一種分布式光纖井下采集設備及井下流量計的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及井下監測領域，更具體地說，涉及一種分布式光纖井下采集設備及井下流量計。
【背景技術】
[0002]—般情況下，油氣井在生產時只在地面井口或者采油廠集中進行計量，一般只監測流量，只能對井下產液產氣進行地面上的統一記錄。對于井下實際的多相流量，溫度、壓力等特性無法做到在線監測，尤其涉及到井下多層合采，更是無法監測。
[0003]目前井下也有少量的電子式、多儀器組合型的井下流量計，但是一般情況下不能長期放置在井下監測；此外，只能進行點式測量，不能分布式測量。如果需要對全井進行測量，還需頻繁起下儀器，造成工程上很多不便，延長了作業時間，對井下干預大。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種分布式光纖井下采集設備、井下流量計及井下監測方法。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種分布式光纖井下采集設備。
[0006]在本實用新型所述的分布式光纖井下采集設備中，包括井下管柱、井下光纜、光纖溫度傳感器；
[0007]所述井下光纜的全部沿所述井下管柱繞制成螺旋狀，或者所述井下光纜的一部分沿所述井下管柱繞制成螺旋狀、另一部分直線設置在所述井下管柱一側的管壁上；
[0008]所述光纖溫度傳感器集成到所述井下光纜，分布式沿所述井下光纜的延伸方向設置。
[0009]優選地，所述井下光纜的外部鎧裝材料包括金、銀、銅、鋁的其中一種或多種；所述光纖溫度傳感器表面設有金屬鍍層，所述金屬鍍層是金、銀、銅、鋁的其中一種或多種。
[0010]優選地，所述井下光纜通過一個或多個光纜保護器固定在所述井下管柱上，多個所述光纜保護器沿所述井下光纜的延伸方向分布。
[0011]優選地，所述分布式光纖井下采集設備還包括光纖壓力傳感器；
[0012]所述光纖壓力傳感器集成到所述井下光纜，分布式沿所述井下光纜的延伸方向設置，所述光纖壓力傳感器表面設有金屬鍍層，所述金屬鍍層是金、銀、銅、鋁的其中一種或多種。
[0013]在本實用新型所述的分布式光纖井下流量計中，包括上文所述的任一種井下采集設備和井上處理設備；
[0014]所述井下采集設備通過地面光纜與所述井上處理設備連接。
[0015]優選地，所述井上處理設備包括
[0016]光電轉換器，與所述井下采集設備相連，用于接收所述井下采集設備的數據，并將其轉換為電信號；
[0017]A/D轉換器，與所述光電轉換器相連，用于將所述電信號轉換成數字信號并輸出；
[0018]運算處理器，與所述A/D轉換器相連，用于接收所述數字信號并運算處理。
[0019]優選地，所述運算處理器包括與所述A/D轉換器相連的DSP數字處理器、與所述DSP數字處理器相連的FPGA芯片。
[0020]優選地，所述井上處理設備還包括時鐘模塊；
[0021 ] 所述時鐘模塊與所述井下采集設備相連，且所述時鐘模塊的控制端與所述DSP數字處理器相連，以由所述DSP數字處理器控制所述時鐘模塊記錄或讀取采集時間。
[0022]優選地，所述井上處理設備還包括
[0023]整形器，與所述光電轉換器相連，用于將所述電信號整形為脈沖信號；
[0024]計數器，輸入端與所述整形器相連，輸出端與所述DSP數字處理器相連，用于對所述脈沖信號進行計數并傳輸至所述DSP數字處理器。
[0025]在本實用新型所述的井下監測方法中，包括如下步驟:
[0026]S1、利用井下采集設備中的光纖溫度傳感器和光纖壓力傳感器對井下溫度數據和井下壓力數據進行采集，并將采集到的所述井下溫度數據和所述井下壓力數據通過地面光纜傳輸到井上處理設備中；
[0027]S2、所述井上處理設備根據獲取到的所述井下溫度數據，計算得出井下流量信息;
[0028]S3、所述井上處理設備根據獲取到的所述井下壓力數據，對所述井下流量信息進行修正，得到井下實際流量信息。
[0029]實施本實用新型的分布式光纖井下采集設備、井下流量計及井下監測方法，具有以下有益效果:本實用新型提供的分布式光纖井下采集設備，通過將井下光纜沿井下管柱繞制成螺旋狀，加密單位空間采集點數，提高分辨率，從而達到更好的測量效果；通過將光纖溫度傳感器分布式沿井下光纜的延伸方向設置，無需對井下流體分離即可實現分布式測量，實現全井測量無需移動井下光纜及傳感器。
[0030]進一步的，井下光纜的外部鎧裝材料選用高熱傳導系數的材料，提高感溫能力及反應速度，減少利用溫差推導熱量時產生的誤差。
[0031]進一步的，添加光纖壓力傳感器，對利用溫度推導的流量信息進行修正，提高測量的準確度。
[0032]進一步的，對光纖溫度傳感器和/或光纖壓力傳感器鍍金屬處理，提高感溫能力及反應速度，減少利用溫差推導熱量時產生的誤差。
【附圖說明】
[0033]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0034]圖1是本實用新型的一實施例中的分布式光纖井下流量計的結構框圖；
[0035]圖2是本實用新型的一實施例中的分布式光纖井下流量計在井下使用時的示意圖；
