齐鲁工业大学（山东省科学院） 激光研究所,济南 250104
针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境,现有井下测量设备复杂,需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率测量的问题,设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料,利用气相和液相对光的折射率不同,通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相,从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。
光纤传感 光纤探针 三相流 相含率 optical sensing and sensors optical fiber probe three-phase flow phase holdup
1 矿冶科技集团有限公司，北京 100160
2 黑龙江紫金铜业有限公司，齐齐哈尔 161041
将600目(23 μm)和1 000目(13 μm)煤系偏高岭土按照0%、5%、10%、15%(质量分数)的掺量分别掺入混凝土，通过强度测试、XRD、TG-DTG、SEM-EDS和氮吸附试验等研究了煤系偏高岭土细度和掺量对混凝土力学性能和微观结构的影响。结果表明：偏高岭土的掺入显著提高了混凝土的力学性能，当偏高岭土细度为1 000目、掺量为15%时，混凝土的抗压强度最大，90 d抗压强度达到了81 MPa；水化产物主要由氢氧化钙、钙矾石、类水滑石及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶等组成，掺入偏高岭土并未改变水化产物种类，但是增加了水化产物中C-S-H凝胶的产生量，同时降低了氢氧化钙的含量。偏高岭土与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化生成C-S-H凝胶，提高混凝土致密性，这是偏高岭土能够增强混凝土力学性能的主要原因。
煤系偏高岭土 混凝土 力学性能 水化产物 微观结构 火山灰反应 coal-series metakaolin concrete mechanical property hydration product microstructure pozzolanic reaction
1 中国石油化工集团公司胜利油田分公司，山东 东营 257000
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250014
研制了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）和非本征法布里-珀罗干涉仪（EFPI）的高精度井下长期在线温度压力监测系统。该系统通过EFPI的腔长变化监测压力，通过FBG的波长变化监测温度，同时实现对压力的温度补偿。标定结果表明，该系统的压力测量范围为0.1~42 MPa，压力灵敏度为203.8 nm/MPa，精度为±0.05%F.S（F.S表示满量程），压力分辨率达到0.0007 MPa。将该系统在胜利油田桩西某生产井进行了工程示范，实时监测井下温度和压力5个月。结果表明，该系统能反映油井生产状态，实现重要参数的在线监测，对提高油气采收率具有重要指导意义。
光纤光学 光纤布拉格光栅 非本征法布里-珀罗干涉仪 压力 温度 在线监测 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1706006
齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院激光研究所, 济南 250000
针对油气井下油气水三相流的持气率测量, 设计开发了一种高可靠性的光纤探针。探针敏感探头采用锥形蓝宝石结构, 蓝宝石敏感探头与过渡管, 以及过渡管与保护套管间均采用金基焊料焊接密封。对研制的光纤探针进行了可靠性实验和油气水三相流持气率测试, 结果表明, 该光纤探针可以承受高温(150℃)、高压(100MPa)环境, 具有较高可靠性。管柱内的油气水三相流呈段塞流型, 持气率为46%。该研究验证了光纤探针应用于油气井持气率测量的可行性, 为后续的工程应用推广提供了理论依据和实际指导。
光纤探针 持气率 三相流 油气井 optical fiber probe void fraction three-phase flow oil and gas wells
Author Affiliations
Abstract
Laser Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250103, China
A fiber Bragg grating (FBG) and Fabry–Perot (FP) cavity cascaded fiber sensing system was manufactured for temperature and pressure sensing. Temperature sensing as high as 175°C was performed by an FBG for the linear variation of an FBG wavelength with temperature. After the temperature was sensed, the demodulation system can find the original FP cavity length and its pressure and cavity length correlation coefficient; thus, the ambient pressure would be calculated. The sensing pressure can be as high as 100 MPa with a repeatability of 1/10,000 and high stability. This kind of fiber sensor has been used in the Shengli Oil Field.
060.2370 Fiber optics sensors 060.3735 Fiber Bragg gratings 050.2230 Fabry-Perot Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 040603
