專利名稱：一種光纖光柵溫度傳感器的封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖布拉格(Bragg)光柵溫度傳感器的封裝技術，尤其涉及一種適合油氣井下的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構。
背景技術：
溫度是工農業生產的一個十分重要的參數，因此對溫度的有效監測就成了許多工農業生產部門進行正常生產作業的一個不可回避的問題。在石油產出過程中，對產油井溫度的有效、實時、動態、在線、分布式監測顯得尤為重要，通過對溫度的測量和分析，可以評價生產井產層動態，精確地測量井壁溫度剖面，有些情況下還可以反映井的長期生產特性。
目前國內各油田公司基本上都采用電子式儀器進行井下溫度測量。隨著開采深度和程度的不斷增加，油氣井下的溫度不斷升高，現在廣泛使用的電子式溫度測量儀器就會出現長期工作漂移問題、可靠性問題。發展耐高溫電子設備受到技術和巨大投入費用的制約，而且每次測量時，生產井必須停產，這樣就會造成生產間斷，作業時間減少，油氣產量下降。另外井下作業和生產成本過高，測量數據不能實時、在線、動態、準確地反映井下動態情況。油田開發和作業者只能利用這些已經“過時”的、有限的信息來修改油田開發模型，制定開發計劃，從而延誤了作業最佳的時機，給生產帶來了巨大的損失。
而光纖布拉格光柵溫度傳感器由于具有耐高溫、抗腐蝕、抗干擾、井下無需電子部分、本質安全、尺寸小、易于復用等諸多優點，非常適合于油氣井下溫度參量的長期測量。通過一跟光纖就可以實現實時、在線、動態、分布式地測量井下溫度物理參數。但是由于光纖布拉格光柵本質脆弱，容易折斷；存在交叉敏感問題，即環境溫度和應變的變化都能導致布拉格(Bragg)中心波長的漂移；通常在石油生產井中，光纖布拉格光柵工作在高溫、高壓、酸、堿等惡劣環境中。因此，必須尋找一種有效的封裝方式，能對光纖光柵進行有效保護和去應力影響(即僅讓光柵受溫度因素影響)封裝，保證光纖布拉格光柵溫度傳感器在惡劣環境下長時間正常工作。
現有的光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝僅能在相對不惡劣的環境下使用，例如，溫度上限為100℃，不能承受壓力，不能耐酸堿等，對應力的屏蔽也不理想。
發明內容
本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種體積小、結構簡單、性能穩定、能消除應力影響、能承受高壓、能防止光纖水浸和氫浸、適應惡劣環境的光纖布拉格光柵溫度傳感器的封裝結構，尤其是適應石油生產井中高溫、高壓、酸、堿等惡劣環境的光纖布拉格光柵的封裝結構。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其包括保護管、中空管、光纖連接頭，保護管通過管閥件與中空管的一端密封連接，中空管的另一端也通過管閥件與光纖連接頭密封連接；其中在保護管的里面還設有裸光纖光柵支撐架，該裸光纖光柵支撐架的底座固定在保護管的內壁，在所述裸光纖光柵支撐架上固定有裸光纖光柵，其傳輸光纖部分通過中空管連接到光纖連接頭。
在該封裝結構中，所述的裸光纖光柵支撐架由上、中、下三部分構成，上部為支撐裸光纖光柵部分，下部為底座，中部為連接上下兩部分的連接棒，其底座與保護管的內壁相粘貼或焊接接觸；該裸光纖光柵支撐架的高度約等于保護管的內半徑。裸光纖光柵支撐架的上部支撐裸光纖光柵部分為平板長方形狀或帶一凹槽的平板長方形狀或方便灌封膠的圓筒狀。裸光纖光柵支撐架可采用玻璃或金屬材料。
上述封裝結構中所述的保護管的端口處還設有保護管堵頭，裸光纖光柵的傳輸光纖在保護管的端口處用保護管堵頭固定。保護管堵頭的材料為陶瓷或聚四氟乙烯；所述封裝結構的中空管為中空不銹鋼管，其內部裝滿光纖用油膏。
在本實用新型的技術方案中，裸光纖光柵用膠粘貼或焊接在裸光纖光柵支撐架上，裸光纖光柵支撐架通過其底座粘貼或焊接保護管的內壁，且裸光纖光柵支撐架除底座和保護管內壁接觸外，其余部分均不與保護管接觸，這樣可完全消除縱向應力對光柵的影響，基本上消除軸向應力對光柵的影響。從保護管內引出的溫度傳感器的傳輸光纖部分用內部裝滿光纖用油膏的中空不銹鋼管保護，不銹鋼管和光纖光柵溫度傳感器保護管之間用管閥件密封連接。中空不銹鋼管和特制的光纖連接頭之間也通過管閥件相連接。
本實用新型的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構具有許多獨特的優點①穩定性、可靠性高；②體積和外形可根據工程需要改變；③方便分布式布網測量；④不受應力影響；⑤能承受高壓；⑥能有效防止水浸、氫浸對光纖性質的改變；⑦適合惡劣環境，尤其適合油氣井下高溫、高壓、酸、堿等惡劣環境測溫時對光纖光柵溫度傳感器封裝的特殊要求。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1是本實用新型的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構示意圖。
圖中1、裸光纖光柵； 2、裸光纖光柵支撐架；3、保護管； 4、保護管堵頭；5、管閥件； 6、光纖連接頭；7、中空管； 8、傳輸段光纖；9、光纖用油膏。
具體實施方式
