CN206301226U - 一种新型智能稠油温度控制装置 - Google Patents

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何俊辉
钱志龙
夏厦
陈凯
谢峰
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Abstract

本实用新型公布了一种新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：其包括温度传感器探头、温度监控装置、显示器、控制器和加热装置；所述温度传感器探头包括封装在保护套内的光纤光栅，所述光纤光栅固定在聚合物增敏材料上，与单模光纤相连接，所述光纤光栅和单模光纤通过导热硅胶封装在保护套内。本实用新型通过光纤光栅和聚合物增敏材料实现对稠油温度的精确检测，具有耐高压、抗电磁干扰、电绝缘性能好，耐腐蚀、安全可靠等优势。温度传感器探头采用导热硅胶对光纤光栅温度传感器进行固定安装，结构简单且密封性好，能适应稠油的环境。采用控制器实现对加热装置的精准控制，提高了稠油开发的效率，降低了事故发生率。

Description

一种新型智能稠油温度控制装置
技术领域
本实用新型属于温度监控装置的技术领域，特别是涉及一种新型智能稠油温度控制装置。
背景技术
随着经济的发展，原油的需求量日益增多，但原油的产量已经进入持续下降的阶段。稠油的地质储量丰富，约为原油的三倍，越来越受到人们的重视。稠油的粘度对温度十分敏感，因此温度的监测和控制对于稠油的开发和储运中显得非常重要。
传统的温度监控装置存在精度低，可靠性差等缺陷，无法在油井恶劣的环境下进行大规模推广和应用。
温度测量的分类可以通过其与被测量的物体是否接触分为接触式和非接触式。
接触式测温仪器是使测温元件与被测介质相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，测温元件与被测介质的温度相等。接触式测量仪器存在测温延迟、测温精度不高等缺陷，同时受耐高温和耐低温材料的限制，不能应用于一些极端的温度测量。
非接触式测量仪器是通过热辐射的原理来测量温度的，测温元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快。但受到物体发射率、测量距离、烟尘和水汽等外界因素的影响，其测量误差较大。
传统的测温仪器响应慢、精度低、可靠性差、效率低下，无法在高温、高压、耐腐蚀等复杂环境下对油井的温度场进行长期的监测。
发明内容
本实用新型目的在于针对现有温度测量装置的缺陷，提供一种适用于稠油的开发和储运过程中温度控制的新型智能稠油温度控制装置。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：其包括温度传感器探头、温度监控装置、显示器、控制器和加热装置；
所述温度传感器探头包括封装在保护套内的光纤光栅，所述光纤光栅固定在聚合物增敏材料上，与单模光纤相连接，所述光纤光栅和单模光纤通过导热硅胶封装在保护套内；
所述温度监控装置与所述温度传感器探头的单模光纤相连接，用于根据通过所述单模光纤传输的所述光纤光栅布喇格波长的变化量计算温度值；
所述显示器与所述温度监控装置相连接，用于显示温度值；
所述控制器与所述温度监控装置相连接，用于根据测量的温度值输出控制信号，控制所述加热装置加热所述温度传感器探头周围的介质。
其进一步特征在于：所述保护套包括第一保护套和第二保护套，所述第一保护套和第二保护套之间螺纹连接；
所述第一保护套为盲管，所述光纤光栅封装在所述第一保护套内；
所述第二保护套中心位置设置有环氧树脂胶，所述温度传感器探头的单模光纤穿过所述环氧树脂胶，所述第二保护套尾部设置有光缆固定器，用于固定所述单模光纤。
所述第一保护套和第二保护套之间空间内单模光纤具有一段长度余量。
进一步的：所述温度传感器探头到所述温度监控装置之间的所述单模光纤外壁套有保护套管。
优选的：所述第一保护套和第二保护套为不锈钢管。
本实用新型具有下述优点：
1、采用光纤光栅传感器对稠油温度进行测量，具有耐高压、抗电磁干扰、电绝缘性能好，耐腐蚀、安全可靠等优势。
2、温度传感器探头采用导热硅胶对光纤光栅温度传感器进行固定安装，结构简单且密封性好，能适应稠油的环境。
3、采用聚合物增敏材料，提高了温度膨胀系数，测温精度高，可以实时对温度进行监控。
4、采用控制器实现对加热装置的精准控制，提高了稠油开发的效率，降低了事故发生率。
5、采用保护套管对单模光纤进行保护，利用光缆固定器将保护套管与不锈钢管进行连接，提高了使用寿命。
6、采用导热硅胶与光纤光栅紧密连接，确保了温度传导的实时性。
7、在公头螺母和母头螺母中可以预留一些单模光纤，采用分体式结构探头，便于后期光纤光栅传感器的维护。
附图说明
图 1 为本实用结构新型示意图。
具体实施方式
如图1所示一种新型智能稠油温度控制装置，包括温度传感器探头、温度监控装置2、显示器1、控制器3和加热装置7。
所述温度传感器探头包括封装在不锈钢保护套内的光纤光栅13，所述光纤光栅13固定在聚合物增敏材料14上，与单模光纤12相连接。所述保护套包括第一保护套11和第二保护套6，所述第一保护套11和第二保护套6之间通过公头螺母9和母头螺母10螺纹连接。所述第一保护套11和第二保护套6之间空间内单模光纤12可以存储一段长度余量，便于后期光纤光栅传感器的维护。所述第一保护套11为盲管，所述光纤光栅13通过导热硅胶15封装在所述第一保护套11内。所述第二保护套6中心位置设置有环氧树脂胶8，所述单模光纤12穿过所述环氧树脂胶8，所述第二保护套6尾部设置有光缆固定器5，用于固定所述单模光纤12。
所述温度监控装置2与所述温度传感器探头的单模光纤12相连接，用于根据通过所述单模光纤12传输的所述光纤光栅13布喇格波长的变化量计算温度值。
所述显示器1与所述温度监控装置2相连接，用于显示温度值。
所述控制器3与所述温度监控装置2相连接，用于根据测量的温度值输出控制信号，控制所述加热装置7加热所述温度传感器探头周围的介质。
所述温度传感器探头到所述温度监控装置2之间的所述单模光纤12外壁套有保护套管4。
稠油粘度和温度的关系可以用以下方程表示：
Lgμ=A-BT
其中，μ为稠油粘度，A、B为常数。
随着温度的升高，稠油的粘度呈明显的下降趋势，温度的精准控制对于稠油的粘度控制，显得尤其重要。
本实用新型通过光纤光栅13实现对稠油温度的检测，温度检测原理如下：将温度的变化作用于光纤光栅13上，从而引起光纤光栅13布喇格波长的变化，通过标定光纤光栅13的温度响应与被测温度变化的关系，就可以由光纤光栅布喇格波长的变化推算出温度的变化，计算公式如下：
T=α*（λT-λT0）+T0
式中，T为所测温度值（℃），T0为初始温度值（℃），α为温度传感器温度系数（℃/nm），λT0为T0温度时的传感器波长值（nm），λT为T温度时的传感器波长值（nm）。
光纤光栅13放在聚合物增敏材料14上，利用聚合物增敏材料14的膨胀程度来感知外界的温度，有效提高了测温精度。
温度监控装置2可以对温度进行实时监测，在显示器1上进行实时显示，同时，控制器3可以实现对温度的精准控制，当温度低于一定数值时，启动加热装置7，可以对稠油加工温度进行精准控制，从而确保了稠油加工质量和效率。

