基于管壁振动频率特性的光纤流量监测系统

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1、基于管壁振动频率特性的光纤流量监测系统摘要：为提高石油生产中原油采收率，需对原油采集时的流量进行实时监测。提出一种基于管壁振动频率的光纤流量监测系统，通过对缠绕在油管外壁的传感光纤感应流体经过管壁时由揣流产生的振动，从而实现流量监测。通过实验总结出管壁的振动频率特性，并在此频率特性范围内确定出平均流量与管壁振动加速度脉动值的标准方差的量化关系，求解出相应的流量。关键词：石油生产；流量；光纤；満流；振动中图分类号：TN253文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2015.02.003Studyofopticalfiberfluidflowmo

2、nitoringsystemusingpipevibrationfrequencycharacteristicLIUXiaohuil,LIUSuxiang2，SHANGYingl，WANGChangl(l.KeyLaboratoryofOpticalFiberSensingTechnologyofShandongProvince,LaserInstituteofShandongAcademyofSciences，基于管壁振动频率特性的光纤流量监测系统摘要：为提高石油生产中原油采收率，需对原油采集时的流量进行实时监测。提出一种基于管壁振动频率的光纤流量监测系统，通过对缠绕在

3、油管外壁的传感光纤感应流体经过管壁时由揣流产生的振动，从而实现流量监测。通过实验总结出管壁的振动频率特性，并在此频率特性范围内确定出平均流量与管壁振动加速度脉动值的标准方差的量化关系，求解出相应的流量。关键词：石油生产；流量；光纤；満流；振动中图分类号：TN253文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2015.02.003StudyofopticalfiberfluidflowmonitoringsystemusingpipevibrationfrequencycharacteristicLIUXiaohuil,LIUSuxiang2，SH

4、ANGYingl，WANGChangl(l.KeyLaboratoryofOpticalFiberSensingTechnologyofShandongProvince,LaserInstituteofShandongAcademyofSciences，Jinan250014,China；2.ShandongAcademyofSciences，Jinan250014，China)Abstract：Fluidflowisanextremelyimportantparameterintheoilproductionfield.Realtimemonitoringoffluid

5、flowparameterprovidesascientificbasisforincreasingreservoirrecovery.Anopticalfiberfluidflowmonitoringsystembasedonpipevibrationfrequencycharacteristicisproposed.Thevibrationofthepipeisinducedbyturbulentflowwhenfluidflowpassesthroughthepipe.Thefiberopticsensorswrappedaroundthepipeoutsideth

6、ewallareusedtodetectthevibrationinformation.Thefrequencycharacteristicsofthevibrationofthepipearesummarized.Thentherelationshipbetweenmeanflowrateandstandarddeviationofthevibrationofthepipeinducedbyturbulenceisdetermined.Keywords：oilproduction；fluidflow；fiberoptic；turbulentflow；vibration引

7、言石油生产中，流量是油气井下的重要物理量，实时流量监测能够为提高原油采收率提供可靠的科学依据。石油工业中被测流体的成分复杂，流态多种多样，工作现场的条件十分恶劣，传统电子传感器在井下恶劣环境诸如高压、高温、腐蚀、电磁干扰下无法正常工作。与传统电子传感器比较，光纤流量传感器具有如下优点：（1）灵敏度高，动态范围广，准确性高；（2）易于远距离测量；（3）耐高压高温，电气绝缘性好，抗电磁干扰，安全可靠；（4）体积小，质量轻，集传感与传输于一体［15］。本文利用湍流诱发振动特性以及光的相位特性，提出了一种光纤流量监测系统，该系统的光信