集流電容式持水率、流量複合傳感器的製作方法
2023-06-08 03:51:16 5
專利名稱：集流電容式持水率、流量複合傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田測井儀器的傳感器，特別是涉及到一種集流電容式持水率、流量複合傳感器。
背景技術：
油田對於水平油井的管道內部原油的含水和流量的測量叫「產出剖面測井」。測量流量的儀器按流體經過儀器的方式分為集流與非集流。集流測井儀器就是把待測的流體集中到儀器內部測量。 集流測量流量的方法有渦輪流量計、電導率相關流量計、超聲流量計、放射性示蹤流量計(2種)等，這些流量測量方法都有各自的局限性，例如渦輪容易井內汙物卡住，電導率流量計不能測量低含水井段，放射性有汙染和價格高的局限。因此，研製新的測量儀器，一直具有重大現實意義。流量和持水率是產出剖面測井的主要參數，把這2個參數集中到I個組合探頭中，縮小儀器的長度，節省製造成本，並且可以達到較高的精度，具有廣闊的應用前景。測量探頭取樣空間內流體的距離LI、L2的多組電容值。其電容值在合適的距離內，這多組信號具有「相關性」。對具有相關性的信號進行採集與運算，可以得到流體經過L距離的時間T，得到流體速度V=L/T，把這個速度經過刻度的試驗圖板，得到水平井內流體的流量。國內水平井流量測量大多使用渦輪流量計，但它在100方/天以下的低產井段，精度很低。為此我們發明了一種新的集流電容式持水率、流量複合傳感器，解決了以上技術問題。
發明內容本實用新型的目的是提供一種可測量流量和持水率，測量精度高的集流電容式持水率、流量複合傳感器。本實用新型的目的可通過如下技術措施來實現集流電容式持水率、流量複合傳感器，該集流電容式持水率、流量複合傳感器包括多個金屬環、空心絕緣棒、金屬環引出線、金屬筒、測量取樣室和電路筒，該多個金屬環外包裹該空心絕緣棒，該測量取樣室位於該空心絕緣棒外，該金屬筒內，為待測液體流過的空間，該多個金屬環中的每個金屬環與該金屬筒構成一個電容探頭，並通過該金屬環引出線連接該電路筒，該電路筒中放置測量電路。本實用新型的目的還可通過如下技術措施來實現該集流電容式持水率、流量複合傳感器還包括液體出口，該液體出口為該待測液體的流出該測量取樣室時的出口。該集流電容式持水率、流量複合傳感器還包括密封圈，該密封圈位於該空心絕緣棒上，防止該待測液體進入該電路筒。該空心絕緣棒為抗粘油的絕緣材料。該金屬環引出線為高溫屏蔽線。本實用新型中的集流電容式持水率、流量複合傳感器，利用油水液體介電常數，採用測量電容後轉化為井內流體流量的測量方法，並設計相距為LI、L2、L1+L2等多個電容持水探頭組合為複合探頭，測量流量時，多種距離組合，提高了相關流量測量精度和測量範圍。本實用新型中的集流電容式持水率、流量複合傳感器為組合傳感器，其探頭的絕緣外殼為抗粘油材料，各組電容探頭的引線使用高溫屏蔽線。
圖I為本實用新型的一實施例中集流電容式持水率、流量複合傳感器的結構圖；圖2為本實用新型的一實施例中用相關函數求解油流動速度的示意圖；圖3為本實用新型的一實施例中測量流量與實際流量關係圖版。
具體實施方式
為使本實用新型的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。如圖I所示，圖I為本實用新型的集流電容式持水率、流量複合傳感器的結構圖。該集流電容式持水率、流量複合傳感器由空心絕緣棒I、第一金屬環2、第二金屬環3、第三金屬環4、液體出口 5、密封圈6、金屬環引出線7、金屬筒8、測量取樣室9和電路筒10組成。集流電容式持水率、流量複合傳感器中最重要的部件為第一金屬環2、第二金屬環3和第三金屬環4。每個金屬環外均包裹上空心絕緣棒1，該空心絕緣棒I是很薄的抗粘油的絕緣材料。每個金屬環與金屬筒8構成一個電容探頭。第一金屬環2、第二金屬環3和第三金屬環4與金屬筒8之間的電容量與測量取樣室9內的液體介電常數有關。