，传感器压力入口件(1-1)中形成有通路，用于引导外部环境的流体进入蓝宝石传感器主体(1-2)中。例如传感器压力入口件(1-1)的连接端形成有凸起，而上述压力入口端形成有凹陷，凸起和凹陷之间可以通过螺纹配合在一起，或者焊接在一起。
参考图3，所述蓝宝石传感器主体(1-2)的出口端连接所述连接件，蓝宝石传感器单元(1-0)的高温光纤(1-6)经所述出口端并穿过连接件。所述连接件包括连接轴(1-5)、两个传感器连接螺柱(1-4)以及两个限位环(1-3)。两个传感器连接螺柱(1-4)分别套在连接轴(1-5)两侧且两个传感器连接螺柱的外表面上形成有螺纹，螺纹方向分别朝向两侧，所述连接轴(1-5)两端通过螺纹连接所述两个限位环(1-3)，所述连接件的一端通过一个传感器连接螺柱(1-4)的螺纹连接所述蓝宝石传感器主体(1-2)的出口端内表面上的螺纹，由此连接所述蓝宝石传感器主体(1-2)的出口端。更具体地，所述蓝宝石传感器主体(1-2)的出口端形成有凹锥面，而连接轴(1-5)形成有相应的凸锥面，在两个部件在传感器连接螺柱(1-4)的作用下紧密接触，由此实现密封。
参见图3和4，实施方案的传感器保护器(2)可以包括传感器焊点保护器前端接头(2-1)、传感器焊点保护器中间管(2-2)以及第一密封连接组件。传感器焊点保护器前端接头(2-1)的一端与所述连接件的另一端密封连接，二者连接的方式可以与所述连接件和所述蓝宝石传感器主体(1-2)的连接方式一样，因此不在赘述。传感器焊点保护器前端接头(2-1)的另一端与传感器焊点保护器中间管(2-2)二者密封连接，例如可以通过焊接密封。由此高温光纤(1-6)能够密封性地穿过所述连接件以及传感器焊点保护器前端接头 (2-1)，并进入传感器焊点保护器中间管(2-2)之中。
如图4所示，第一密封连接组件密封性地连接在传感器焊点保护器中间管(2-2)的另一端，铠装光缆(5)穿过第一密封连接组件进入传感器焊点保护器中间管(2-2)中，由此其中的光纤(5-1)与高温光纤(1-6)在传感器焊点保护器中间管(2-2)中熔接在一起，并得到保护。
参考图4，实施方案的第一密封连接组件可以包括续接点保护器尾端 (2-3)、尾端密封螺柱(2-7)、尾端连接件(2-11)以及尾端压紧螺柱(2-12)；保护器尾端(2-3)的右端密封性地焊接固定在传感器焊点保护器中间管(2-2) 的左端；并且保护器尾端(2-3)的连接内腔右端形成有锥面。
更具体地，所述保护器尾端(2-3)的右端形成有凸起结构，所述传感器焊点保护器中间管(2-2)的左端形成有相配合的凹陷结构，由此二者配合在一起，然后可以通过焊接，将保护器尾端(2-3)的右端密封性地焊接固定在传感器焊点保护器中间管(2-2)的左端。保护器尾端(2-3)中形成有连接内腔，连接内腔由左向右内径逐渐变小，在连接内腔中形成有用于连接的所述尾端密封螺柱(2-7)的螺纹，并且在连接内腔右端形成有锥面。
所述尾端密封螺柱(2-7)的外周形成有与保护器尾端(2-3)连接内腔中螺纹相配合的螺纹，并且外周自右向左还依次形成有第一轴肩、第一环槽以及第二轴肩；第一密封圈(2-6)、第一半圆隔套(2-8)、第二密封圈(2-10) 分别安装在上述第一轴肩、第一环槽以及第二尾轴肩上，并且所述第一半圆隔套(2-8)与第二密封圈(2-10)相邻；所述第一半圆隔套(2-8)外表面中间安装有第一钢丝卡圈(2-9)；所述尾端密封螺柱(2-7)的右端设置有第一翻边卡套(2-5)，第一翻边卡套(2-5)与保护器尾端(2-3)的锥面之间设置有第一金属锥密封组件(2-4)，由此保护器尾端(2-3)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端密封螺柱(2-7)；另外，所述尾端密封螺柱(2-7)中形成有连接内腔，连接内腔由左向右内径逐渐变小，在连接内腔中形成有用于连接的所述尾端连接件(2-11)的螺纹，并且在连接内腔右端形成有锥面。
所述尾端连接件(2-11)的外周形成有与所述尾端密封螺柱(2-7)连接内腔中螺纹相配合的螺纹，并且外周自右向左依次形成有第二环槽以及第三轴肩，第二半圆隔套(2-13)以及第三密封圈(2-14)分别安装在上述第二环槽以及第三轴肩上，并且所述第二半圆隔套(2-13)与第三密封圈(2-14) 相邻；所述第二半圆隔套(2-13)外表面中间安装有第二钢丝卡圈(2-15)；所述尾端连接件(2-11)的右端与所述尾端密封螺柱(2-7)的连接内腔右端形成的锥面之间设置第二金属锥密封组件(2-16)，由此所述尾端密封螺柱 (2-7)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端连接件(2-11)。