圖1為本實用新型的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，尤其是適合油氣井下光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，它包括裸光纖光柵1、保護管3、在保護管3內不受應力作用的裸光纖光柵支撐架2、中空管7、管閥件5、帶一細孔的保護管堵頭4、光纖用油膏9、光纖連接頭6。裸光纖光柵1用膠粘貼或焊接在裸光纖光柵支撐架2的上部，裸光纖光柵支撐架2通過其底座粘貼或焊接于保護管3的內壁，且裸光纖光柵支撐架2除底座和保護管3內壁接觸外，其余部分都不和保護管3接觸。從保護管3內引出的溫度傳感器的傳輸光纖部分用內部裝滿光纖用油膏9的不銹鋼中空管7保護，不銹鋼中空管7和光纖光柵溫度傳感器保護管3之間用管閥件5密封連接。光纖連接頭6為特質光纖連接頭，其尾部和不銹鋼中空管7通過管閥件5高壓密封連接。不銹鋼中空管7內充滿光纖用油膏9既能對光纖起到保護作用，又能防止光纖發生水浸和氫浸。帶一細孔的保護管堵頭4能對光纖起到固定作用。通過光纖連接頭6可串聯多個同樣的光纖布拉格光柵溫度傳感器。
根據工程上對光纖光柵溫度傳感器溫敏性要求不同，裸光纖光柵支撐架2可用玻璃或金屬材料制造。根據工程上對光纖光柵溫度傳感器溫敏性要求不同，裸光纖光柵支撐架2的上部支撐裸光纖光柵部分可做成平板長方形狀或帶一凹槽的平板長方形狀或方便灌封膠(可影響裸光纖光柵溫敏性)的圓筒狀或其他方便灌封膠的形狀。裸光纖光柵支撐架2中部連接棒部分越細越好。這樣連接棒可有效卸掉底座傳遞過來的力，致使裸光纖光柵支撐架2上部支撐裸光纖光柵部分不受力的作用，基本上消除應變對測量結果的影響。裸光纖光柵支撐架2下部底座可為適合粘貼或焊接在保護管3內壁的任何形狀，例如，長條帶狀、弧形、正方形。
光纖光柵的傳輸段光纖8在保護管3的端處用保護管堵頭4固定，防止光纖受軸向應力時來回移動。制作材料可為陶瓷或聚四氟乙烯或其他材料。
傳輸段光纖8可為裸光纖和帶保護套的光纖。光纖連接頭6為特制，其尾端能和不銹鋼中空管7通過管閥件5嚴密密封。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍。
權利要求1.一種光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于包括保護管(3)、中空管(7)、光纖連接頭(6)，所述保護管(3)通過一管閥件(5)與所述中空管(7)的一端密封連接，所述中空管(7)的另一端也通過一管閥件(5)與所述光纖連接頭(6)密封連接；在所述保護管(3)的里面還設有裸光纖光柵支撐架(2)，所述裸光纖光柵支撐架(2)的底座固定在所述保護管(3)的內壁，在所述裸光纖光柵支撐架(2)上固定有裸光纖光柵(1)，其傳輸段光纖(8)通過所述中空管(7)連接到所述光纖連接頭(6)。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于所述的裸光纖光柵支撐架(2)由上、中、下三部分構成，上部為支撐裸光纖光柵部分，下部為底座，中部為連接上下兩部分的連接棒，其底座與所述保護管(3)的內壁相粘貼或焊接接觸；所述裸光纖光柵支撐架(2)的高度約等于保護管(3)的內半徑。
3.根據權利要求2所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于所述的裸光纖光柵支撐架(2)的上部支撐裸光纖光柵部分為平板長方形狀或帶一凹槽的平板長方形狀或方便灌封膠的圓筒狀。
4.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于所述的裸光纖光柵支撐架(2)由玻璃或金屬材料制成。
5.根據權利要求1、2或3所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于在所述的保護管(3)的端口處還設有保護管堵頭(4)，所述裸光纖光柵(1)的傳輸光纖在所述保護管(3)的端口處用所述保護管堵頭(4)固定。
6.根據權利要求5所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于在所述的保護管堵頭(4)的材料為陶瓷或聚四氟乙烯。
7.根據權利要求1、2或3所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，其特征在于所述的中空管(7)為中空不銹鋼管，其內部裝滿光纖用油膏。
專利摘要本實用新型涉及一種光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，包括保護管、中空管、光纖連接頭，保護管通過管閥件與中空管的一端密封連接，中空管的另一端也通過管閥件與光纖連接頭密封連接；其中在保護管里面還設有裸光纖光柵支撐架，該裸光纖光柵支撐架通過其底座粘貼或焊接于保護管的內壁，裸光纖光柵用膠粘貼或焊接在裸光纖光柵支撐架上，其傳輸光纖部分通過中空管連接到光纖連接頭，且裸光纖光柵支撐架除底座和保護管內壁接觸外，其余部分均不與保護管接觸，這樣光纖光柵就僅受溫度作用，基本消除了應力對光纖光柵的影響。本實用新型封裝的光纖光柵溫度傳感器穩定性、可靠性高，方便分布式布網測量，對應力不敏感，有效防止水浸、氫浸，適合惡劣環境。
文檔編號G01D5/26GK2861997SQ20052013344
公開日2007年1月24日 申請日期2005年11月22日 優先權日2005年11月22日
發明者肖立志, 陳海峰, 張元中, 付建偉, 趙小亮 申請人:中國石油大學(北京)