專利名稱：連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種應(yīng)用于油田生產(chǎn)領(lǐng)域中用來(lái)測(cè)試油管下放深度的裝置。
背景技術(shù)：
在石油生產(chǎn)過(guò)程中，下井油管長(zhǎng)度的測(cè)量對(duì)及時(shí)掌握生產(chǎn) 進(jìn)度、調(diào)整生產(chǎn)エ藝，以及精確定位抽油泵、射孔設(shè)備等在井下的位置都是十分重要的，尤其對(duì)連續(xù)管鉆井更是不可或缺的。自油田開(kāi)發(fā)以來(lái)，如何精確測(cè)量下井油管的長(zhǎng)度一直是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，也開(kāi)展了許多研究工作。到目前為止主要有單管測(cè)量和連續(xù)管測(cè)量?jī)煞N方案。單管測(cè)量，即是在地面上測(cè)量每根油管的長(zhǎng)度，再通過(guò)累計(jì)的方法確定下井油管的長(zhǎng)度，主要有“皮尺測(cè)量法”和“激光測(cè)量法”兩種。這兩種方法不僅本身存在各種缺欠，而且無(wú)法解決累積誤差的問(wèn)題，也不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線測(cè)量。連續(xù)管測(cè)量，即是在井架上安裝某種測(cè)量裝置，用其對(duì)下井油管長(zhǎng)度進(jìn)行在線測(cè)量。由于這些在線測(cè)量裝置皆存在各種問(wèn)題，均未能得到有效的推廣應(yīng)用，因此，到目前為止，油田上仍主要采用傳統(tǒng)的人工拉皮尺的方法來(lái)測(cè)量油管長(zhǎng)度。顯然，這種現(xiàn)有的技術(shù)方案難以滿足油田高效、穩(wěn)產(chǎn)的生產(chǎn)需要。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)，該種系統(tǒng)利用激光多普勒效應(yīng)測(cè)量運(yùn)動(dòng)油管的瞬時(shí)速度，既可以避免累積誤差又能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)，包括エ業(yè)用控制計(jì)算機(jī)，其特征在于所述在線測(cè)量系統(tǒng)還包括半導(dǎo)體激光器LD、分路器、兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡1、2，散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌、光電接收器、濾波器以及信號(hào)放大器；其中，所述半導(dǎo)體激光器通過(guò)單模光纖輸出激光束至分路器，由所述分路器分成的兩束激光由光纖傳輸后，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡射出，所述射出端作為油管測(cè)量光信號(hào)輸出端；沿前述油管測(cè)量光信號(hào)輸出端的反方向依次固定有散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌和光電接收器；所述光電接收器的輸出端連接至濾波器的信號(hào)輸入端，所述濾波器的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)放大器的正輸入端，由所述信號(hào)放大器輸出的放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述エ業(yè)用控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述光電接收器采用71D101-CR131型光電倍增管，配置71P1100高
壓穩(wěn)壓電源。本實(shí)用新型具有如下有益效果該種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，當(dāng)油管通過(guò)測(cè)量區(qū)時(shí)，光束在運(yùn)動(dòng)的油管表面發(fā)生散射，此散射光包含了多普勒頻移信號(hào)，無(wú)論探測(cè)器擺在何處，只要兩束入射光線的夾角不變，得到的多普勒頻移都是相同的。由于激光波長(zhǎng)已知，只要能確定多普勒頻移及兩光束的夾角，便可計(jì)算出物體的運(yùn)動(dòng)速度V，這樣，通過(guò)求和方式即可計(jì)算出油管下井的長(zhǎng)度，即對(duì)采集的信號(hào)做1024點(diǎn)的快速傅里葉變換便可得到多普勒頻移，進(jìn)而得到油管的瞬時(shí)速度，再通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟件就可以計(jì)算出油管已經(jīng)下放的總長(zhǎng)度。因此，利用本種測(cè)量系統(tǒng)，既可以避免累積誤差又能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。另外，在本案中，采用小孔光闌可以防止測(cè)量區(qū)域邊緣或測(cè)量區(qū)域以外的雜散光進(jìn)入光電倍增管，取得較好的測(cè)量效果。


圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明由圖I所示，該種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)，包括 一個(gè)エ業(yè)用控制計(jì)算機(jī)，另外，所述在線測(cè)量系統(tǒng)還包括半導(dǎo)體激光器、分路器、兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡、散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌、光電接收器、濾波器以及信號(hào)放大器；其中，所述半導(dǎo)體激光器通過(guò)單模光纖輸出激光束至分路器，由所述分路器分成的兩束激光由光纖傳輸后，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡射出，所述射出端作為油管測(cè)量光信號(hào)輸出端；沿前述油管測(cè)量光信號(hào)輸出端的反方向依次固定有散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌和光電接收器；所述光電接收器的輸出端連接至濾波器的信號(hào)輸入端，所述濾波器的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)放大器的正輸入端，由所述信號(hào)放大器輸出的放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述エ業(yè)用控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述光電接收器采用71D101-CR131型光電倍增管，配置71P1100高壓穩(wěn)壓電源。