本發(fā)明屬于井下流量測(cè)量，涉及一種光纖應(yīng)力流量傳感器。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的井下流量傳感器主要基于電信號(hào)技術(shù)，這意味著它將流量信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行讀取。但這種方法在高溫、高壓的井下環(huán)境中存在明顯缺陷，尤其是容易受到電磁干擾。這種干擾可能源于其他電氣設(shè)備、礦石中的金屬成分，或是井下的其他不穩(wěn)定因子。為了解決這些問(wèn)題，傳統(tǒng)方法傾向于為電路和傳感器進(jìn)行耐高溫特殊處理。這不僅導(dǎo)致設(shè)備體積增大、布置和使用變得困難，還增加了制造成本，進(jìn)一步提高了油氣開(kāi)采的總體費(fèi)用。

2、面對(duì)這些問(wèn)題，行業(yè)開(kāi)始積極尋找新的技術(shù)替代。光纖技術(shù)由于其獨(dú)特屬性和抗干擾能力逐漸受到行業(yè)青睞。與傳統(tǒng)的電信號(hào)測(cè)量相比，光纖傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高的特點(diǎn)，并且對(duì)電磁干擾幾乎免疫。這種技術(shù)基于光的性質(zhì)，因此不易受到溫度、壓力等環(huán)境因子的干擾。但如何將光纖技術(shù)與流量測(cè)量完美結(jié)合，以滿足測(cè)量精度的要求并適應(yīng)井下環(huán)境，是一個(gè)待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的井下流量傳感器在高溫、高壓的井下環(huán)境中容易受到電磁干擾，若進(jìn)行耐高溫特殊處理，則增大了設(shè)備的體積和制造成本，進(jìn)一步提高了油氣開(kāi)采的總體費(fèi)用；且將光纖技術(shù)與流量測(cè)量進(jìn)行結(jié)合尚不成熟的問(wèn)題，提供一種光纖應(yīng)力流量傳感器。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種光纖應(yīng)力流量傳感器，包括：第一彈簧、浮子、光纖光柵、傳動(dòng)桿、菱形裝置、空心腔室、支撐桿、箭頭、第一圓柱體和第二圓柱體；

4、第一圓柱體和第二圓柱體分別設(shè)置在空心腔室的兩端；浮子設(shè)置在傳動(dòng)桿上；浮子位于空心腔室的中心位置；支撐桿的一端設(shè)置在第一圓柱體的底部；支撐桿的另一端與菱形裝置的一端連接；傳動(dòng)桿設(shè)置在菱形裝置的另一端；菱形裝置外接第一彈簧；第一彈簧的另一端設(shè)置在第一圓柱體的內(nèi)壁上；光纖光柵設(shè)置在菱形裝置的內(nèi)部；傳動(dòng)桿的另一端與箭頭接觸；箭頭的一端設(shè)置在第二圓柱體內(nèi)部，箭頭的另一端設(shè)置在第二圓柱體的外部；空心腔室設(shè)置有通道；通道用于空心腔室與外界氣體相通。

5、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

6、進(jìn)一步的，第一彈簧為若干個(gè)；第一彈簧處于自由伸展?fàn)顟B(tài)。

7、進(jìn)一步的，空心腔室在通道處設(shè)置有不銹鋼濾網(wǎng)，用于濾除雜物；通道為螺旋狀。

8、進(jìn)一步的，菱形裝置由四條不銹鋼片首尾依次交疊組成，菱形裝置的四個(gè)頂點(diǎn)通過(guò)絲杠螺母固定，水平推力或拉力使菱形裝置產(chǎn)生定量應(yīng)變。

9、進(jìn)一步的，第一圓柱體的頂部設(shè)置有上扶環(huán)；第二圓柱體的一端設(shè)置有下扶環(huán)；傳動(dòng)桿依次穿過(guò)上扶環(huán)和下扶環(huán)并與箭頭接觸。

10、進(jìn)一步的，傳動(dòng)桿與箭頭接觸的一端設(shè)置有第二彈簧；第二彈簧用于緩沖傳動(dòng)桿對(duì)箭頭的作用力。

11、進(jìn)一步的，通道為若干個(gè)；通道開(kāi)孔孔徑一致，相對(duì)于浮子中心對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)。

