CN103174408A

CN103174408A - 集流电容式持水率、流量复合传感器

Info

Publication number: CN103174408A
Application number: CN2011104382514A
Authority: CN
Inventors: 董经利; 朱留方; 谢景平; 王强; 赵国华; 刘树勤
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Well Logging Co of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Well Logging Co of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Priority date: 2011-12-24
Filing date: 2011-12-24
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明提供一种集流电容式持水率、流量复合传感器，该集流电容式持水率、流量复合传感器包括多个金属环、空心绝缘棒、金属环引出线、金属筒、测量取样室和电路筒，该多个金属环外包裹该空心绝缘棒，该测量取样室位于该空心绝缘棒外，该金属筒内，为待测液体流过的空间，该多个金属环中的每个金属环与该金属筒构成一个电容探头，并通过该金属环引出线连接该电路筒，该电路筒中放置测量电路。该集流电容式持水率、流量复合传感器解决了现有测量仪器应用范围有限，测量精度低复杂等问题，具有可综合测量流量和持水率，测量精度高的优点。

Description

集流电容式持水率、流量复合传感器

技术领域

本发明涉及油田测井仪器的传感器，特别是涉及到一种集流电容式持水率、流量复合传感器。

背景技术

油田对于水平油井的管道内部原油的含水和流量的测量叫“产出剖面测井”。测量流量的仪器按流体经过仪器的方式分为集流与非集流。集流测井仪器就是把待测的流体集中到仪器内部测量。

集流测量流量的方法有涡轮流量计、电导率相关流量计、超声流量计、放射性示踪流量计（2种）等，这些流量测量方法都有各自的局限性，例如涡轮容易井内污物卡住，电导率流量计不能测量低含水井段，放射性有污染和价格高的局限。因此，研制新的测量仪器，一直具有重大现实意义。

流量和持水率是产出剖面测井的主要参数，把这2个参数集中到1个组合探头中，缩小仪器的长度，节省制造成本，并且可以达到较高的精度，具有广阔的应用前景。

测量探头取样空间内流体的距离L1、L2的多组电容值。其电容值在合适的距离内，这多组信号具有“相关性”。对具有相关性的信号进行采集与运算，可以得到流体经过L距离的时间T,得到流体速度V=L/T,把这个速度经过刻度的试验图板，得到水平井内流体的流量。

国内水平井流量测量大多使用涡轮流量计，但它在100方/天以下的低产井段，精度很低。为此我们发明了一种新的集流电容式持水率、流量复合传感器，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可测量流量和持水率，测量精度高的集流电容式持水率、流量复合传感器。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：集流电容式持水率、流量复合传感器，该集流电容式持水率、流量复合传感器包括多个金属环、空心绝缘棒、金属环引出线、金属筒、测量取样室和电路筒，该多个金属环外包裹该空心绝缘棒，该测量取样室位于该空心绝缘棒外，该金属筒内，为待测液体流过的空间，该多个金属环中的每个金属环与该金属筒构成一个电容探头，并通过该金属环引出线连接该电路筒，该电路筒中放置测量电路。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：该集流电容式持水率、流量复合传感器还包括液体出口，该液体出口为该待测液体的流出该测量取样室时的出口。该集流电容式持水率、流量复合传感器还包括密封圈，该密封圈位于该空心绝缘棒上，防止该待测液体进入该电路筒。该空心绝缘棒为抗粘油的绝缘材料。该金属环引出线为高温屏蔽线。

本发明中的集流电容式持水率、流量复合传感器，利用油水液体介电常数，采用测量电容后转化为井内流体流量的测量方法，并设计相距为L1、L2、 L1+L2等多个电容持水探头组合为复合探头，测量流量时，多种距离组合，提高了相关流量测量精度和测量范围。本发明中的集流电容式持水率、流量复合传感器为组合传感器，其探头的绝缘外壳为抗粘油材料，各组电容探头的引线使用高温屏蔽线。

