0 引言

随着深层石油勘探的快速发展，具有复杂孔喉特征的低渗透储层稳步增加[1]，一般通过注水来维持储层的压力，以提高石油开发效率[2]。因此，准确检测注水井中温度、压力和流量显得尤为重要和紧迫。目前，国内外研究人员已经对温度和压力传感器进行了大量研究，但对流量传感器的报道较少。传统的电类流量传感器难以在井下170 °C或更高温度下稳定工作，具有易燃和爆炸的缺点。此外，井下的电磁干扰会显著严重电类传感器的可靠性[3-4]。光纤布喇格光栅（FBG）传感器具有灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易于实现准分布等优点[5-10]，可用于井中分层流体流量的测量。FBG流量传感器（用于流量测量的FBG传感器）主要有差压式[11]、靶式[12]、热线式[13]3种。其中，差压式流量传感器的取压管与传感元件安装在管路外部[14-15]，不便在井内安装；热线式流量传感器需要安装热源[16-18]，降低了FBG的安全特性，且该传感器适用于小流量测量，不适用于注水井中的大流量测量；靶式传感器具有测量范围大、耐高压和抗振性好的特点，适用于注水井中的流量监测。但是，由于注水井内的过流通道的直径只有23 mm左右，靶式流量传感器的悬臂长度可达50 mm，只能在管道上安装凸台或薄壁圆筒来容纳悬臂梁[19-22]，导致在注水井下安装和维护传感器的难度大、成本高。

本文提出一种基于杠杆-铰链结构的靶式FBG流量传感器，显著缩小传感器尺寸，且无需安装额外的容纳装置，可直接安装在注水井中。

5 结束语

本文提出了一种基于杠杆-铰链结构的靶式FBG流量传感器。该传感器通过监测杠杆输出端位移引起的FBG应变来获得流量值。这种结构不仅可以避免FBG发生啁啾而且明显缩小了传感器的尺寸。该传感器通过差动结构提高了流量分辨率，并具有低启动的特点。当流量为0~4300 L/h时，流量分辨率为0.039 L/s。此外，该传感器可以同时测量流体流量和温度，其温度灵敏度为17.94 pm/℃。如果将多个传感器组成准分布式传感器阵列，则可以同时监测注水井中分层流体的流量和温度。