CN108760837B - 一种孔板式油田污水结垢在线监测探头 - Google Patents
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Abstract
一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，包括两个金属网和三个陶瓷孔板。三个陶瓷孔板并列设置，相邻的两个陶瓷孔板之间并列设置一个金属网。两个金属网和三个陶瓷孔板的边缘固定。在两个金属网上各固定有一金属导线。采用交流阻抗测试方法，单频测试、扫频测试均可，采用孔板式设计，水流经孔板，流速发生变化，有利于诱导结垢。电极焊接点采用环氧树脂进行保护，排除了腐蚀对交流阻抗的干扰。
Description
技术领域
本发明属于油田污水结垢监测探头领域，特别涉及一种孔板式油田污水结垢在线监测探头。
背景技术
随着我国老油田综合含水率的逐步上升，由回注水引起的结垢问题日益突出，成为影响油气田安全生产、经济开发的主要因素之一。通过采用三次采油技术，可以大幅提高采收率，但这些新技术的应用也带来了一些问题。结垢就是三次采油过程中面临的最严重问题之一。井筒结垢可以导致井下管柱的堵塞，造成设备损坏，地面管线的结垢则会减少管道的流通面积，降低注水效率，当垢层厚度达到一定程度会导致管道阻塞，甚至爆管，同时，垢层为厌氧微生物提供生存条件以及产生氧浓度差，进一步造成管道点蚀及局部腐蚀，导致穿孔等。为了防止地面管线井筒结垢，一般采用添加化学阻垢剂或者电磁阻垢仪来缓解这一问题，然而，对于阻垢效率的评价依然缺乏有效的在线监测手段。因此，开展油田注水管道结垢在线监测是确保油气田安全生产的一项重要工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，针对油田污水回注系统，采用交流阻抗原理与孔板式防油污结垢监测探头，可实现对管道内结垢状况的连续实时监测。
采用的技术方案是：
一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，包括两个金属网和三个陶瓷孔板。
其技术要点在于：
三个陶瓷孔板并列设置，相邻的两个陶瓷孔板之间并列设置一个金属网。两个金属网和三个陶瓷孔板的边缘固定。
在两个金属网上各固定有一金属导线。
金属网可为钛合金、不锈钢或碳钢材质金属网。陶瓷孔板可为硅酸盐陶瓷孔板或三氧化二铝陶瓷孔。
金属网和陶瓷孔板可为圆形，直径可均为10 cm~20cm。
多个陶瓷孔板的孔均为圆孔，孔径可为0.5~3.0mm。
金属网目数可为10目。
其优点在于：
1、采用交流阻抗测试方法，扫描频率范围较宽，（10kHz ~100Hz） ，可得到更多的电极界面结构信息，准确的反映结垢状态。
并且单频测试也可以反映孔板之间的阻抗值大小，无需扫频测试。
2、采用孔板式设计，水流经孔板，流速发生变化，有利于诱导结垢。
3、电极焊接点采用环氧树脂进行保护，排除了腐蚀对交流阻抗测试的干扰。
4、通过连接无线收发器，可实现在线监测。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的探头的主视图。
金属网1、电化学工作站2、陶瓷孔板3、导流管4、 陶瓷孔板的孔5、金属导线6、电极焊接点7。
具体实施方式
实施例1
一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，包括两个金属网1和三个陶瓷孔板3。
三个陶瓷孔板3面并列平行设置，相邻的两个陶瓷孔板3面之间设置一个金属网1。两个金属网1和三个陶瓷孔板3的边缘使用环氧树脂（粘结剂）浇注固定。
多个陶瓷孔板的孔5轴线与陶瓷孔板3板面垂直，顺着导流管4的轴向，即水流方向。
每个金属网1的两面分别与相邻的陶瓷孔板3面相接触。
所有三个陶瓷孔板3和两个金属网1形成了一个多层三明治结构，并嵌入到导流管4中。水流方向如图1上D所示。
在两个金属网1（电极）的顶部边缘的电极焊接点7各焊接固定有一金属导线6，有绝缘皮密封穿出导流管4壁，并通过各自对应的电缆线连接到电化学工作站2 ，作为工作电极和辅助电极。
电极焊接点7焊点处采用环氧树脂层进行保护。
两个分别位于水流上游和下游的金属网1分别作为工作电极和辅助电极的前后顺序没有限制。
电化学工作站2为已知技术，故不重复叙述。
实施例2
实施例1中所述的，金属网1为圆形金属网。陶瓷孔板3为圆形陶瓷孔板。
实施例3