所述尾端连接件(2-11)中形成有连接内腔，连接内腔中形成有用于连接所述尾端压紧螺柱(2-12)的螺纹，并且连接内腔的右端形成有锥面，第三金属锥密封组件(2-17)设置在该锥面与尾端压紧螺柱(2-12)的右端之间，所述尾端压紧螺柱(2-12)的外周形成有与所述尾端连接件(2-11)连接内腔中螺纹相配合的螺纹，由此所述尾端连接件(2-11)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端压紧螺柱(2-12)。
如图4所示，所述保护器尾端(2-3)、尾端密封螺柱(2-7)、尾端连接件(2-11)以及尾端压紧螺柱(2-12)的内壁或者外壁上形成相互配合的螺纹的位置可以是图中虚线圆圈所示。
另外，为了检测各个部件之间的密封性，可以在例如保护器尾端(2-3) 侧壁上形成的第一检测孔(2-18)，用于检测所述尾端密封螺柱(2-7)与保护器尾端(2-3)之间的密封性。例如第一金属锥密封组件(2-4)、第一翻边卡套(2-5)以及第一密封圈(2-6)的密封效果；第一半圆隔套(2-8)、第一钢丝卡圈(2-9)；第二密封圈(2-10)的密封效果等。也可以在所述尾端密封螺柱(2-7)侧壁上形成的第二检测孔(2-19)，用于检测所述尾端密封螺柱(2-7)与尾端连接件(2-11)之间的密封性。例如，第二金属锥密封组件 (2-16)的密封效果，第二半圆隔套(2-13)、第三密封圈(2-14)以及第二钢丝卡圈(2-15)的密封效果等。
上述各部件均采用耐高温高压材料制成，例如中间保护管(2-2)、保护器尾端(2-3)、尾端密封螺柱(2-7)、尾端连接件(2-11)以及尾端压紧螺柱 (2-12)可以采用不锈钢材料制成，中间的密封用的各部件也可以采用金属或者其他材料例如碳材料等制成。
图5为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中带有传感器拖筒(3)的蓝宝石传感器和传感器保护器的截面放大示意图。参考图5，图中示出了蓝宝石传感器(1)、传感器保护器(2)、传感器拖筒(3)以及铠装光缆(5)的组合，其中，通过传感器保护器(2)将蓝宝石传感器(1)与铠装光缆(5)将二者牢固安全地连接起来，蓝宝石传感器(1)以及传感器保护器(2)二者设置在传感器拖筒(3)之中，并且传感器拖筒(3)固定在管路上，由此通过传感器拖筒(3)对传感器进行进一步的保护；拖筒本身并非是密封的，不妨碍蓝宝石传感器(1)对环境参数的测量。
图10为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中用于铠装光缆的井口防喷装置的截面结构示意图；图11为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中用于铠装光缆的井口防喷装置的俯视结构示意图。
参考图10-11，实施方案的用于铠装光缆的井口防喷装置15用于防止井下铠装光缆(5)在井下发生断裂时导致泄露发生井喷。铠装光缆(5)在井下发生断裂后，井下压力将通过井下铠装光缆(5)内部传到地面，通过使用本发明的井口防喷装置(15)可以将井下传至井口的压力被封锁在井口防喷装置(15)内部腔体里，待井下断裂的井下铠装光缆(5)处理好后，可对腔体内的压力井下泄压，由此防止井喷。
更具体地，实施方案的用于铠装光缆的井口防喷装置15可以包括高压管安装转接头(15-1)、高压软管(15-2)、连接法兰(15-3)、压力腔体(15-7)、耐压上法兰(15-16)、压力表(15-17)、超高压手控针阀(15-20)以及光纤续接盒(15-21)。
压力腔体(15-7)的右侧壁上形成有第一通孔(151)、左侧壁上形成有第二通孔(152)、第三通孔(153)以及第四通孔(154)并且上部开放，耐压上法兰(15-16)固定在压力腔体(15-7)的开放上部以密封压力腔体(15-7)，由此在压力腔体(15-7)中形成空腔(15-14)。耐压上法兰(15-16)可以通过螺钉固定在压力腔体(15-7)上，并且在二者之间设置有第二密封圈 (15-15)，如图所示，第二密封圈(15-15)设置在所述压力腔体(15-7)内部台阶处。压力表(15-17)固定在耐压上法兰(15-16)上，用以测量压力腔体(15-7)的内部压力，也即空腔(15-14)中的压力。
