CN112461310A - 一种温差流量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种温差流量传感器，属于流量检测技术领域，包括壳体、第一温度传感器、第二温度传感器、加热装置和连接装置；壳体内部设置有空腔，第一温度传感器、加热装置和第二温度传感器分别位于壳体的内部的空腔中；第一温度传感器和第二温度传感器分别位于加热装置的两端，用于检测加热装置两端流体的温度差；连接装置设置在壳体的端部，连接装置分别和第一温度传感器、第二温度传感器和加热装置连接。通过加热装置加热流体，当流体流过壳体表面时会带走热量，使第一温度传感器和第二温度传感器的检测值产生差值，通过温度差能够计算得到流量值，灵敏度高，适用于于低产液油田开采过程中测量油井中的流体流量。
Description
技术领域
本发明涉及流量检测技术领域，具体为一种温差流量传感器。
背景技术
在油田开采过程中，为了实现高产稳产，就要定期进行注入产出剖面多种参数检测，根据检测结果，及时调整开采方案。其中流量参数的精确检测尤为重要，传统的流量传感器有涡轮流量传感器、超声流量传感器、电磁流量传感器，涡轮流量传感器启动排量大于5fit/d，超声流量传感器与涡轮流量传感器动态范围较小，切在低流量时离散性比较大，因此传统的流量传感器无法完全满足低产液油田的生产需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种一种温差流量传感器，适用于低产液油田开采过程中，测量油井中的流体流量，灵敏度高，测量精确。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种温差流量传感器，包括壳体、第一温度传感器、第二温度传感器、加热装置和连接装置；
所述壳体内部设置有空腔，第一温度传感器、加热装置和第二温度传感器分别位于壳体的内部的空腔中；
所述第一温度传感器和第二温度传感器分别位于加热装置的两端，用于检测加热装置两端流体的温度差；
所述连接装置设置在壳体的端部，连接装置分别和第一温度传感器、第二温度传感器和加热装置连接。
可选的，所述壳体内设置有传感器绝热支架，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别通过传感器绝热支架安装在壳体内。
可选的，所述加热装置包括支撑骨架和电加热丝，所述电加热丝缠绕在支撑骨架上和连接装置连接，所述支撑骨架和壳体连接。
可选的，所述支撑骨架为空心工字型结构。
可选的，所述连接装置包括承压卡台、安装底座和若干连接线，所述承压卡台和壳体连接，安装底座和承压卡台连接，承压卡台和安装底座均为中空结构，连接线穿过承压卡台和安装底座的中空结构分别和第一温度传感器、加热装置以及第二温度传感器连接。
可选的，所述安装底座上设置有连接螺纹和密封圈安装槽，所述密封圈安装槽上安装有密封圈。
可选的，所述承压卡台和安装底座的中空结构中填充有塑胶密封体。
可选的，所述壳体内部的空腔中填充有导热硅脂。
可选的，所述壳体端部设置有导流头，所述导流头为子弹头状。
可选的，所述第一温度传感器和第二温度传感器对称设置在加热装置的两侧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开一种温差流量传感器，包括壳体、第一温度传感器、第二温度传感器、加热装置和连接装置；壳体内部设置有空腔，第一温度传感器、加热装置和第二温度传感器分别位于壳体的内部的空腔中；第一温度传感器和第二温度传感器分别位于加热装置的两端，用于检测加热装置两端流体的温度差；连接装置设置在壳体的端部，连接装置分别和第一温度传感器、第二温度传感器和加热装置连接。通过加热装置加热流体，当流体流过壳体表面时会带走热量，使第一温度传感器和第二温度传感器的检测值产生差值，通过温度差能够计算得到流量值，灵敏度高，适用于于低产液油田开采过程中测量油井中的流体流量。
进一步的，通过绝热支架安装第一温度传感器和第二温度传感器，避免安装支架对测量结果造成影响，提高了测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种温差传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种温差传感器的剖视图；
图3为本发明实施例提供的支撑骨架的示意图。
图中：101.壳体，102.承压卡台，103.密封圈安装槽，104连接螺纹，105.连接线，201.导流头，202.导热硅脂，203.传感器绝热支架，2041.第一温度传感器，2042.第二温度传感器，205支撑骨架，206.电加热丝，207.密封圈，208.塑胶密封体。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1和图2所示，一种温差流量传感器，包括壳体101、第一温度传感器2041、第二温度传感器2042、加热装置和连接装置；
壳体101内部设置有空腔，第一温度传感器2041、加热装置和第二温度传感器2042分别位于壳体101的内部的空腔中；第一温度传感和第二温度传感器2042分别位于加热装置的两端，用于检测加热装置两端流体的温度差；连接装置设置在壳体101的端部，连接装置分别和第一温度传感器2041、第二温度传感器2042和加热装置连接。
壳体101内设置有传感器绝热支架203，所述第一温度传感器2041和第二温度传感器2042分别通过传感器绝热支架203安装在壳体101内。
加热装置包括支撑骨架205和电加热丝206，所述电加热丝206缠绕在支撑骨架205上和连接装置连接，所述支撑骨架205和壳体101连接。
如图3所示，支撑骨架205为空心工字型结构。
连接装置包括承压卡台102、安装底座和若干连接线105，所述承压卡台102和壳体101连接，安装底座和承压卡台102连接，承压卡台102和安装底座均为中空结构，连接线105穿过承压卡台102和安装底座的中空结构分别和第一温度传感器2041、加热装置以及第二温度传感器2042连接。安装底座上设置有连接螺纹104和密封圈安装槽103，所述密封圈安装槽103上安装有密封圈207。承压卡台102和安装底座的中空结构中填充有塑胶密封体208。
壳体101内部的空腔中填充有导热硅脂202。壳体101端部设置有导流头201，所述导流头201为子弹头状。第一温度传感器2041和第二温度传感器2042对称设置在加热装置的两侧。