[0036]圖3是本實用新型的另一實施例中的分布式光纖井下流量計在井下使用時的示意圖；
[0037]圖4是本實用新型的一實施例中的井下監測方法的流程圖；
[0038]圖5是本實用新型的一實施例中的井下監測方法的溫度-流量關系圖；
[0039]其中，1、井下采集設備；11、光纖溫度傳感器；12、光纖壓力傳感器；2、井上處理設備；21、光電轉換器；22、A/D轉換器；23、DSP數字處理器；24、FPGA芯片；25、時鐘模塊；26、整形器；27、計數器；3、井下光纜；4、井下管柱；5、光纜保護器；6、套管；7、井口 ；8、儀表；9、地面光纜。
【具體實施方式】
[0040]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0041]圖1至圖3示出了本實用新型中的一種分布式光纖井下流量計，該分布式光纖井下流量計主要可以將一根或多根光纜下到井下，并將光學解調器放置在井上。然后通過光纜上的光纖傳感器采集井下溫度、壓力數據，并將采集到的井下信息上傳到光學解調器中進行解調，從而得到井下分布式多相流量、井下壓力、溫度信息。
[0042]圖1是本實用新型的一實施例中的分布式光纖井下流量計的結構框圖。圖2是本實用新型的一實施例中的分布式光纖井下流量計在井下使用時的示意圖。圖3是本實用新型的另一實施例中的分布式光纖井下流量計在井下使用時的示意圖。
[0043]如圖1所示，該分布式光纖井下流量計包括井下采集設備1和井上處理設備2。該井下采集設備1的主要作用在于采集井下溫度、壓力數據上傳。該井上處理設備2的主要作用在于解調采集到的數據，以得到井下分布式多相流量、井下壓力、溫度等信息。
[0044]具體的，參閱圖1，該井下采集設備1包括井下管柱4、井下光纜3、光纖溫度傳感器11和光纖壓力傳感器12 ;井下光纜3的全部沿井下管柱4繞制成螺旋狀，或者井下光纜3的一部分沿井下管柱4繞制成螺旋狀、另一部分直線設置在井下管柱4 一側的管壁上；該光纖溫度傳感器11和光纖壓力傳感器12集成到井下光纜3，分布式沿井下光纜3的延伸方向設置。
[0045]該井下采集設備1工作時，該光纖溫度傳感器11的溫度信號傳輸至該井上處理設備2 ;該光纖壓力傳感器12的壓力信號傳輸至該井上處理設備2。
[0046]其中，監測到的溫度數據是主要的，壓力數據進行輔助校正。光纜布置后，被井下流體全部浸泡在井下流體中，流體的流動會導致井下溫度發生變化。光纖溫度傳感器11采集到井下流體的溫度信息并進行相關計算后得到其變化值，此值與流體的流速(流量)成正比關系。將各個光纖溫度傳感器采集到的溫度數據進行空間上的排列，即可得到井下分布式流量信息。再利用光纖壓力傳感器12測得壓力數據，加入壓力數據進行修正。即使對于溫度波動極小的井，其壓力變化也不是固定的，有可能會達到2_3MPa或者更多。因此進行壓力修正能夠進一步提高流量信息的準確度。本實施例也可以省略光纖壓力傳感器12，只有光纖溫度傳感器11，減少井下設備，失效性及安全性提高，需要投入的資金設備少，也就是說提高了作業效率，降低了風險，降低了相關費用。也可在下井后根據井下流量綜合井口流量后進行分布式流量判斷。
[0047]需要說明的是，本實用新型的井下光纜3的全部沿井下管柱4繞制成螺旋狀，或者井下光纜3的一部分沿井下管柱4繞制成螺旋狀、另一部分直線設置在井下管柱4 一側的管壁上；通過將井下光纜3沿井下管柱4繞制成螺旋狀，加密單位空間采集點數，提高分辨率，從而達到更好的測量效果。
[0048]本實用新型中的該光纖溫度傳感器11、該光纖壓力傳感器12優選的集成在井下光纜3中，分布式沿井下光纜3的延伸方向設置。將光纖溫度傳感器11、該光纖壓力傳感器12集成在井下光纜3中的主要好處在于，該井下光纜3不僅可以下至略深于油氣井產層，也可下至油氣井底部，則將光纖溫度傳感器11、該光纖壓力傳感器12集成在井下光纜3有利于井下數據的分布式的采集和傳輸。
[0049]可以理解地，該光纖溫度傳感器11、光纖壓力傳感器12，以及井下光纜3能耐高溫高壓。其中，長期耐壓不低于150MPa，長期耐溫最高300°C。
[0050]另外，該井下光纜3的各個光纖傳感器即作為光信號傳輸通道，同時也是光學傳感器。該井下采集設備1的井下光纜3除了集成有光纖溫度傳感器11、光纖壓力傳感器12外，還可以集成有其他類型的光纖傳感器。
[0051]進一步的，該光纖溫度傳感器11、光纖壓力傳感器12的組數和設置方式多種多樣，一般情況下，只要能滿足監測要求的布置均在本實用新型的保護范圍內。
[0052]本實用新型的實施例的分布式光纖井下流量計，通過將井下光纜3沿井下管柱4繞制成螺旋狀，加密單位空間采集點數，提高分辨率，從而達到更好的測量效果；通過將光纖溫度傳感器11和光纖壓力傳感器12分布式沿井下光纜的延伸方向設置，無需對井下流體分離即可實現分布式測量，實現全井測量無需移動井下光纜及傳感器。
[0053]進一步的，該井下光纜3的外部鎧裝材料包括金、銀、銅、鋁的其中一種或多種；井下光纜3的外部鎧裝材料選用高熱傳導系數的材料，提高感溫能力及反應速度，減少利用溫差推導熱量時產生的誤差。
[0054]光纖溫度傳