参考附图，所述铠装光缆(5)穿出采油树(未示出)后，穿过高压管安装转接头(15-1)、高压软管(15-2)、连接法兰(15-3)、金属锥密封组件(15-5) 以及压紧螺柱(15-6)，进入压力腔体(15-7)的内部，也即空腔(15-14) 中。
更具体地，所述高压软管(15-2)右侧通过螺纹连接高压管安装转接头(15-1)，所述高压软管(15-2)左侧通过螺纹连接所述连接法兰(15-3)，连接法兰(15-3)左侧螺纹孔处连接固定压紧螺柱(15-6)；所述连接法兰 (15-3)左侧螺纹孔内且位于压紧螺柱(15-6)右侧安装有金属锥密封组件 (15-5)。所述连接法兰(15-3)可以通过螺钉固定在压力腔体(15-7)上，并且二者之间设置有第一密封圈(15-4)。如图所示，连接法兰(15-3)左侧槽内设置有第一密封圈(15-4)。由此，铠装光缆(5)被密封性地固定在连接法兰(15-3)上并通过第一通孔(151)进入压力腔体(15-7)的内部。
如图所示，压力腔体(15-7)的左侧壁上还形成有第二通孔(152)、第三通孔(153)以及第四通孔(154)。
第三通孔(153)上固定设置有超高压手控针阀(15-20)，铠装光缆(5) 在井下发生断裂情况下，对该断裂处理好之后，可以通过该超高压手控针阀 (15-20)来将空腔(15-14)排空。
第二通孔和第四通孔类似于在连接法兰(15-3)中形成的通道，左侧形成有直径较大的螺纹孔，用于螺纹连接压紧螺柱(15-6),并压紧金属锥密封组件(15-5)，右侧形成直径较小的通道，由此将穿过其中的无孔芯棒(15-13) 或有孔芯棒(15-10)密封固定在第四通孔或第二通孔中。第四通孔以及其中的无孔芯棒(15-13)可以作为第二通孔及其中的有孔芯棒(15-10)的备用选择。
更具体地，引出光纤(15-8)穿过有孔芯棒(15-10)的通孔，并且可以利用粘合剂(15-9)(例如环氧树脂粘合剂，如353ND胶等)将其密封固定在有孔芯棒(15-10)中。例如，有孔芯棒(15-10)在面向腔室(15-14)的一侧的通孔直径较大，在另一侧通孔的直径较小，稍大于引出光纤(15-8) 的直径，粘合剂(15-9)设置在直径较大的通孔中。引出光纤(15-8)的一端在空腔(15-14)中与铠装光缆(5)中的光纤连接，例如二者熔接在一起，另一端与地埋光缆(16)的一端连接(例如熔接在一起)。
如图所示，在压力腔体(15-7)左侧安装有光纤续接盒(15-21)，例如通过螺钉连接。无孔芯棒(15-13)和有孔芯棒(15-10)的远离空腔(15-14) 的一端以及超高压手控针阀(15-20)均设置在光纤续接盒(15-21)中。光纤续接盒(15-21)左侧外表面安装有防水电缆接头(15-12)。另外，所述光纤续接盒(15-21)内部左表面固定有光缆固定座(15-11)，地埋光缆(16) 穿过所述防水电缆接头(15-12)，进入光纤续接盒(15-21)内部并且固定在光缆固定座(15-11)上，之后在光纤续接盒(15-21)内部与引出光纤(15-8) 的一端熔接连接。
另外，参考图11，所述压力腔体(15-7)前后两侧可以安装有可折叠把手(15-19)，所述压力腔体(15-7)底部可以安装有固定安装板(15-18)。
图12为根据本发明实施方案的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统中铠装光缆续接保护装置的结构示意图。参考图1和图12，铠装光缆 (5)穿过封隔器(8)之后，需要与另一铠装光缆连接，由于本身固有易脆易裂性，因此，铠装光缆的续接点通常较为脆弱，需要保护。本实施方案采用铠装光缆续接保护装置(9)来固定、密封连接两段铠装光缆，保护续接点。
更具体地，铠装光缆续接保护装置(9)包括中间保护管(9-2)、第二密封连接组件和第三密封连接组件，两个密封连接组件分别密封固定在中间保护管(9-2)的两端，两段铠装光缆(5)能够分别密封性地穿过两个密封连接组件，并在中间保护管(9-2)中续接，由此续接点(9-1)位于中间保护管 (9-2)之中；另外整个铠装光缆续接保护装置(9)可以固定续接器拖筒(10) 之中进行进一步的保护，功能类似于传感器拖筒(3)。
