专利名称：连续油管长度激光多普勒在线测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种应用于油田生产领域中用来测试油管下放深度的装置。
背景技术：
在石油生产过程中，下井油管长度的測量对及时掌握生产 进度、调整生产エ艺，以及精确定位抽油泵、射孔设备等在井下的位置都是十分重要的，尤其对连续管钻井更是不可或缺的。自油田开发以来，如何精确测量下井油管的长度一直是人们普遍关心的问题，也开展了许多研究工作。到目前为止主要有单管测量和连续管測量两种方案。单管测量，即是在地面上测量每根油管的长度，再通过累计的方法确定下井油管的长度，主要有“皮尺測量法”和“激光測量法”两种。这两种方法不仅本身存在各种缺欠，而且无法解决累积误差的问题，也不能实现连续在线測量。连续管測量，即是在井架上安装某种测量装置，用其对下井油管长度进行在线测量。由于这些在线测量装置皆存在各种问题，均未能得到有效的推广应用，因此，到目前为止，油田上仍主要采用传统的人工拉皮尺的方法来測量油管长度。显然，这种现有的技术方案难以满足油田高效、稳产的生产需要。
发明内容为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种连续油管长度激光多普勒在线測量系统，该种系统利用激光多普勒效应測量运动油管的瞬时速度，既可以避免累积误差又能够实现在线测量，具有较强的实用性。本实用新型的技术方案是该种连续油管长度激光多普勒在线測量系统，包括エ业用控制计算机，其特征在于所述在线測量系统还包括半导体激光器LD、分路器、两个分路会聚透镜1、2，散射光会聚透镜、小孔光阑、光电接收器、滤波器以及信号放大器；其中，所述半导体激光器通过单模光纤输出激光束至分路器，由所述分路器分成的两束激光由光纤传输后，分别经过两个分路会聚透镜射出，所述射出端作为油管測量光信号输出端；沿前述油管測量光信号输出端的反方向依次固定有散射光会聚透镜、小孔光阑和光电接收器；所述光电接收器的输出端连接至滤波器的信号输入端，所述滤波器的信号输出端连接至信号放大器的正输入端，由所述信号放大器输出的放大信号经过所述エ业用控制计算机内的A/D转换器转换后，输入到计算机内的数据采集系统。具体实现时，所述光电接收器采用71D101-CR131型光电倍增管，配置71P1100高
压稳压电源。本实用新型具有如下有益效果该种连续油管长度激光多普勒在线測量系统在应用时，当油管通过测量区时，光束在运动的油管表面发生散射，此散射光包含了多普勒频移信号，无论探测器摆在何处，只要两束入射光线的夹角不变，得到的多普勒频移都是相同的。由于激光波长已知，只要能确定多普勒频移及两光束的夹角，便可计算出物体的运动速度V，这样，通过求和方式即可计算出油管下井的长度，即对采集的信号做1024点的快速傅里叶变换便可得到多普勒频移，进而得到油管的瞬时速度，再通过计算机内的软件就可以计算出油管已经下放的总长度。因此，利用本种测量系统，既可以避免累积误差又能够实现在线测量，具有较强的实用性。另外，在本案中，采用小孔光阑可以防止測量区域边缘或测量区域以外的杂散光进入光电倍增管，取得较好的測量效果。
图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步说明由图I所示，该种连续油管长度激光多普勒在线測量系统，包括 一个エ业用控制计算机，另外，所述在线測量系统还包括半导体激光器、分路器、两个分路会聚透镜、散射光会聚透镜、小孔光阑、光电接收器、滤波器以及信号放大器；其中，所述半导体激光器通过单模光纤输出激光束至分路器，由所述分路器分成的两束激光由光纤传输后，分别经过两个分路会聚透镜射出，所述射出端作为油管測量光信号输出端；沿前述油管測量光信号输出端的反方向依次固定有散射光会聚透镜、小孔光阑和光电接收器；所述光电接收器的输出端连接至滤波器的信号输入端，所述滤波器的信号输出端连接至信号放大器的正输入端，由所述信号放大器输出的放大信号经过所述エ业用控制计算机内的A/D转换器转换后，输入到计算机内的数据采集系统。具体实现时，所述光电接收器采用71D101-CR131型光电倍增管，配置71P1100高压稳压电源。利用K66S03F-0. 04W型单模光纤输出同轴封装的半导体激光器组件,它可以连续发射稳定的单模激光，=660 nm，输出功率40 mW。此组件具有能量稳定、体积小、结构简单、功率高、成本低等优点，可以适应油田生产现场的恶劣环境。应用本种测量系统时，光电倍增管将含有多普勒频移的光信号转换成电信号，先经低通滤波器，消除高频干扰，提高其信噪比，再通过前置放大电路，将信号放大到一定的幅度，然后经数据采集系统送入计算机。对采集的信号做1024点的快速傅里叶变换便可得到多普勒频移，进而得到油管的瞬时速度，再通过软件计算油管下放的总长度ム本系统可以概括为由光学測量部分、光电转换与信号处理、计算机和光开关等四部分组成，前面部分很容易集成为ー个体积小、适应于各种环境的仪器，加之多普勒测速的高精确性，因此将本系统安装于钻井现场后，具有安装简便、适应性強、抗干扰能力強，以及測量精度高等特点，同时，还可以解决油管在下放过程中由于套扣连接不准而影响总长度測量精度的问题。
权利要求1.一种连续油管长度激光多普勒在线测量系统，包括工业用控制计算机，其特征在于所述在线测量系统还包括半导体激光器、分路器、两个分路会聚透镜、散射光会聚透镜、小孔光阑、光电接收器、滤波器以及信号放大器；其中，所述半导体激光器通过单模光纤输出激光束至分路器，由所述分路器分成的两束激光由光纤传输后，分别经过两个分路会聚透镜射出，所述射出端作为油管测量光信号输出端；沿前述油管测量光信号输出端的反方向依次固定有散射光会聚透镜、小孔光阑和光电接收器；所述光电接收器的输出端连接至滤波器的信号输入端，所述滤波器的信号输出端连接至信号放大器的正输入端，由所述信号放大器输出的放大信号经过所述工业用控制计算机内的A/D转换器转换后，输入到计算机内的数据采集系统。
2.根据权利要求I所述的连续油管长度激光多普勒在线测量系统，其特征在于所述光电接收器采用71D101-CR131型光电倍增管，配置71P1100高压稳压电源。
专利摘要一种连续油管长度激光多普勒在线测量系统。主要解决现有技术中存在的测量油管下放深度的装置无法解决累积误差以及不能实现连续在线测量的问题。其特征在于所述系统包括半导体激光器、分路器、分路会聚透镜、散射光会聚透镜、小孔光阑、光电接收器、滤波器以及信号放大器；半导体激光器通过单模光纤输出激光束至分路器，由分路器分成的两束激光由光纤传输后，分别经过两个分路会聚透镜射出，所述射出端作为油管测量光信号输出端；沿油管测量光信号输出端的反方向依次固定有散射光会聚透镜、小孔光阑和光电接收器；光电接收器输出的信号经滤波放大后输入到数据采集系统。本系统利用激光多普勒效应测量，可避免累积误差和实现在线测量。
文档编号G01B11/04GK202442691SQ201220006730
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者刘丽群, 刘松江, 张华 , 王明吉 申请人:东北石油大学