隔膜平衡式流體溫度傳感器的製作方法

2023-06-01 19:01:41 2

專利名稱：隔膜平衡式流體溫度傳感器的製作方法
技術領域：
:本實用新型涉及一種油井溫度傳感器，尤其是一種隔膜平衡式流體溫度傳感器。
背景技術：
:當原油開採遇到超深井、注蒸汽井、火驅井等熱採工藝時，井下溫度、壓力數據是針對性制定提高採收率工藝的最重要依據，至今無法實現同時動態監測。目前國內外現有的各種相關技術中，毛細管井下壓力測試技術只能獲取壓力數據；電子和光道纖維測試技術不能滿足耐熱要求，且存在信號漂移修補問題，不能真實反映井下溫壓值；真空保溫投擲式井下溫壓測試技術，不能實現動態監測且需要停產測試，石油行業亟需解決高溫高壓井井下溫度壓力無法實現同時動態監測問題。
發明內容本實用新型的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種成本低廉、使用效果明顯的隔膜平衡式流體溫度傳感器。其技術方案為:A限位體設置於金屬隔膜內，金屬隔膜和B絕緣限位體設置在殼體內，金屬隔膜與殼體及感溫囊(形成的密閉空間內充滿感溫液，利用改變金屬隔膜兩側壓力平衡與失衡來促使金屬隔膜產生微變形，實現其與B絕緣限位體上的鍍膜觸點短路和斷開的方法做壓力平衡觸發信號，來捕捉平衡壓力值。A限位體和金屬隔膜都設置了相應的防剪切厚度過渡圓弧A和圓弧B，A限位體和B絕緣限位體用於保護金屬隔膜免受壓力破壞。B絕緣限位體的端面及流體通道鍍有導電鍍膜，並與觸發導線連接螺孔形成導電體，其端部做鍍膜觸點。本實用新型屬於直接法平衡測感溫囊內的感溫液膨脹壓力，免除轉換過程，不受環境幹擾、不存在漂移等現象無需修正，測試結果直觀、精準；本實用新型採用高強度、耐腐蝕、耐高溫材料製成，無電子元件，不需要任何保護措施，適用於特殊、腐蝕性環境測溫；本實用新型採用壓力平衡臨界點充放氣過程測平衡膨脹壓力折算出相應溫度值，採樣速率高，適應於動態監測；本實用新型體積小便於安裝，出廠標定設置完畢後無需現場調試，免維修，特別適用於油井等特殊環境進行溫度監測。