第二密封连接组件和第三密封连接组件具有与第一密封连接组件相同的结构，因此不再赘述。例如，密封连接组件可以包括续接点保护器尾端(9-3)、尾端密封螺柱(9-7)、尾端连接件(9-11)以及尾端压紧螺柱(9-12)等。
本发明的基于蓝宝石光纤传感器的井下的温度压力监测系统，通过把蓝宝石传感器安装在传感器拖筒上跟随管柱下入井中，解调仪里的激光器发出激光，光信号通过光纤到达井下的蓝宝石传感器；蓝宝石传感器对激光器发出来的激光进行反射，当环境温度和压力发生变化时，从蓝宝石传感器反射回来的光谱信号也将发生相应的变化；解调仪17接收到从蓝宝石传感器反射回来的光谱；通过对干涉光谱的分析得到温度和压力的数值。解决了检测数据不准确，不是实时检测等问题；并且系统在油气井内部无电子元器件，解决了使用寿命短的问题。在油气井的寿命全程内实时监控井下温度、压力参量，并且具有将被测参量数据实时传输到地面的解调器进行显示和存储的功能。实时井下温度、压力参量数据可以协助生产工程师和油藏分析师进行实时优化生产、及时故障诊断、动态了解油藏变化趋势，是规划油藏、制定生产任务的重要决策依据。另外，本发明的井下铠装光缆续接保护装置采用多个部件组合密封的方式，这样能够避免或减少光缆续接点附近的光缆受力，导致续接点破损断裂的风险；井口防喷装置(15)可防止铠装光缆(5)在井下发生断裂时导致泄露发生井喷的风险。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于：包括蓝宝石传感器(1)、传感器保护器(2)、铠装光缆(5)、井口防喷装置(15)以及解调仪(17)，蓝宝石传感器(1)通过传感器保护器(2)与铠装光缆(5)连接，铠装光缆(5)延伸并连接至井口防喷装置(15)，所述解调仪(17)通过地埋光缆(16)以及井口防喷装置(15)而连接铠装光缆(5)；
其中，所述蓝宝石传感器(1)包括蓝宝石传感器单元(1－0)，所述蓝宝石传感器单元(1－0)采用蓝宝石构成法布里－帕罗腔结构，包括蓝宝石耐压膜片(1－0－1)、蓝宝石耐压腔体(1－0－2)、蓝宝石耐温膜片(1－0－3)、蓝宝石帕罗腔主体(1－0－4)、准直器(1－0－5)以及与准直器(1－0－5)连接的高温光纤(1－6)，
其中，蓝宝石耐压膜片(1－0－1)与蓝宝石耐温膜片(1－0－3)分别通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石耐压腔体(1－0－2)的两端，由此形成压感腔(1－0－6)，蓝宝石帕罗腔主体(1－0－4)的一端通过陶瓷粉末烧结焊接在蓝宝石耐温膜片(1－0－3)上，由此蓝宝石耐温膜片(1－0－3)设置在蓝宝石帕罗腔主体(1－0－4)与蓝宝石耐压腔体(1－0－2)之间；准直器(1－0－5)固定在蓝宝石帕罗腔主体(1－0－4)的内部腔室中。
2.根据权利要求1所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述蓝宝石传感器(1)还包括蓝宝石传感器主体(1－2)以及连接件，
其中，所述蓝宝石传感器主体(1－2)包括出口端和压力入口端，所述蓝宝石传感器单元(1－0)设置在蓝宝石传感器主体(1－2)内腔之中，蓝宝石耐压膜片(1－0－1)面向所述压力入口端，蓝宝石帕罗腔主体(1－0－4)密封性地固定在所述出口端一侧的内腔之中；
高温光纤(1－6)经所述出口端并穿过连接件，所述连接件包括连接轴(1－5)、两个传感器连接螺柱(1－4)以及两个限位环(1－3)，两个传感器连接螺柱(1－4)分别套在连接轴(1－5)两侧且两个传感器连接螺柱的螺纹方向分别朝向两侧，所述连接轴(1－5)两端通过螺纹连接所述两个限位环(1－3)，所述连接件的一端通过一个传感器连接螺柱(1－4)的螺纹连接而密封性地连接所述蓝宝石传感器主体(1－2)的出口端。
3.根据权利要求2所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述传感器保护器(2)密封性地连接所述连接件的另一端，由此高温光纤(1－6)与穿过传感器保护器(2)的铠装光缆(5)中的光纤(5－1)二者熔接的熔接点(5－2)能够位于所述传感器保护器(2)之中得到保护；
其中，所述传感器保护器(2)包括密封性地连接所述连接件的另一端连接的传感器焊点保护器前端接头(2－1)、传感器焊点保护器中间管(2－2)以及第一密封连接组件，
其中，传感器焊点保护器前端接头(2－1)通过密封焊接连接所述传感器焊点保护器中间管(2－2)的一端，所述第一密封连接组件密封连接所述传感器焊点保护器中间管(2－2)的另一端，熔接点(5－1)位于传感器焊点保护器中间管(2－2)之中；