其中，底部塑封胶热膨胀系数应与传感器外壳及导热硅脂202匹配，防止高温环境破坏温差流量传感器。底部安装螺纹外径小于密封面外径，两道密封圈207为耐高温高压佛橡胶密封圈207。壳体101材料导热性能要良好，表面剖光，以降低表面摩擦，减小油水沾污。电加热丝206内阻温漂系数尽可能小，避免温度变化引入的测量误差。为了便于施工，壳体101外径小于10mm，承压卡台102外径小于12mm。可能能够承受100MPa压力，传感器所有组成部件能在200摄氏度环境中正常工作。传感器测试需要将传感器放入液体中，不可在空气中直接上电，以免烧断加热丝。
需要说明的是，连接线105至少包括六条，分别为第一传感器输入连线209和输出连线214，第二传感器输入连线211和输出连线212，电加热丝输入连线210和输出连线213。
示例的，本发明提供的一种温差流量传感器，包括：自上而下一体化成形的圆柱状耐高温承压壳体101，外壳内部核心传感器件；首先，根据附图所示，完成一体化成形的圆柱状耐高温承压壳体101及陶瓷支撑骨架205的加工；然后在陶瓷支撑骨架205上均匀缠绕合金金属电加热丝206，分别给第一温度传感器2041、第二温度传感器2042和缠绕好电加热丝206焊接高温连接线105，将第一温度传感器2041与第二温度传感器2042安装在传感器绝热支架203上；第一温度传感器2041与绝热支架203一同放入一体化成形的圆柱状耐高温承压壳体101适当的位置，再将缠绕合金电热丝的陶瓷支撑骨架205放入壳体101内，最后放入带有绝热支撑架的第二温度传感器2042，注入导热硅脂202，完成底部塑封胶密封。
工作时，高温连接线105与两路独立的温度采集电路相连接，与恒压源相连接，传感器沿着井筒轴向至于流体中，当液体由传感器顶部向底部方向流动时，第一温度传感器2041检测温度下降，而第二温度传感器2042检测温度升高，改变流体相对流动方向后，第一温度传感器2041检测温度升高，而第二温度传感器2042检测温度下降。温度传感器变化量与流量大小呈单调关系，因此通过检测温度传感器变化量便可得到井筒或输油管道流量大小，利用两个温度传感器组成对称结构，有利于提高流量感知的灵敏度。
另外为了保证温差流量传感器的最佳性能，有以下几点要求：
高温连接线105引出线预留足够长，以便安装时减少焊接，降低噪声干扰。
第一温度传感器2041和第二温度传感器2042热敏特性必须保持一致。
合金电加热丝206供电电源输出电压必须稳定，保持电加热丝206发热量恒定。
传感器不能长时间在空气中通电，测试时应放置于液体中。
机械加工时注意控制安装螺纹及密封槽公差，便于后期安装与保证承压性能。
本发明提供的一种温差传感器在5.5英寸套管中启动排量小于0方/天，不受井筒流体形态和固体杂质影响，具有很高的井下适应能力，高温环境中工作稳定可靠，体积小，为阵列成像化结构设计奠定了良好的基础。其理论分辨率可达0.1方/天，单相流测量误差小于±1％，实现了低产液井产出流量和注水井注入流量精细检测，为注水调剖及时提供可靠的解决方案。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种温差流量传感器，其特征在于，包括壳体(101)、第一温度传感器(2041)、第二温度传感器(2042)、加热装置和连接装置；
所述壳体(101)内部设置有空腔，第一温度传感器(2041)、加热装置和第二温度传感器(2042)分别位于壳体(101)的内部的空腔中；
所述第一温度传感器(2041)和第二温度传感器(2042)分别位于加热装置的两端，用于检测加热装置两端流体的温度差；
所述连接装置设置在壳体(101)的端部，连接装置分别和第一温度传感器(2041)、第二温度传感器(2042)和加热装置连接。
2.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述壳体(101)内设置有传感器绝热支架(203)，所述第一温度传感器(2041)和第二温度传感器(2042)分别通过传感器绝热支架(203)安装在壳体(101)内。
3.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述加热装置包括支撑骨架(205)和电加热丝(206)，所述电加热丝(206)缠绕在支撑骨架(205)上和连接装置连接，所述支撑骨架(205)和壳体(101)连接。
4.如权利要求3所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述支撑骨架(205)为空心工字型结构。
5.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述连接装置包括承压卡台(102)、安装底座和若干连接线(105)，所述承压卡台(102)和壳体(101)连接，安装底座和承压卡台(102)连接，承压卡台(102)和安装底座均为中空结构，连接线(105)穿过承压卡台(102)和安装底座的中空结构分别和第一温度传感器(2041)、加热装置以及第二温度传感器(2042)连接。
6.如权利要求5所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述安装底座上设置有连接螺纹(104)和密封圈安装槽(103)，所述密封圈安装槽(103)上安装有密封圈(207)。
7.如权利要求5所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述承压卡台(102)和安装底座的中空结构中填充有塑胶密封体(208)。
8.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述壳体(101)内部的空腔中填充有导热硅脂(202)。
9.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述壳体(101)端部设置有导流头(201)，所述导流头(201)为子弹头状。
10.如权利要求1所述的一种温差流量传感器，其特征在于，所述第一温度传感器(2041)和第二温度传感器(2042)对称设置在加热装置的两侧。
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