CN203337591U - 多柱式含水率测量电容传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于地面油井油水两相流流体含水率测量的多柱式含水率测量电容传感器，该传感器由罩筒(1)，连接柱(2)，过度块(3),传感器支架(4)和传感器内外电极构成，其特征是：在传感器支架(4)底层外壁上有多根柱体，中间的柱体外层包裹一层绝缘材料(5)，其为传感器内电极(6)；传感器内电极外围的多根柱体为传感器的外电极(7)。本实用新型的目的在于解决现有电容传感器在地面油井测量中不能满足过流式流体的流动性且在高含水率时会存在灵敏度失灵的问题。该传感器与驱动电路配合使用后，可实现对地面油井中油水两相流流体含水率在0-100%范围内的测量，且有很好的线性度和精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测试传感器，尤其是涉及一种用于地面油井油水两相流流体含水率的多柱式含水率测量电容传感器。
背景技术
油水两相流广泛存在于现代石油工业中，因此对其测量技术的研究具有重要的意义。两相流参数检测技术已成为两相流领域发展的一个制约性因素，其中含水率测量是一个重要的研究内容。电容式含水率测量仪具有结构简单，灵敏度高，动态响应时间短，可靠性高和成本低等优点，目前在大庆等油田的油水两相流含水率检测中得到了广泛应用。现有同轴式含水率测量电容传感器是由一根包裹着绝缘物质的不锈钢柱体和与其同轴的不锈钢外壳构成，分别为传感器的内电极和外电极，当油水两相流通过内外电极之间的空间时，传感器所测电容值与混合液的相对介电常数有关，混合液的相对介电常数与两相流的含水率相关，此时就可完成含水率的测量，这是基于油相和水相的相对介电常数相差较大（常温下油的介电常数为2左右，水的介电常数为80左右）。
但是由于同轴电容传感器在应用时安装在管道上，其外电极作为管道的一部分，所以同轴电容传感器在井下的测量中应用广泛，但是针对地面油井，同轴传感器满足不了过流式流体的流动性所以其不再适用。而且由于油水两相流中的水相为地层水，含有大量导电离子，此时连通的水相即为等势体。当含水率较高时传感器分辨率降低，特别是当含水率高于60%即水相为连续相时，传感器测量电容值等效于绝缘层形成的电容，此时传感器失去分辨度。
发明内容
为了应用于地面油井过流式油水两相流流体含水率的测量和提高在高含水时测量的分辨度，本实用新型提供一种多柱式含水率测量电容传感器，该传感器可满足过流式流体的流动性，并提高在高含水时的测量分辨度。
本实用新型的技术方案是：该种用于地面油井油水两相流流体测量的多柱式电容传感器，包括罩筒，连接柱，过度块,传感器支架和传感器内外电极，在传感器支架底层外壁上有多根独立柱体，中间的柱体外部包裹着一层绝缘物质，为传感器内电极，在内电极外围分布的多根柱体为传感器外电极。传感器内外电极柱体为不锈钢，绝缘层材料为聚四氟乙烯，支架与外电极材料一致为不锈钢，过度块为塑料材料，分别从传感器内电极和外电极引出导线做绝缘处理后穿过支架、过度块和连接柱到达罩筒内。其中内电极的中心与外电极的中心之间的距离为13mm～14mm，作为外电极的多根柱体等角度分布在内电极外围，外电极柱体数目为2-6，传感器内电极半径为2mm-3mm，绝缘层厚度为1.2mm-1.6mm，包裹着绝缘层的内电极长度为108mm-112mm，任一外电极柱体半径为2mm-3mm，外电极长度为98mm-102mm。
本实用新型的有益效果是：本多柱式含水率测量电容传感器由按一定距离排列的多根柱体不锈钢电极组成，其中位于中间的电极为内电极，其外表面包裹着一层绝缘物质，内电极外围分布的多个电极为传感器外电极，与传统同轴传感器不同的是，内外电极之间的距离减小且外电极不再是连通的，这样的结构能满足地面油井中过流式流体的流动性，且由于传感器内外电极距离的减小和外电极面积的缩小使得高含水时水相完全连通绝缘层和外电极的概率减小从而提高了电容传感器在高含水时的分辨度。
附图说明
图1是多柱式含水率测量电容传感器的结构剖视图；
图2是2柱式含水率测量电容传感器的结构参数图。
图3是3柱式含水率测量电容传感器的结构参数图。
图4是4柱式含水率测量电容传感器的结构参数图。
图5是5柱式含水率测量电容传感器的结构参数图。