利用K66S03F-0. 04W型單模光纖輸出同軸封裝的半導(dǎo)體激光器組件,它可以連續(xù)發(fā)射穩(wěn)定的單模激光，=660 nm，輸出功率40 mW。此組件具有能量穩(wěn)定、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。應(yīng)用本種測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，光電倍增管將含有多普勒頻移的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，先經(jīng)低通濾波器，消除高頻干擾，提高其信噪比，再通過(guò)前置放大電路，將信號(hào)放大到一定的幅度，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送入計(jì)算機(jī)。對(duì)采集的信號(hào)做1024點(diǎn)的快速傅里葉變換便可得到多普勒頻移，進(jìn)而得到油管的瞬時(shí)速度，再通過(guò)軟件計(jì)算油管下放的總長(zhǎng)度ム本系統(tǒng)可以概括為由光學(xué)測(cè)量部分、光電轉(zhuǎn)換與信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)和光開(kāi)關(guān)等四部分組成，前面部分很容易集成為ー個(gè)體積小、適應(yīng)于各種環(huán)境的儀器，加之多普勒測(cè)速的高精確性，因此將本系統(tǒng)安裝于鉆井現(xiàn)場(chǎng)后，具有安裝簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，以及測(cè)量精度高等特點(diǎn)，同時(shí)，還可以解決油管在下放過(guò)程中由于套扣連接不準(zhǔn)而影響總長(zhǎng)度測(cè)量精度的問(wèn)題。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)，包括工業(yè)用控制計(jì)算機(jī)，其特征在于所述在線測(cè)量系統(tǒng)還包括半導(dǎo)體激光器、分路器、兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡、散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌、光電接收器、濾波器以及信號(hào)放大器；其中，所述半導(dǎo)體激光器通過(guò)單模光纖輸出激光束至分路器，由所述分路器分成的兩束激光由光纖傳輸后，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡射出，所述射出端作為油管測(cè)量光信號(hào)輸出端；沿前述油管測(cè)量光信號(hào)輸出端的反方向依次固定有散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌和光電接收器；所述光電接收器的輸出端連接至濾波器的信號(hào)輸入端，所述濾波器的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)放大器的正輸入端，由所述信號(hào)放大器輸出的放大信號(hào)經(jīng)過(guò)所述工業(yè)用控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述光電接收器采用71D101-CR131型光電倍增管，配置71P1100高壓穩(wěn)壓電源。
專利摘要一種連續(xù)油管長(zhǎng)度激光多普勒在線測(cè)量系統(tǒng)。主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的測(cè)量油管下放深度的裝置無(wú)法解決累積誤差以及不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線測(cè)量的問(wèn)題。其特征在于所述系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器、分路器、分路會(huì)聚透鏡、散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌、光電接收器、濾波器以及信號(hào)放大器；半導(dǎo)體激光器通過(guò)單模光纖輸出激光束至分路器，由分路器分成的兩束激光由光纖傳輸后，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)分路會(huì)聚透鏡射出，所述射出端作為油管測(cè)量光信號(hào)輸出端；沿油管測(cè)量光信號(hào)輸出端的反方向依次固定有散射光會(huì)聚透鏡、小孔光闌和光電接收器；光電接收器輸出的信號(hào)經(jīng)濾波放大后輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用激光多普勒效應(yīng)測(cè)量，可避免累積誤差和實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/04GK202442691SQ201220006730
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉麗群, 劉松江, 張華 , 王明吉 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)