式的技術(shù)效果是：如此設(shè)置，其耐腐蝕性好、高溫強度優(yōu)良、加工硬化性 好、剛性穩(wěn)定、彈性范圍大、應變能力強、反應靈敏，進一步保證了油氣井的總流量精度。其 它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一或二相同。
【具體實施方式】 [0034] 五：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種井下光纖渦街 流量計的中性軸10是316L不銹鋼制作的片狀結(jié)構(gòu)。
[0035] 本實施方式的技術(shù)效果是：如此設(shè)置，其耐腐蝕性好、高溫強度優(yōu)良、加工硬化性 好、剛性穩(wěn)定、彈性范圍大、應變能力強、反應靈敏。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一 或二相同。
【具體實施方式】 [0036] 六：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種井下光纖渦街 流量計的探頭8的外側(cè)壁與通孔7的內(nèi)側(cè)壁之間通過膠密封連接。其它組成及連接關(guān)系與 一或二相同。
【具體實施方式】 [0037] 七：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種井下光纖渦街 流量計的光纖光柵11的中心波長的取值范圍為1525nm~1605nm，光纖光柵11的外部涂敷 耐高溫材料。其它組成及連接關(guān)系與一或二相同。
【具體實施方式】 [0038] 八：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種井下流量測量 方法的具體步驟如下：
[0039] 步驟一、計算流量：其中漩渦頻率與流經(jīng)渦街發(fā)生體12兩側(cè)的平均流速之間關(guān) 系可表不為：
[0040] f = SrVd ①，
[0041] 公式①中f表示漩渦頻率表示斯特勞哈爾數(shù)，U 1表示渦街發(fā)生體12兩側(cè)的平 均流速，d表示渦街發(fā)生體12迎流面的寬度；
[0042] 根據(jù)流體連續(xù)性定理：
[0043] 1^= U/m ②，
[0044] 公式②中U表示測量管內(nèi)的平均流速，m表示渦街發(fā)生體12兩側(cè)弓形面積與管道 橫截面面積之比；
[0045] 由公式①和②得：
[0046] f = SrU/md ③，
[0047] 測量管內(nèi)瞬時體積流量為qv，單位為m3/s，則：
[0049] 由公式④可得出流量與漩渦的頻率關(guān)系，公式④中D表示測量管內(nèi)徑；
[0050] 步驟二、計算光纖光柵11的布拉格波長：
[0051] λΒ= 2neffA ⑤，
[0052] 公式⑤中neff表示有效折射率，Λ表示柵距；
[0053] 當外界環(huán)境變化時，柵距Λ和纖芯模的有效折射率nrff (光彈效應）會變化，公式 ⑤則變?yōu)椋?br>[0054] Δ λΒ= Κ Δ ε ⑥
[0055] 公式⑥中Κ是靈敏度，Λ ε是光纖光柵受到應變的變化量。
[0056] 當渦街以頻率f不斷擊打探頭8兩側(cè)扁平部分時，帶動中性軸10上粘有光纖光柵 11的一側(cè)不斷拉伸和壓縮，這種拉伸和壓縮導致光纖光柵11受到周期性的拉應變和壓應 變，導致布拉格波長也以頻率f產(chǎn)生波長最大值和波長最小值，由光纖光柵解調(diào)儀13解調(diào) 出波長值，再用軟件將波長最大值、最小值在一定時間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)算出來得到頻率，進而 算出流量。
[0057] 工作原理
[0058] 本發(fā)明的井下光纖渦街流量計，將渦街發(fā)生體12焊接到中心管2內(nèi)，將渦街檢測 元件探頭的扁平部分插入中心管2內(nèi)，當流體垂直渦街發(fā)生體迎流面流入時，漩渦從發(fā)生 體12兩邊交替分離，伴隨產(chǎn)生的交變升力作用到探頭的扁平部分上，封裝在圓柱體腔內(nèi)的 片狀中性軸兩側(cè)分別受到周期性的拉伸應力和壓縮應力，使中性軸10兩側(cè)周期性的產(chǎn)生 伸長變形和壓縮變形，粘貼于中性軸10 -側(cè)的光纖光柵11產(chǎn)生協(xié)同變形，光纖光柵產(chǎn)生波 長漂移，光纖光柵的反射光攜帶波長漂移信息到達光纖光柵解調(diào)儀，最后通過光纖光柵解 調(diào)儀測量獲得光纖光柵11的波長漂移量，再用軟件將波長最大值、最小值在一定時間t內(nèi) 出現(xiàn)的次數(shù)算出來就得到了頻率，進而獲得流體的流量。
【主權(quán)項】