測量取樣室9位於該空心絕緣棒I外,該金屬筒8內，待測液體流過測量取樣室9，電容量的大小，直接反映了測量取樣室9內的待測液體的油水體積比例(持水率)。通過電路配合，測量一個或多個電容探頭數值，可以測量液體持水率。三個金屬環分別使用金屬環引出線7，引到電路筒10，該電路筒10放置測量電路，用於配合電路實施測量，金屬環引出線7為高溫屏蔽線，高溫屏蔽線可減少各組探頭信號之間的幹擾，提高流量測量範圍和精度。如圖I所示，第一金屬環2與第二金屬環3之間的距離為LI，第二金屬環3與第三金屬環4之間的距離為L2。集流電容式持水率、流量複合傳感器的直徑為42mm，空心絕緣棒I的直徑為20mm。液體出口 5位於測量取樣室9的尾端，為待測液體的流出測量取樣室9時的出口。密封圈6位於空心絕緣棒I上，以防止待測液體進入電路筒10。圖I中的金屬環個數僅為本發明的一具體實施例，在本實用新型中，金屬環的個數至少為2個，可根據實際應用情況確定。流量的測量是使用相距L1，L2的三個電容信號。這種計算叫相關運算。流動中油水混合不均勻特徵在一定的距離內(相關距離)不消失。如圖2所示，圖2為本實用新型的一實施例中用相關函數求解油流動速度的示意圖。例如在某時刻T0，第一金屬環2測量到了流體特徵，該特徵隨著流體經過時間T後流到下遊探頭第二金屬環3特徵還存在。同時測量記錄上下多探頭的連續數據曲線，就可以看到下遊探頭出現特徵的位置比上遊滯後了時間T，時間T就是具有特徵流體的在LI距離內流動的時間。流動速度V=L1/T。時間T是一個相關函數的運算結果。使用計算軟體，可以分別求L1、L2、L1+L2等多個相關距離信號的相關函數，可以提高流量的測量範圍和精度。流速慢，使用最長的距離，比短距離的運算結果更可靠。流速快，信號的相關性減弱，只能使用較短的距離求解，否則運算的流量精度變差。如圖3所示，圖3為本實用新型的一實施例中測量流量與實際流量關係圖版。油滴速度與水的速度及流體總平均速度有密切的函數關係，要由油滴速度得到液體總流量， 可以使用標定圖版求出。
權利要求1.集流電容式持水率、流量複合傳感器，其特徵在於，該集流電容式持水率、流量複合傳感器包括多個金屬環、空心絕緣棒、金屬環引出線、金屬筒、測量取樣室和電路筒，該多個金屬環外包裹該空心絕緣棒，該測量取樣室位於該空心絕緣棒外，該金屬筒內，為待測液體流過的空間，該多個金屬環中的每個金屬環與該金屬筒構成一個電容探頭，並通過該金屬環引出線連接該電路筒，該電路筒中放置測量電路。
2.根據權利要求I所述的集流電容式持水率、流量複合傳感器，其特徵在於，該集流電容式持水率、流量複合傳感器還包括液體出口，該液體出口為該待測液體的流出該測量取樣室時的出口。
3.根據權利要求I所述的集流電容式持水率、流量複合傳感器，其特徵在於，該集流電容式持水率、流量複合傳感器還包括密封圈，該密封圈位於該空心絕緣棒上，防止該待測液體進入該電路筒。
4.根據權利要求I所述的集流電容式持水率、流量複合傳感器，其特徵在於，該空心絕 緣棒為抗粘油的絕緣材料。
5.根據權利要求I所述的集流電容式持水率、流量複合傳感器，其特徵在於，該金屬環引出線為高溫屏蔽線。
專利摘要本實用新型提供一種集流電容式持水率、流量複合傳感器，該集流電容式持水率、流量複合傳感器包括多個金屬環、空心絕緣棒、金屬環引出線、金屬筒、測量取樣室和電路筒，該多個金屬環外包裹該空心絕緣棒，該測量取樣室位於該空心絕緣棒外，該金屬筒內，為待測液體流過的空間，該多個金屬環中的每個金屬環與該金屬筒構成一個電容探頭，並通過該金屬環引出線連接該電路筒，該電路筒中放置測量電路。該集流電容式持水率、流量複合傳感器解決了現有測量儀器應用範圍有限，測量精度低複雜等問題，具有可綜合測量流量和持水率，測量精度高的優點。
文檔編號E21B49/08GK202493252SQ201120547369
公開日2012年10月17日 申請日期2011年12月24日 優先權日2011年12月24日
發明者劉樹勤, 朱流方, 王強, 董經利, 謝景平, 趙國華 申請人:中國石化集團勝利石油管理局測井公司, 中國石油化工股份有限公司