12、進(jìn)一步的，第一彈簧均勻設(shè)置在菱形裝置的兩側(cè)。

13、進(jìn)一步的，第一圓柱體內(nèi)部設(shè)置有微型溫度傳感單元，微型溫度傳感單元用于測(cè)量進(jìn)行第一圓柱體內(nèi)部溫度的測(cè)量。

14、進(jìn)一步的，浮子底部設(shè)置有微型加速度傳感單元；微型加速度傳感單元用于測(cè)量通過(guò)通孔的氣體流速。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明采用浮子作為流體流量傳動(dòng)部件，利用傳動(dòng)桿將浮子位移傳遞給光纖應(yīng)變傳感器，通過(guò)地面解調(diào)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖光柵的中心波長(zhǎng)，通過(guò)后續(xù)信號(hào)處理顯示井下流體流速；本發(fā)明降低了傳統(tǒng)電信號(hào)測(cè)量可能遭遇的干擾問(wèn)題。

17、進(jìn)一步的，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；同時(shí)菱形設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，還增強(qiáng)了其對(duì)微小流速變化的靈敏度；而且耐高溫膠進(jìn)一步增強(qiáng)了在惡劣環(huán)境中的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，包括：第一彈簧(1)、浮子(6)、光纖光柵(2)、傳動(dòng)桿(3)、菱形裝置、空心腔室(12)、支撐桿(13)、箭頭(9)、第一圓柱體(10)和第二圓柱體(11)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述第一彈簧(1)為若干個(gè)；所述第一彈簧(1)處于自由伸展?fàn)顟B(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述空心腔室(12)在通道(5)處設(shè)置有不銹鋼濾網(wǎng)，用于濾除雜物；所述通道(5)為螺旋狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述菱形裝置由四條不銹鋼片首尾依次交疊組成，所述菱形裝置的四個(gè)頂點(diǎn)通過(guò)絲杠螺母固定，水平推力或拉力使菱形裝置產(chǎn)生定量應(yīng)變。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述第一圓柱體(10)的頂部設(shè)置有上扶環(huán)(4)；所述第二圓柱體(11)的一端設(shè)置有下扶環(huán)(7)；所述傳動(dòng)桿(3)依次穿過(guò)上扶環(huán)(4)和下扶環(huán)(7)并與箭頭(9)接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述傳動(dòng)桿(3)與箭頭(9)接觸的一端設(shè)置有第二彈簧(14)；所述第二彈簧(14)用于緩沖傳動(dòng)桿(3)對(duì)箭頭(9)的作用力。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述通道(5)為若干個(gè)；所述通道(5)開(kāi)孔孔徑一致，相對(duì)于浮子(6)中心對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述第一彈簧(1)均勻設(shè)置在菱形裝置的兩側(cè)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述第一圓柱體(10)內(nèi)部設(shè)置有微型溫度傳感單元，所述微型溫度傳感單元用于測(cè)量進(jìn)行第一圓柱體內(nèi)部溫度的測(cè)量。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖應(yīng)力流量傳感器，其特征在于，所述浮子(6)底部設(shè)置有微型加速度傳感單元；所述微型加速度傳感單元用于測(cè)量通過(guò)通孔(5)的氣體流速。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖應(yīng)力流量傳感器，包括：第一圓柱體和第二圓柱體分別設(shè)置在空心腔室的兩端；浮子設(shè)置在傳動(dòng)桿上；浮子位于空心腔室的中心位置；支撐桿的一端設(shè)置在第一圓柱體的底部；支撐桿的另一端與菱形裝置的一端連接；傳動(dòng)桿設(shè)置在菱形裝置的另一端；菱形裝置外接第一彈簧；第一彈簧的另一端設(shè)置在第一圓柱體的內(nèi)壁上；光纖光柵設(shè)置在菱形裝置的內(nèi)部；傳動(dòng)桿的另一端與箭頭接觸；箭頭的一端設(shè)置在第二圓柱體內(nèi)部，箭頭的另一端設(shè)置在第二圓柱體的外部；空心腔室設(shè)置有通道；通道用于空心腔室與外界氣體相通。本發(fā)明降低了傳統(tǒng)電信號(hào)測(cè)量可能遭遇的干擾問(wèn)題。本發(fā)明的菱形設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，還增強(qiáng)了其對(duì)微小流速變化的靈敏度。

技術(shù)研發(fā)人員：韓釗,陳小安,成昱其,賀全龍,楊留強(qiáng),關(guān)振顯,路婉婷,孫劭偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19