CN103791958A - 轴向排布双电极互相关流量传感器 - Google Patents
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Abstract
轴向排布双电极互相关流量传感器，属于油田生产中产液剖面流量测量技术领域。本发明是为了解决现有互相关传感器只能测出一对测量电极间平均流速，而无法测量油田产出液流体截面流速的问题。它的绝缘棒设置在绝缘筒内，并且与绝缘筒同轴，绝缘棒的中段沿轴向排布上游测量电极和下游测量电极，上游测量电极和下游测量电极均为导电环，上游测量电极和下游测量电极分别镶嵌在绝缘棒的侧壁上；绝缘筒的内侧壁上分别镶嵌上游地电极和下游地电极，上游地电极和下游地电极均为环状电极，上游地电极与上游测量电极处于同一水平面上；下游地电极与下游测量电极处于同一水平面上。本发明用于测量流体流速。
Description
技术领域
本发明涉及轴向排布双电极互相关流量传感器，属于油田生产中产液剖面流量测量技术领域。
背景技术
目前，油田生产中测量产出液液体流量的传感器主要是涡轮流量计，由于涡轮流量计存在可动部件，用于测量井下流体流量时，易被井下流体携带的沙子及其它异物卡住而影响正常工作。比如，随着油田开发过程中，注入介质的成分越来越复杂，在注入介质为聚合物及三元介质情况下，产出流体中就含有聚合物及三元成分，这些成分导致产出液流体的粘度增大，导致涡轮流量计工作不正常。
还有一种利用互相关原理，采用金属环状测量电极测量流体流量的传感器，这种传感器采用电流源作为激励源，电路设计相对繁琐，没能在生产中广泛使用。并且它测量的是一对测量电极之间流体的平均流速，不能测出流体的截面流速。
发明内容
本发明目的是为了解决现有互相关传感器只能测出一对测量电极间平均流速，而无法测量油田产出液流体截面流速的问题，提供了一种轴向排布双电极互相关流量传感器。
本发明所述轴向排布双电极互相关流量传感器，它包括绝缘筒、上游地电极、下游地电极、绝缘棒、上游测量电极和下游测量电极，
绝缘棒设置在绝缘筒内，并且与绝缘筒同轴，绝缘棒的中段沿轴向排布上游测量电极和下游测量电极，上游测量电极和下游测量电极均为导电环，上游测量电极和下游测量电极分别镶嵌在绝缘棒的侧壁上；
绝缘筒的内侧壁上分别镶嵌上游地电极和下游地电极，上游地电极和下游地电极均为环状电极，上游地电极与上游测量电极处于同一水平面上，形成一对上测量电极；下游地电极与下游测量电极处于同一水平面上，形成一对下测量电极。
上游测量电极和下游测量电极均为金属电极。
所述上游测量电极和下游测量电极分别采用电压源供电。
本发明的优点：本发明所述传感器，将一对上测量电极和一对下测量电极沿流体流速方向设置，绝缘筒和绝缘棒之间形成环形空间，使被测液体得以从环形空间内流过。本发明依据串联分压和互相关流量测量原理。通过气泡移动实验进行验证，证明了传感器的可行性。
本发明用于对油田井下产出的多相流或两相流流体的流量进行测量，该产出流体由导电相流体与非导电相流体混合后形成，具有导电特性。它能够实现对流体截面流速的测量，基于此截面流速，可进一步计算出流体流量。
本发明采用电压源供电，利用串联分压原理，其电路原理简单；传感器整体结构简单，采用两对测量电极即实现了互相关流体流量测量；本发明测量结果可靠，能为多相流流体流型流态研究和多相流解释提供技术数据。
附图说明
图1是本发明所述轴向排布双电极互相关流量传感器的结构示意图；
图2是本发明所述传感器的工作原理图；
图3是本发明所述传感器的测量机理示意图，图中箭头所指为电流密度线；
图4是本发明所述传感器在适用仪器上的安装示意图；图中A为电路筒，B为所述传感器的出液口，C为本发明所述传感器，D为集流器，与传感器的入口连接。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述轴向排布双电极互相关流量传感器，它包括绝缘筒1、上游地电极2、下游地电极3、绝缘棒4、上游测量电极5和下游测量电极6，