图6是6柱式含水率测量电容传感器的结构参数图。
在图1中，1.传感器支架，2.绝缘层，3.传感器内电极，4.传感器外电极，5.过度块，6.连接柱，7.罩筒。
在图2中，传感器内电极半径r1为2mm-3mm，传感器绝缘层厚度d1为1.2mm-1.6mm，传感器外电极半径r2为2mm-3mm，外电极柱体数目为2，两个相邻的外电极夹角θ为180°，传感器外径d2为13mm-14mm。
在图3中，传感器内电极半径r1为2mm-3mm，传感器绝缘层厚度d1为1.2mm-1.6mm，传感器外电极半径r2为2mm-3mm，外电极柱体数目为3，两个相邻的外电极夹角θ为120°，传感器外径d2为13mm-14mm。
在图4中，传感器内电极半径r1为2mm-3mm，传感器绝缘层厚度d1为1.2mm-1.6mm，传感器外电极半径r2为2mm-3mm，外电极柱体数目为4，两个相邻的外电极夹角θ为90°，传感器外径d2为13mm-14mm。
在图5中，传感器内电极半径r1为2mm-3mm，传感器绝缘层厚度d1为1.2mm-1.6mm，传感器外电极半径r2为2mm-3mm，外电极柱体数目为5，两个相邻的外电极夹角θ为72°，传感器外径d2为13mm-14mm。
在图6中，传感器内电极半径r1为2mm-3mm，传感器绝缘层厚度d1为1.2mm-1.6mm，传感器外电极半径r2为2mm-3mm，外电极柱体数目为6，两个相邻的外电极夹角θ为60°，传感器外径d2为13mm-14mm。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型的结构剖视图，该种用于地面油井过流式流体含水率测量的多柱式含水率测量电容传感器，由罩筒，连接柱，过度块、传感器支架和置于其底层外表面的多根不锈钢柱体构成。其中，过度块为塑料物质起绝缘作用，传感器支架为不锈钢，在其底层外壁上有多个不锈钢柱体，其中中间的柱体外部包裹着一层聚四氟乙烯，为传感其内电极，在内电极外围分布的多根柱体为传感器外电极。为了满足流体的流动性和保证高含水时的分辨度，应使得内电极的中心与外电极的中心之间的距离为13mm～14mm，外电极的多根柱体等角度分布在内电极外部。
图2-图6是本实用新型的结构参数图，该种用于地面油井过流式流体含水率测量的多柱式含水率测量电容传感器内电极半径为2mm-3mm，绝缘层厚度为1.2mm-1.5mm，外电极柱体数目为2-6，外电极半径为2mm-3mm，外电极长度为98mm-102mm，为了防止边缘效应的影响，将包裹着绝缘层的内电极长度设为108mm-112mm。
本实用新型中所述的技术方案可以用于仪器上的含水率测量精度为5%的情况；含水率测量范围为0%～100%且具有很好的线性度。
Claims (5)
1.一种用于地面油井油水两相流流体含水率测量的多柱式含水率测量电容传感器包括罩筒(1)，连接柱(2)，过度块(3),传感器支架(4)和传感器内外电极(5、6)，其特征在于：在传感器支架(4)底层外壁上有多根独立柱体，中间的柱体外部包裹着一层绝缘物质(7)，为传感器内电极(5)，在内电极外围分布的多根柱体为传感器外电极(6)。
2.按照权利要求1所述的多柱式含水率测量电容传感器，其特征在于：内电极(5)的中心与外电极(6)的中心之间的距离为13mm～14mm，作为外电极(6)的多根柱体等角度分布在内电极(5)外围，外电极(6)柱体数目为2-6。
3.按照权利要求1所述的多柱式含水率测量电容传感器，其特征在于：传感器内电极(5)半径为2mm-3mm，绝缘层(7)厚度为1.2mm-1.6mm，包裹着绝缘层的内电极(5)长度为108mm-112mm，任一外电极(6)柱体半径为2mm-3mm，外电极(6)长度为98mm-102mm。
4.按照权利要求1所述的多柱式含水率测量电容传感器，其特征在于：传感器内外电极(5、6)柱体为不锈钢，绝缘层(7)材料为聚四氟乙烯。
5.按照权利要求1所述的多柱式含水率测量电容传感器，其特征在于：支架(4)与外电极(6)材料一致为不锈钢，过度块(3)为塑料材料，分别从传感器内电极(5)和外电极(6)引出导线做绝缘处理后穿过支架(4)、过度块(3)和连接柱(2)到达罩筒(1)内。
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