其中，所述第一密封连接组件包括续接点保护器尾端(2－3)、尾端密封螺柱(2－7)、尾端连接件(2－11)以及尾端压紧螺柱(2－12)；
保护器尾端(2－3)的右端密封性地焊接固定在传感器焊点保护器中间管(2－2)的左端；并且保护器尾端(2－3)的连接内腔右端形成有锥面；
所述尾端密封螺柱(2－7)的外周自右向左依次形成有第一轴肩、第一环槽以及第二轴肩，第一密封圈(2－6)、第一半圆隔套(2－8)、第二密封圈(2－10)分别安装在上述第一轴肩、第一环槽以及第二尾轴肩上；所述第一半圆隔套(2－8)外表面中间安装有第一钢丝卡圈(2－9)；所述尾端密封螺柱(2－7)的右端设置有第一翻边卡套(2－5)，第一翻边卡套(2－5)与保护器尾端(2－3)的锥面之间设置有第一金属锥密封组件(2－4)，由此保护器尾端(2－3)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端密封螺柱(2－7)；
所述尾端连接件(2－11)的外周自右向左依次形成有第二环槽以及第三轴肩，第二半圆隔套(2－13)以及第三密封圈(2－14)分别安装在上述第二环槽以及第三轴肩上；所述第二半圆隔套(2－13)外表面中间安装有第二钢丝卡圈(2－15)；所述尾端连接件(2－11)的右端与所述尾端密封螺柱(2－7)的连接内腔右端形成的锥面之间设置第二金属锥密封组件(2－16)，由此所述尾端密封螺柱(2－7)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端连接件(2－11)；
所述尾端连接件(2－11)的连接内腔的右端形成有锥面，第三金属锥密封组件(2－17)设置在该锥面与尾端压紧螺柱(2－12)的右端之间，由此所述尾端连接件(2－11)的连接内腔通过螺纹密封性地连接所述尾端压紧螺柱(2－12)。
4.根据权利要求3所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，还包括铠装光缆续接保护装置(9)，用于密封连接两段铠装光缆；
其中，铠装光缆续接保护装置(9)包括中间保护管(9－2)、第二密封连接组件和第三密封连接组件，两个密封连接组件分别密封固定在中间保护管(9－2)的两端，两段铠装光缆能够分别密封性地穿过两个密封连接组件，并在中间保护管(9－2)中续接，由此续接点(9－1)位于中间保护管(9－2)之中；
其中第二密封连接组件和第三密封连接组件具有与第一密封连接组件相同的结构。
5.根据权利要求3或4所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，还包括传感器拖筒(3)以及续接器拖筒(10)，所述传感器拖筒(3)设置为包封所述传感器保护器(2)以及所述蓝宝石传感器(1)，所述续接器拖筒(10)设置为包封所述铠装光缆续接保护装置(9)。
6.根据权利要求1所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述井口防喷装置(15)包括高压管安装转接头(15－1)、高压软管(15－2)、连接法兰(15－3)、压力腔体(15－7)、耐压上法兰(15－16)、压力表(15－17)、第一密封组件以及第二密封组件；
其中，压力腔体(15－7)的右侧壁上形成有第一通孔(151)、左侧壁上形成有第二通孔(152)并且上部开放，耐压上法兰(15－16)固定在压力腔体(15－7)的上部以密封压力腔体(15－7)；压力表(15－17)固定在耐压上法兰(15－16)上，用以测量压力腔体(15－7)的内部压力；
连接法兰(15－3)密封性地固定在压力腔体(15－7)的右侧壁上并与第一通孔(151)连通；连接法兰(15－3)与高压软管(15－2)之间螺纹连接，高压软管(15－2)与高压管安装转接头(15－1)之间螺纹连接；
第一密封组件用于将依次穿过高压管安装转接头(15－1)、高压软管(15－2)、连接法兰(15－3)以及第一通孔(151)并进入压力腔体(15－7)的铠装光缆(5)密封性地固定在连接法兰(15－3)上；
第二密封组件设置在第二通孔(152)处，用于将在压力腔体(15－7)内连接铠装光缆(5)的引出光纤(15－8)密封性地固定在左侧壁上。
