[實用新型]稠油熱采井濕蒸汽溫度、壓力、干度一體化測量裝置

有效

• 申請號: 201520255499.0
• 申請日: 2015-04-25
• 公開（公告）號: CN204627583U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 汪發美;呂靖薇;李偉;楊琳;劉超;牟海維
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07;E21B43/24
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

技術領域：

本實用新型涉及的是測量井下蒸汽物理參數的裝置，具體涉及的是稠油熱采井濕蒸汽溫度、壓力、干度一體化測量裝置。

背景技術：

我國陸上稠油資源主要以注入高溫高壓蒸汽方式開采。及時準確了解和掌握注汽剖面蒸汽的在線特性和狀況對于提高稠油采收率，具有重要的現實意義。化學采用分析法是測量蒸汽干度最常用的方法，具有測試方便、速度快等優點，但受測試環境的影響，干度測量準確度低，給實際生產帶來很大誤差。中子雖然具有靈敏度高的優點，但中子輻射易對人體造成傷害，使其應用前景受到極大限制。目前，我國井下蒸汽干度的測量方法主要是通過測定環境溫度、壓力和蒸汽的折射率，利用國際蒸汽協會的數據資料進行比對，獲得干度值。但是，在實際測量中，蒸汽的折射率測量精度低、誤差大，導致蒸汽干度與實際偏差較大，不能為油田開采提供有效的指導。因此，探索可準確測量蒸汽的折射率，既對蒸汽干擾小，抗電磁干擾，亦能耐受油井的惡劣環境，靈敏度高，響應快和在線測量的新型測量方法，一直是干度測量方面的核心問題和關鍵技術。

近年來，隨著我國石油需求的不斷攀升和常規石油資源過度開采與消耗的不斷加劇，以稠油為代表的非常規石油資源因其儲量巨大、分布集中、開采技術日趨完善等特點成為油田開發的重要領域之一。針對稠油油藏的地質特征，我國主要采用注蒸汽熱采方法對其開采。在熱采過程中，蒸汽品質與電力、燃料消耗以及采收率等重大經濟效益問題密切相關，使得蒸汽干度成為稠油熱采作業環節極為重要的參數，日益受到重視。但在生產實際中，大多數油田采用人工取樣方法測量蒸汽干度，不能及時有效反映井下注蒸汽狀況，嚴重制約了注汽方案的優化和調整。

所謂干度，是指每千克濕蒸汽中含有干蒸汽的質量百分數。目前，勝利油田、遼河油田、河南油田、新疆油田主要采用人工取樣化驗的方法測量蒸汽干度，存在操作間隔時間過長，井下注蒸汽狀況難以及時獲取等缺點。針對此核心問題，中國石油大學、西南石油大學、西安石油大學、長江大學和東北石油大學等高校及科研單位近年來主要圍繞電容法、冷凝法、超聲法、光學反射法開展蒸汽干度傳感測試研究，取得了較顯著的研究成果。然而，這些方法大多針對地面蒸汽發生系統，少數進行井下蒸汽干度測量的方法尚存在誤差大、響應慢以及抗干擾能力差等嚴重缺陷，距離現場實際應用差距較大。

傳統的電容法、光學反射率法及微波法等除分別存在響應慢，耐高溫高壓能力差，不能實時在線檢測等缺陷外，大尺寸的傳感結構對測試環境擾動較大，使得溫度和壓力測量結果不準確亦是造成干度誤差較大的主要原因。因此，探尋溫度、壓力和干度一體化的高靈敏度傳感測試系統（方法）成為解決干度問題的關鍵。

發明內容：

本實用新型的目的是提供稠油熱采井濕蒸汽溫度、壓力、干度一體化測量裝置，這種稠油熱采井濕蒸汽溫度、壓力、干度一體化測量裝置用于解決目前井下蒸汽干度測量的方法尚存在缺陷，距離現場實際應用差距較大的問題。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：這種稠油熱采井濕蒸汽溫度、壓力、干度一體化測量裝置包括寬帶光源、光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器、傾斜光纖光柵傳感器、光譜解調儀、數據采集卡、電腦，第一光耦合器的兩個輸出端分別連接光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器和傾斜光纖光柵傳感器，光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器連接到第二光耦合器的一個輸入端，傾斜光纖光柵傳感器連接到第二光耦合器的另一個輸入端，第二光耦合器的輸出端連接光譜解調儀，光譜解調儀連接數據采集卡，數據采集卡連接電腦。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型利用光纖傳感技術易于集成化的特點，將光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器和傾斜光纖光柵傳感器集成在一起，進行濕蒸汽溫度、壓力和干度一體化測量，利用光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器（Photonic?Crystal?Fiber?Surface?Plasmon?Resonance，SP）確定濕蒸汽的折射率；同時利用傾斜光纖光柵傳感器(Tilted?Fiber?Bragg?Grating，TFBG)原位測量濕蒸汽的溫度和壓力，然后結合現有技術中利用電腦計算相關熱力學參數的方法，求得干度，為準確了解稠油熱采注蒸汽井的注汽狀況，優化開采方案，科學規劃生產及提高采收率提供新方法，距離現場實際應用差距較小。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是光子晶體光纖表面等離子體共振傳感器結構示意圖。