圖1為本實用新型具體實施例結構示意圖；圖2為本實用新型具體實施例A限位體結構示意圖；圖3為本實用新型具體實施例金屬隔膜節結構示意圖；圖4為本實用新型具體實施例B絕緣限位體結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，隔膜平衡式流體溫度傳感器，殼體I由兩段構成，兩段設有毛細管毛細管快速接頭9的安裝螺孔，中部空腔內依次安裝有B絕緣限位體5、金屬隔膜3，A限位體2設置在金屬隔膜3的管腔內，金屬隔膜3的隔膜平面與B絕緣限位體5的鍍膜觸點4相對並留有特定微間隙，充氣毛細管6與毛細管快速接頭9連接，其內部的同軸觸發導線7通過觸發導線連接螺孔8連接到鍍膜觸點4，殼體I以其內扣與金屬隔膜3的外管扣連接並焊接，殼體I的另一端與感溫囊18以絲扣連接，金屬隔膜3與殼體I及感溫囊18形成的密閉空間內充滿感溫液19。當被測介質溫度升高引起感溫液19的膨脹壓力高於充氣端壓力時，金屬隔膜3發生微變形與鍍膜觸點4接觸，殼體I與觸發導線7短路，向充氣毛細管6壓入氮氣，當充氣壓力與感溫液19的膨脹壓力達到平衡時，金屬隔膜3微變回位與鍍膜觸點4斷開，觸發導線7與金屬隔膜3及殼體I呈斷開狀態，利用金屬隔膜3與鍍膜觸點4的通斷做為平衡觸發信號，截取此時的充氣壓力值，完成測定被測介質溫度過程。A限位體2的側面對稱設置有流體通道11，用於通過被測介質，與金屬隔膜3的端面接觸位置設有相應的防剪切過渡圓弧12，防剪切過渡圓弧12 —端面連接限位面10。金屬隔膜3設有隔膜外環13，其外壁設有與殼體I相應的絲扣15用於二者連接，其內部底端與金屬隔膜3連接處也設有與A限位體2相應的防剪切圓弧14。B絕緣限位體5是由氧化鋯材料製成，其側面設有對稱的流體通道16用於氮氣導通，與金屬隔膜3的接觸面鍍有導電鍍膜17，並與觸發導線連接螺孔8呈電導通狀態，端面的鍍膜做為鍍膜觸點4。本實用新型採用特殊金屬材料製成中薄外厚的過渡性隔膜，這樣的結構不會因隔膜受壓而剪切破碎，將隔膜設置在兩個相形限位體A、B之間，隔膜與A限位體及殼體保持良好的電導性，B絕緣限位體與隔膜及殼體良好的保持電絕緣狀態，金屬隔膜與殼體將A、B兩個限位體分隔在不同的流體腔內，保持良好的密封性，限位體主要用於保護隔膜不被壓破。A限位體接觸感溫囊中的感溫液，將傳感器置入被測環境中，隔膜會因感溫液受熱膨脹而壓迫其緊貼在B絕緣限位體的接觸面上，這時隔膜與B絕緣限位體的觸點構成短路電導通狀態，向B絕緣限位體端壓入氮氣，當與感溫液膨脹壓力達到壓力平衡時，隔膜與B絕緣限位體的觸點斷開，B絕緣限位體與殼體電呈絕緣狀態，利用這種在壓力平衡點的通、斷關係，觸發控制系統記錄捕捉、顯示該平衡壓力值，將該壓力值按傳統指針壓力表的原理折算出相應的溫度值，實現特殊環境的溫度監測。其更精確的壓力值應為:實際壓力Ps =顯示平衡壓力Px-標定的該溫度環境隔膜啟動壓力Pg+該溫壓環境的標定氣柱壓力Pq。監測速率取決於脈衝氮氣的衝壓速率。該壓力傳感器適應溫度環境的能力，取決於隔膜材料的耐高溫機械性能；其測壓範圍取決於所用材料性能和設計規格，可以視環境而定。目前國內外採用熱採工藝的油井實際溫度都在350°C左右，井下壓力一般不會超過lOOMPa，所以，該傳感器能充分地滿足現實需要。本實用新型配合隔膜平衡式高溫流體壓力傳感器，實現油井溫度壓力同時動態監測。本實用新型設計合理實用，不易損壞，提高了生產效率，降低了採油成本，適合普遍推廣使用。
權利要求1.一種隔膜平衡式流體溫度傳感器，包括殼體(I)、A限位體(2)、金屬隔膜(3)、B絕緣限位體(5)和感溫囊(18)，其特徵在於:所述A限位體⑵設置於金屬隔膜(3)內，金屬隔膜⑶和B絕緣限位體(5)設置在殼體⑴內，金屬隔膜(3)與殼體⑴及感溫囊(18)形成的密閉空間內充滿感溫液(19)，利用改變金屬隔膜(3)兩側壓力平衡與失衡來促使金屬隔膜(3)產生微變形，實現其與B絕緣限位體(5)上的鍍膜觸點(4)短路和斷開的方法做壓力平衡觸發信號，來捕捉平衡壓力值。
2.根據權利要求1所述的隔膜平衡式流體溫度傳感器，其特徵在於:所述A限位體(2)和金屬隔膜⑶都設置了相應的防剪切厚度過渡圓弧A(12)和圓弧B(14)，A限位體⑵和B絕緣限位體(5)用於保護金屬隔膜(3)免受壓力破壞。
3.根據權利要求1或2所述的隔膜平衡式流體溫度傳感器，其特徵在於:所述B絕緣限位體(5)的端面及流體通道(16)鍍有導電鍍膜，並與觸發導線連接螺孔⑶形成導電體，其端部做鍍 膜觸點(4)。
專利摘要本實用新型提供一種簡單實用、效果明顯的隔膜平衡式流體溫度傳感器。其技術方案為A限位體(2)設置於金屬隔膜(3)內，金屬隔膜(3)和B絕緣限位體(5)設置在殼體(1)內，金屬隔膜(3)與殼體(1)及感溫囊(18)形成的密閉空間內充滿感溫液(19)，利用改變金屬隔膜(3)兩側壓力平衡與失衡來促使金屬隔膜(3)產生微變形，實現其與B絕緣限位體(5)上的鍍膜觸點(4)短路和斷開的方法做壓力平衡觸發信號，來捕捉平衡壓力值。本實用新型設計合理實用，不易損壞，提高了生產效率，降低了採油成本，適合普遍推廣使用。
文檔編號E21B47/07GK203161212SQ20132012904
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月13日 優先權日2013年3月13日
發明者李載敏, 藺愛國, 王震鵬, 徐廣奎, 王希慧 申請人:中國石油大學(華東)