7.根据权利要求6所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述井口防喷装置(15)还包括设置在压力腔体(15－7)左侧的光纤续接盒(15－21)，光纤续接盒(15－21)上设置有防水电缆接头(15－12)，地埋光缆(16)的一端通过防水电缆接头(15－12)进入光纤续接盒(15－21)内并与引出光纤(8)连接，另一端与所述解调仪(17)连接。
8.根据权利要求6所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述压力腔体(15－7)左侧壁上形成有第三通孔(153)以及第四通孔(154)，并且在第三通孔(153)上设置有超高压手控针阀(15－20)，并且通过第三密封组件将无孔芯棒(15－13)密封固定在第四通孔(154)上。
9.根据权利要求3所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述保护器尾端(2－3)还包括在侧壁上形成的第一检测孔(2－18)，用于检测所述尾端密封螺柱(2－7)与保护器尾端(2－3)之间的密封性；所述尾端密封螺柱(2－7)还包括在侧壁上形成的第二检测孔(2－19)，用于检测所述尾端密封螺柱(2－7)与尾端连接件(2－11)之间的密封性。
10.根据权利要求2所述的基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统，其特征在于，所述蓝宝石传感器(1)还包括与所述蓝宝石传感器主体(1－2)的压力入口端连接的传感器压力入口件(1－1)。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210308944.XA CN116838326A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 |
| CN202410149917.1A CN118148624A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种用于井下温度和压力测量的蓝宝石光纤传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210308944.XA CN116838326A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410149917.1A Division CN118148624A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种用于井下温度和压力测量的蓝宝石光纤传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116838326A true CN116838326A (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=88165839
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210308944.XA Pending CN116838326A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 |
| CN202410149917.1A Pending CN118148624A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种用于井下温度和压力测量的蓝宝石光纤传感器 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410149917.1A Pending CN118148624A (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种用于井下温度和压力测量的蓝宝石光纤传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN116838326A (zh) |
-
2022
- 2022-03-25 CN CN202210308944.XA patent/CN116838326A/zh active Pending