实施例1中所述的，金属网1为钛合金材质金属网，此时金属导线6为钛合金丝。（同材质）。
陶瓷孔板3为硅酸盐陶瓷孔板。
实施例4
实施例1中所述的，金属网1为316不锈钢材质金属网。
陶瓷孔板3为三氧化二铝陶瓷孔板。
实施例5
实施例1中所述的，金属网1为碳钢材质金属网。
陶瓷孔板3为硅酸盐陶瓷孔板。
实施例6
实施例2中所述的，金属网1为圆形金属网。陶瓷孔板3为圆形陶瓷孔板。直径均为10 cm。
陶瓷孔板3上陶瓷孔板的孔5为圆孔，孔径为0.5 mm（直径）。
金属网1目数为10目。
实施例7
实施例2中所述的，金属网1为圆形金属网。陶瓷孔板3为圆形陶瓷孔板。直径均为20 cm。
陶瓷孔板的孔5为圆孔，孔径为3.0 mm。
金属网1目数为10目。
实施例8
实施例2中的，金属网1为圆形金属网。陶瓷孔板3为圆形陶瓷孔板。直径均为15cm。
陶瓷孔板的孔5为圆孔，孔径为2mm。
金属网1目数为10目。
硅酸盐陶瓷和三氧化二铝陶瓷为已知材料。
其工作原理为：
电化学工作站2全频段扫描，频率较宽，扫频范围为100kHz~0.01Hz。
经过试验发现，其中只有10kHz~100Hz的范围是反映结垢状态的。
选取工作参数为10mV~20mV，10kHz~100Hz，对数扫描。
扫描可以选取10mV，10kHz~100Hz，完成一次扫描。
当结垢到达一定程度后，阻抗变大，可以再选取15 mV，10kHz~100Hz，完成一次扫描。
当阻抗更大，可以选取20mV，10kHz~100Hz，完成一次扫描。
当油田污水从导流管4中流过时，会逐层流过三个陶瓷孔板的孔5，此时很容易因为水的流速改变而发生结垢，造成陶瓷孔板的孔5堵塞。陶瓷孔板的孔5堵塞后，会造成两个金属网1之间的电导下降。电化学工作站2向两个金属网1施加一定频率范围（10kHz~100Hz）的小幅度（10mV~20mV）的正弦交流电，通过电化学工作站2测量两个金属网1之间的中频阻抗特性，就可以获得陶瓷孔板的孔5的堵塞程度，进而计算陶瓷孔板3的结垢程度。
随着垢层厚度的增加，阻抗会迅速增加，当垢层达到饱和，阻抗的值也趋于稳定，不再增加。
Claims (9)
1.一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，包括两个金属网（1）和三个陶瓷孔板（3）；其特征在于：
三个陶瓷孔板（3）并列设置，相邻的两个陶瓷孔板（3）之间并列设置一个金属网（1）；两个金属网（1）和三个陶瓷孔板（3）的边缘固定；
在两个金属网（1）上各固定有一金属导线（6）。
2.根据权利要求1所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：金属网（1）为圆形金属网；陶瓷孔板（3）为圆形陶瓷孔板。
3.根据权利要求1所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：金属网（1）为钛合金、不锈钢或碳钢材质金属网；
陶瓷孔板（3）为硅酸盐陶瓷孔板或三氧化二铝陶瓷孔。
4.根据权利要求2所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：金属网（1）和陶瓷孔板（3）直径均为10 cm~20cm；
多个陶瓷孔板的孔（5）均为圆孔，孔径为0.5~3.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：金属网（1）目数为10目。
6.根据权利要求4所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：
金属网（1）和陶瓷孔板（3）直径均为10 cm；
陶瓷孔板的孔（5）孔径为0.5 mm。
7.根据权利要求4所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：金属网（1）和陶瓷孔板（3）直径均为20 cm；
陶瓷孔板的孔（5）孔径为3.0 mm。
8.根据权利要求4所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：
金属网（1）和陶瓷孔板（3）直径均为15 cm；
陶瓷孔板的孔（5）孔径为2mm。
9.根据权利要求1所述的一种孔板式油田污水结垢在线监测探头，其特征在于：每个金属网（1）的两面分别与相邻的陶瓷孔板（3）面相接触，边缘使用环氧树脂浇注固定。
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