Claims (5)

1.一种新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：其包括温度传感器探头、温度监控装置、显示器、控制器和加热装置；
所述温度传感器探头包括封装在保护套内的光纤光栅，所述光纤光栅固定在聚合物增敏材料上，与单模光纤相连接，所述光纤光栅和单模光纤通过导热硅胶封装在保护套内；
所述温度监控装置与所述温度传感器探头的单模光纤相连接，用于根据通过所述单模光纤传输的所述光纤光栅布喇格波长的变化量计算温度值；
所述显示器与所述温度监控装置相连接，用于显示温度值；
所述控制器与所述温度监控装置相连接，用于根据测量的温度值输出控制信号，控制所述加热装置加热所述温度传感器探头周围的介质。
2.根据权利要求1所述的新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：所述保护套包括第一保护套和第二保护套，所述第一保护套和第二保护套之间螺纹连接；
所述第一保护套为盲管，所述光纤光栅封装在所述第一保护套内；
所述第二保护套中心位置设置有环氧树脂胶，所述温度传感器探头的单模光纤穿过所述环氧树脂胶，所述第二保护套尾部设置有光缆固定器，用于固定所述单模光纤。
3.根据权利要求2所述的新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：所述第一保护套和第二保护套之间空间内单模光纤具有一段长度余量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：所述温度传感器探头到所述温度监控装置之间的所述单模光纤外壁套有保护套管。
5.根据权利要求2所述的新型智能稠油温度控制装置，其特征在于：所述第一保护套和第二保护套为不锈钢管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115597742A (zh) * 2022-09-14 2023-01-13 先进能源科学与技术广东省实验室（Cn） 一种光纤光栅温度传感器及制作和标定方法

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CN115597742B (zh) * 2022-09-14 2024-01-23 先进能源科学与技术广东省实验室 一种光纤光栅温度传感器及制作和标定方法

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