绝缘棒4设置在绝缘筒1内，并且与绝缘筒1同轴，绝缘棒4的中段沿轴向排布上游测量电极5和下游测量电极6，上游测量电极5和下游测量电极6均为导电环，上游测量电极5和下游测量电极6分别镶嵌在绝缘棒4的侧壁上；
绝缘筒1的内侧壁上分别镶嵌上游地电极2和下游地电极3，上游地电极2和下游地电极3均为环状电极，上游地电极2与上游测量电极5处于同一水平面上，形成一对上测量电极；下游地电极3与下游测量电极6处于同一水平面上，形成一对下测量电极。
本实施方式中，当给上游测量电极5和下游测量电极6供电用于测量流体流速时，电流会由测量电极径向流向其对应的地电极。此时，如果有非导电相流体分布在导电流体内，则在电流流动截面上会存在围绕平均阻抗变化的特定流体阻抗，由于整个测量电路相当于截面流体阻抗和外接分压电阻的串联电路，当阻抗变化的流体从绝缘棒4和绝缘筒1之间的环形空间流过并顺次通过两个测量电极时，会产生两路电压扰动，如图2所示。对这两路电压扰动信号进行互相运算可得到两个截面流体的延迟时间，即流体经过两个测量电极的渡越时间，这样，根据两对测量电极间的距离计算流速，进而通过流速得出流量的测量结果。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式所述上游测量电极5和下游测量电极6均为金属电极。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，本实施方式所述上游测量电极5和下游测量电极6分别采用电压源供电。
本发明的工作原理：图2所示，供电电压加到两个分压电阻上，分压电阻分别与测量电极相连接，测量电极通过流过的导电流体与地电极形成流体阻抗，在分压电阻保持不变的情况下，当流体阻抗发生变化时，两个测量电极上的电压随之发生变化，即测量电极上流体阻抗变化转换成电压信号的变化。图3所示，当测量电极上加有电压信号时，大部分电流就会从测量电极经流体流向所对应的地电极，其形成的电流密度线如图中所示。
对本发明传感器进行实验验证如下：将传感器置于静水中，向传感器内打气，让气泡依次通过两对测量电极，同时给两个测量电极提供电压信号，记录实验结果。由结果可以看出，当气泡通过绝缘棒和绝缘筒间的环形空间时，在两个测量电极上会分别产生时间上有延迟的、相似的电压扰动信号，依据互相关流量测量原理能够获得流体流量的测量结果。
Claims (3)
1.一种轴向排布双电极互相关流量传感器，其特征在于，它包括绝缘筒（1）、上游地电极（2）、下游地电极（3）、绝缘棒（4）、上游测量电极（5）和下游测量电极（6），
绝缘棒（4）设置在绝缘筒（1）内，并且与绝缘筒（1）同轴，绝缘棒（4）的中段沿轴向排布上游测量电极（5）和下游测量电极（6），上游测量电极（5）和下游测量电极（6）均为导电环，上游测量电极（5）和下游测量电极（6）分别镶嵌在绝缘棒（4）的侧壁上；
绝缘筒（1）的内侧壁上分别镶嵌上游地电极（2）和下游地电极（3），上游地电极（2）和下游地电极（3）均为环状电极，上游地电极（2）与上游测量电极（5）处于同一水平面上，形成一对上测量电极；下游地电极（3）与下游测量电极（6）处于同一水平面上，形成一对下测量电极。
2.根据权利要求1所述的轴向排布双电极互相关流量传感器，其特征在于，上游测量电极（5）和下游测量电极（6）均为金属电极。
3.根据权利要求1或2所述的轴向排布双电极互相关流量传感器，其特征在于，所述上游测量电极（5）和下游测量电极（6）分别采用电压源供电。
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