附图说明

图1为本发明的一实施例中集流电容式持水率、流量复合传感器的结构图；

图2为本发明的一实施例中用相关函数求解油流动速度的示意图；图3为本发明的一实施例中测量流量与实际流量关系图版。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的集流电容式持水率、流量复合传感器的结构图。该集流电容式持水率、流量复合传感器由空心绝缘棒1、第一金属环2、第二金属环3、第三金属环4、液体出口5、密封圈6、金属环引出线7、金属筒8、测量取样室9和电路筒10组成。

集流电容式持水率、流量复合传感器中最重要的部件为第一金属环2、第二金属环3和第三金属环4。每个金属环外均包裹上空心绝缘棒1，该空心绝缘棒1是很薄的抗粘油的绝缘材料。每个金属环与金属筒8构成一个电容探头。第一金属环2、第二金属环3和第三金属环4与金属筒8之间的电容量与测量取样室9内的液体介电常数有关。测量取样室9位于该空心绝缘棒1外，该金属筒8内，待测液体流过测量取样室9，电容量的大小，直接反映了测量取样室9内的待测液体的油水体积比例（持水率）。通过电路配合，测量一个或多个电容探头数值，可以测量液体持水率。

三个金属环分别使用金属环引出线7，引到电路筒10，该电路筒10放置测量电路，用于配合电路实施测量，金属环引出线7为高温屏蔽线，高温屏蔽线可减少各组探头信号之间的干扰，提高流量测量范围和精度。如图1所示，第一金属环2与第二金属环3之间的距离为L1，第二金属环3与第三金属环4之间的距离为L2。集流电容式持水率、流量复合传感器的直径为42mm，空心绝缘棒1的直径为20mm。液体出口5位于测量取样室9的尾端，为待测液体的流出测量取样室9时的出口。密封圈6位于空心绝缘棒1上，以防止待测液体进入电路筒10。图1中的金属环个数仅为本发明的一具体实施例，在本发明中，金属环的个数至少为2个，可根据实际应用情况确定。

流量的测量是使用相距L1，L2的三个电容信号。这种计算叫相关运算。流动中油水混合不均匀特征在一定的距离内（相关距离）不消失。如图2所示，图2为本发明的一实施例中用相关函数求解油流动速度的示意图。例如在某时刻T0，第一金属环2测量到了流体特征，该特征随着流体经过时间T后流到下游探头第二金属环3特征还存在。同时测量记录上下多探头的连续数据曲线，就可以看到下游探头出现特征的位置比上游滞后了时间T，时间T就是具有特征流体的在L1距离内流动的时间。流动速度V=L1/T。

时间T是一个相关函数的运算结果。使用计算软件，可以分别求L1、L2、L1+L2等多个相关距离信号的相关函数，可以提高流量的测量范围和精度。流速慢，使用最长的距离，比短距离的运算结果更可靠。流速快，信号的相关性减弱，只能使用较短的距离求解，否则运算的流量精度变差。

如图3所示，图3为本发明的一实施例中测量流量与实际流量关系图版。油滴速度与水的速度及流体总平均速度有密切的函数关系，要由油滴速度得到液体总流量，可以使用标定图版求出。

Claims

1.集流电容式持水率、流量复合传感器，其特征在于，该集流电容式持水率、流量复合传感器包括多个金属环、空心绝缘棒、金属环引出线、金属筒、测量取样室和电路筒，该多个金属环外包裹该空心绝缘棒，该测量取样室位于该空心绝缘棒外，该金属筒内，为待测液体流过的空间，该多个金属环中的每个金属环与该金属筒构成一个电容探头，并通过该金属环引出线连接该电路筒，该电路筒中放置测量电路。

2.根据权利要求1所述的集流电容式持水率、流量复合传感器，其特征在于，该集流电容式持水率、流量复合传感器还包括液体出口，该液体出口为该待测液体的流出该测量取样室时的出口。

3.根据权利要求1所述的集流电容式持水率、流量复合传感器，其特征在于，该集流电容式持水率、流量复合传感器还包括密封圈，该密封圈位于该空心绝缘棒上，防止该待测液体进入该电路筒。

4.根据权利要求1所述的集流电容式持水率、流量复合传感器，其特征在于，该空心绝缘棒为抗粘油的绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的集流电容式持水率、流量复合传感器，其特征在于，该金属环引出线为高温屏蔽线。