1. 一種井下光纖渦街流量計，它包括光纖光柵解調(diào)儀（13)，其特征在于：所述一種井 下光纖渦街流量計還包括殼體（1)、中心管（2)、上接頭（4)、下接頭（5)、鎧裝光纜（6)、探頭 (8)、壓板（9)、中心軸（10)、光纖光柵（11)和渦街發(fā)生體（12)，上接頭（4)、中心管（2)、下 接頭（5)由上至下依次連接，外殼（1)套裝在中心管（2)的外側(cè)壁上，渦街發(fā)生體（12)設(shè) 置在中心管（2)內(nèi)，中心管（2)外側(cè)壁的中部開有通孔（7)，探頭（8)通過壓板（9)安裝在 通孔（7)內(nèi)，中性軸（10)插裝在探頭⑶內(nèi)，光纖光柵（11)設(shè)置在中性軸（10)內(nèi)，鎧裝光 纜（6)的一端與光纖光柵（11)連接，鎧裝光纜（6)的另一端與光纖光柵解調(diào)儀（13)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：所述一種井下光纖渦 街流量計還包括兩個第一密封圈（3-1)和兩個第二密封圈（3-2)，上接頭（4)與殼體（1)上 端連接處設(shè)有兩個第一密封圈（3-1)，下接頭（5)與殼體（1)下端連接處設(shè)有兩個第二密封 圈（3-2) 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：渦街發(fā)生體（12) 的橫截面為等腰三角形去掉三個角后的多邊形，渦街發(fā)生體（12)是316L不銹鋼制作的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：探頭⑶的內(nèi)部 為圓柱形腔體，探頭（8)的下部為扁平狀，探頭（8)是由316L不銹鋼制作的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：中性軸（10)是 316L不銹鋼制作的片狀結(jié)構(gòu)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：探頭⑶的外側(cè) 壁與通孔（7)的內(nèi)側(cè)壁之間通過膠密封連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種井下光纖渦街流量計，其特征在于：光纖光柵（11)的 中心波長的取值范圍為1525nm~1605nm，光纖光柵（11)的外部涂敷耐高溫材料。8. -種利用權(quán)利要求1所述光纖渦街流量計進行井下流量測量的方法，其特征在于： 所述一種井下流量測量方法的具體步驟如下： 步驟一、計算流量：其中漩渦頻率與流經(jīng)渦街發(fā)生體（12)兩側(cè)的平均流速仏之間關(guān)系 可表示為： f = SrU1Zd ①， 公式①中f表示漩渦頻率，S1^表示斯特勞哈爾數(shù)，U 1表示渦街發(fā)生體（12)兩側(cè)的平均 流速，d表示渦街發(fā)生體（12)迎流面的寬度； 根據(jù)流體連續(xù)性定理： U1= U/m ②， 公式②中U表示測量管內(nèi)的平均流速，m表示渦街發(fā)生體（12)兩側(cè)弓形面積與管道橫 截面面積之比； 由公式①和②得： f = SrU/md ③， 測量管內(nèi)瞬時體積流量為qv，單位為m3/s，則：由公式④可得出流量與漩渦的頻率關(guān)系，公式④中D表示測量管內(nèi)徑； 步驟二、計算光纖光柵（11)的布拉格波長：公式⑤中nrff表示纖芯模的有效折射率，Λ表示柵距； 當外界環(huán)境變化時，柵距Λ和纖芯模的有效折射率neff (光彈效應）會變化，公式⑤則 變?yōu)椋篒 公式⑥中K是靈敏度，△ ε是光纖光柵受到應變的變化量，當渦街以頻率f不斷擊打 探頭（8)兩側(cè)扁平部分時，帶動中性軸（10)上粘有光纖光柵（11)的一側(cè)不斷拉伸和壓縮， 這種拉伸和壓縮導致光纖光柵（11)受到周期性的拉應變和壓應變，導致布拉格波長也以 頻率f產(chǎn)生波長最大值和波長最小值，由光纖光柵解調(diào)儀（13)解調(diào)出波長值，再用軟件將 波長最大值、最小值在一定時間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)算出來得到頻率，進而算出流量。
【專利摘要】一種井下光纖渦街流量計及井下流量測量方法，它涉及一種光纖渦街流量計及流量測量方法，具體涉及一種井下光纖渦街流量計及井下流量測量方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有光纖流量計中存在光纖受流體腐蝕影響和測量元件影響管道內(nèi)流場、流量而導致的測量精度較低、穩(wěn)定性較差，以及現(xiàn)有流量計結(jié)構(gòu)復雜，在高溫高壓高腐蝕環(huán)境下無法使用的問題。本發(fā)明的上接頭、中心管、下接頭由上至下依次連接，外殼套裝在中心管的外側(cè)壁上，渦街發(fā)生體設(shè)置在中心管內(nèi)，中心管外側(cè)壁的中部開有通孔，探頭通過壓板安裝在通孔內(nèi)，中性軸插裝在探頭內(nèi)，光纖光柵設(shè)置在中性軸內(nèi)，鎧裝光纜的一端與光纖光柵連接，鎧裝光纜的另一端與光纖光柵解調(diào)儀連接。本發(fā)明用于油田設(shè)備領(lǐng)域。
【IPC分類】G01F1/32
【公開號】CN105352558
【申請?zhí)枴緾N201510696328
【發(fā)明人】張洪濤, 張廣玉, 王振龍, 宋文平, 李隆球, 劉麗麗
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月22日