- 2022-03-25 CN CN202410149917.1A patent/CN118148624A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118148624A (zh) | 2024-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6009216A (en) | Coiled tubing sensor system for delivery of distributed multiplexed sensors | |
| US8701480B2 (en) | Downhole pressure and vibration measuring device integrated in a pipe section as a part of a production tubing | |
| US10132156B2 (en) | Downhole distributed pressure sensor arrays, downhole pressure sensors, downhole distributed pressure sensor arrays including quartz resonator sensors, and related methods | |
| US20040113104A1 (en) | Remotely deployed optical fiber circulator | |
| CN111577255A (zh) | 一种天然气储气库温度压力与振动监测系统 | |
| US6450022B1 (en) | Apparatus for measuring forces on well logging instruments | |
| US9121261B2 (en) | Coiled tubing system with multiple integral pressure sensors and DTS | |
| US10330551B2 (en) | Pass-throughs for use with sensor assemblies, sensor assemblies including at least one pass-through and related methods | |
| US6662645B2 (en) | Apparatus and method for measuring forces on well logging instruments | |
| CN105865529B (zh) | 光纤温度压力传感器 | |
| US10281671B2 (en) | Combined hybrid cable housing and splitter | |
| CN116838326A (zh) | 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 | |
| CN218324841U (zh) | 一种基于蓝宝石光纤传感器的井下温度压力监测系统 | |
| CN213540375U (zh) | 一种天然气储气库温度压力与振动监测系统 | |
| AU2016202029B2 (en) | Optical transducer with integrated feedthrough | |
| CN114705230A (zh) | 一种用于井下作业的蓝宝石光纤传感器 | |
| CN218759803U (zh) | 一种用于铠装光缆的井口防喷装置 | |
| CN217425773U (zh) | 一种耐高温高压的井下铠装光缆续接保护装置 | |
| CN109209349A (zh) | 一种煤层气压裂水平井多点监测系统 | |
| CN116838283A (zh) | 一种用于铠装光缆的井口防喷装置 | |
| CN116840988A (zh) | 一种耐高温高压的井下铠装光缆续接保护装置 | |
| CN116398120A (zh) | 基于光纤传感技术的井下套管质量监测系统及监测方法 | |
| CN111197482A (zh) | 一种光纤-电子复合测井传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |