CN204371301U - 井下高温高压电化学测量电极装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型井下高温高压电化学测量电极装置包括不极化电极体，中空的上接头座，筒状的离子传导渗透膜和一端开口的平衡胶管；上接头座一端嵌入不极化电极体，另一端嵌入离子传导渗透膜，离子传导渗透膜的自由端与平衡胶管的开口端密封连接；不极化电极体，上接头座，离子传导渗透膜和平衡胶管相互连接成一体后形成用于盛放介质溶液的封闭腔体；不极化电极体一端连接导线到测量电路的输入端，另一端通过电极探头嵌入到封闭腔体的介质溶液中。通过设置的上接头座作为基准的连接部件，对不极化电极以及离子传导渗透膜进行定位和连接，同时配合设置的平衡胶管形成盛放介质溶液的封闭腔体，密封性能好，保证了其结构的稳定性，设计紧凑精巧，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型属于石油地质勘探和石油测井技术领域，具体为井下高温高压电化学测量电极装置。
背景技术
电法测井基本都是采用铅电极或钢电极，而这些电极都容易被氧化也容易激化，其电极电位也不稳定，对测量结果造成影响。现有技术中，出现了电极化测量法，这种电化学测量电极相比铅电极或钢电极就比较稳定且不易极化，极大地提高测量精度，但市场所售的电化学测量电极密封性能差，在高温高压下的稳定性低，不能适用于高温高压的井下环境。现有技术中也没有用于对井下高温高压电化学测量的电极装置，因而无法满足石油测井中的使用需求。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种绝缘性能高，电极电位稳定且不易极化，密封性能好，拆卸方便，工作性能稳定的井下高温高压电化学测量电极装置。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
井下高温高压电化学测量电极装置，包括不极化电极体，中空的上接头座，筒状的离子传导渗透膜和一端开口的平衡胶管；上接头座一端嵌入不极化电极体，另一端嵌入离子传导渗透膜，离子传导渗透膜的自由端与平衡胶管的开口端密封连接；不极化电极体，上接头座，离子传导渗透膜和平衡胶管相互连接成一体后形成用于盛放介质溶液的封闭腔体；不极化电极体一端连接导线到测量电路的输入端，另一端通过电极探头嵌入到封闭腔体的介质溶液中。
优选的，上接头座嵌入不极化电极体的一端外部设置有连接螺母；连接螺母上分别设置有防转螺钉和用于与测井仪器配合固定的螺纹孔。
优选的，上接头座的中部镶嵌有注液塞，注液塞上设置有用于安装密封圈的柱塞密封槽。
进一步，注液塞与上接头座螺纹连接，注液塞采用PEEK制成。
进一步，封闭腔体中从嵌入不极化电极体的一端到设置注液塞的部分填充有耐高温硅胶。
优选的，不极化电极体包括插头和电极本体；设置有密封圈的插头与上接头座螺纹连接；电极本体固定在插头中，一端伸出插头连接导线到测量电路的输入端，另一端伸出插头形成电极探头。
优选的，离子传导渗透膜与平衡胶管的开口端通过螺纹密封连接，与上接头座的嵌入端上设置有密封圈；离子传导渗透膜由套设在其外部的连接螺帽通过螺纹连接与上接头座固定设置。
进一步，平衡胶管的开口端内设置有内螺纹和密封槽，平衡胶管的连接端是采用PEEK，其调压端采用聚合物材料，连接端和调压端通过硫化胶结成一体。
再进一步，离子传导渗透膜内的腔体，中间部分的内径大于两端部分的内径。
优选的，上接头座呈内外壁面对应的阶梯状设置，从嵌入不极化电极体的一端到嵌入离子传导渗透膜的一端，每级阶梯的半径逐级增大。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型通过设置的上接头座作为基准的连接部件，对不极化电极以及离子传导渗透膜进行定位和连接，同时配合设置的平衡胶管形成盛放介质溶液的封闭腔体，密封性能好，保证了其结构的稳定性，设计紧凑精巧；在井下高温高压的环境中，能够利用离子传导渗透膜的渗透作用，对电极装置 密封腔体内的介质溶液和井筒外的溶液通过渗透作用进行内外离子交换，通过平衡胶管的作用下，有效的释放内压，平衡环境压力，防止外界泥浆进入装置内部，绝缘性能好，可靠性高。
进一步的，利用设置的连接螺母，能够为电极装置与测井仪器的配合提供可靠固定连接的位置，通过防转螺钉实现螺母与上接头的固定，再通过测井仪器与螺纹孔的配合实现连接螺母与其的固定，连接可靠，保证了信号传输的稳定，以及连接的准确定位。
进一步的，通过设置的注液塞能够实现对介质溶液的方便注入，并且通过密封圈保证封闭腔体的密封性能；配合方便的螺纹连接，使注液塞拆装非常便捷，仅将带密封圈的注液塞旋入基体上接头座中即可实现密封安装。
进一步的，利用填充在电极探头与上接头座之间的耐高温硅胶，利用其粘性并且易成型的特点，能偶起到很好的密封作用。并且由于其是一种的软体物质，在高温高压下更有弹性，并且高温下绝缘性能好，通过填入的耐高温硅胶能更好的起到密封隔绝和绝缘作用。
进一步的，通过插头将电极本体进行固定和保护，一方面能够对连接位置通过插头上的密封圈进行密封，另一方面能够通过螺纹连接，提高安装和拆卸的便捷性；定位可靠，结构简单，对电极的保护好，使用寿命长。
进一步的，通过连接螺帽实现密封嵌入上接头座的离子传导渗透膜的固定连接，不仅能够增强连接位置的强度，提高连接后的一体性，而且能够从外部实现对其的加压，保证密封性能。
进一步的，平衡胶管上设置的内螺纹及装有密封圈槽，可以直接从离子传导渗透膜的自由端旋进连接成一体。平衡胶管将连接端采用高性能的工程塑料PEEK加工成所需形状，与聚合物材料的调压端胶结硫化成一体，不仅拆装更换便捷，保证了连接强度和调压的灵活性，密封性能好、橡胶不易破损，而且外型美观，并保证在高温高压环境下绝缘性能不下降。
进一步的，利用离子传导渗透膜内腔的变截面设置，在保证强度和连接的同时，保护了不极化电极体的电极探头，扩大了其传感和内外离子交换的面积，提供了采集的准确度和灵敏性。
进一步的，利用阶梯状的设置，能够更好的提供安装、固定、定位和操作的基准和空间，保证了其他部件连接后整体的结构紧凑和合理，设计巧妙，安装使用更加便捷。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型中不极化电极体和上接头座的安装结构示意图。
图3为本实用新型中离子传导渗透膜和平衡胶管安装结构图。
图4a为本实用新型中连接螺母的轴向剖视图。
图4b为本实用新型中连接螺母的横截面图。
图中：1为不极化电极体；2为连接螺母；3为防转螺钉；4为上接头座；5为注液塞；6为连接螺帽；7为离子传导渗透膜；8为平衡胶管；9为耐高温硅胶。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
如图1所示，本实用新型包括不极化电极体1、连接螺母2、防转螺钉3、上接头座4、注液塞5、连接螺帽6、离子传导渗透膜7和平衡胶管8；其中，不极化电极体1是将装好密封圈的非金属承压插头的一端与一个预先制作好的电极体牢固可靠的焊接为一体。将焊接好的此端从电极装置的左端上接头座4旋进到位并且固紧，如图2所示。如如1和图3所示，将装好密封圈的离子传导渗透膜7，右端旋入平衡胶管8内旋紧，离子传导渗透膜7另一端镶入电极装置上接头座4右端的台阶孔内，并且嵌到位。
将连接螺帽6从连接好离子传导渗透膜7的平衡胶管8的右端穿过与上接头座4的外螺纹连接，并用专用工具固紧，至此整个电化学测量电极装置连成一整体，电极装置整体呈圆柱阶梯状的封闭腔体，其通过连接螺母2与测井仪器固定连接，最大径与测井仪器内径吻合，如图1所示。
如图1所示，将连接螺母1从上接头座4的左端螺纹处旋入固紧，再用防转螺钉3固结在连接螺母1指定的一个螺纹孔内，防止零件间相互转动。同时，如图4a和图4b所示，连接螺母1在与X轴成等夹角的另两个螺纹孔可与测井仪器用M8的内六方沉头螺钉牢固可靠的固接在一体。本优选实例中，连接螺母2为圆柱状，通过中心部位的螺纹孔与上接头座4连接，其圆周上还均匀设置有三个螺纹孔，一个螺纹孔镶嵌有限制零件间相互转动的防转螺钉3，其余两个螺纹孔分别与测井仪器连接。
如图1所示，注液塞5在注入口前部，填入适量的耐高温硅胶9，通过耐高温硅胶9的设置实现不极化电极体1的输入端与下端内腔溶液的隔绝。因不极化电极体的输入端是电导体，而耐高温硅胶9高温下绝缘性能好，采用耐高温硅胶9，使不极化电极体1的输入端与下端腔体介质之间起到了很好的绝缘作用。其次，耐高温硅胶9具有粘性并且易成型，是一种的软体物质，在高温高压下更有弹性，起到很好的密封作用。填入适量的耐高温硅胶9起到很好密封和绝缘作用。再在注入口处，对电极装置的内腔注入所需的介质溶液，完成后将装好密封圈的注液塞5旋入到位即可。在封闭腔体内，注液塞5使硅胶与介质溶液的注入操作非常便捷。本优选实例中，注液塞5采用工程塑料PEEK制成，其外缘设置有O型密封圈。
不极化电极体1的性能对信息采集起着很重要的作用，承压密封插头的性能可靠与否对整个装置乃至整个仪器能否成功测井起着关键性的作用。如图1所示，本实用新型上接头座4左端凸台处连接有不极化电极体1，中间凸台外缘上镶嵌有注液塞5，右端台阶的密封孔嵌入离子传导渗透膜7，尾 端设置有平衡胶管8，外圆台螺纹处通过连接螺帽6将已旋入特制平衡胶管8的离子传导渗透膜7部分与上接头座4部分连接成一体；不极化电极体1包括非金属承压密封插头、一个焊接在密封插头上的不极化电极和电极探头，电极探头嵌入电极装置封闭的腔体内。
平衡胶管8左端设置有内螺纹和密封圈槽，其通过内螺纹和密封圈槽直接从离子传导渗透膜7的右端旋进。平衡胶管8的连接端是采用工程塑料PEEK，其调压端采用聚合物材料，连接端和调压端通过硫化胶结成一体，配合形成所需的形状。
注液塞的设计，注液塞外圆装有“O”密封圈，隔绝外界泥浆进入电极装置腔体系统内部，在高温高压环境下，保证整个装置有好的密封效果。其次，注液塞使用高性能的工程塑料PEEK制作，这种材料的强度及绝缘性能都能满足电极装置高温高压下使用要求。再次，在更换零件及注入介质溶液时，注液塞拆装非常便捷，仅将注液塞旋入基体上接头座中即可。
平衡胶管8在测井过程中可以快速、有效地释放内压，平衡环境压力，防止外界泥浆进入系统内部，保证整个装置的绝缘性能不下降。在结构设计上，平衡胶管8左端设计有内螺纹孔及装有密封圈槽，可以直接从离子传导渗透膜7的右端旋进连接成一体。其次，平衡胶管8的连接端是采用工程塑料PEEK，其调压端采用聚合物材料，连接端和调压端通过硫化胶结成一体，配合形成所需的形状，如图3所示。平衡胶管的设计不仅拆装更换便捷，密封性能好、橡胶不易破损，而且外型美观，并保证在高温高压环境下绝缘性能不下降。
本实用新型电极装置在高温高压状态下，不仅密封性能好和绝缘性能高，而且工作性能稳定，电极与导线的焊接牢固可靠，电极体更换便捷，采集传导精确，能够在井下高温高压条件下实现电化学测量。
Claims (10)
1.井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，包括不极化电极体(1)，中空的上接头座(4)，筒状的离子传导渗透膜(7)和一端开口的平衡胶管(8)；
所述的上接头座(4)一端嵌入不极化电极体(1)，另一端嵌入离子传导渗透膜(7)，离子传导渗透膜(7)的自由端与平衡胶管(8)的开口端密封连接；不极化电极体(1)，上接头座(4)，离子传导渗透膜(7)和平衡胶管(8)相互连接成一体后形成用于盛放介质溶液的封闭腔体；
所述的不极化电极体(1)一端连接导线到测量电路的输入端，另一端通过电极探头嵌入到封闭腔体的介质溶液中。
2.根据权利要求1所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的上接头座(4)嵌入不极化电极体(1)的一端外部设置有连接螺母(2)；连接螺母(2)上分别设置有防转螺钉(3)和用于与测井仪器配合固定的螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的上接头座(4)的中部镶嵌有注液塞(5)，注液塞(5)上设置有用于安装密封圈的柱塞密封槽。
4.根据权利要求3所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的注液塞(5)与上接头座(4)螺纹连接，注液塞(5)采用PEEK制成。
5.根据权利要求3所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，封闭腔体中从嵌入不极化电极体(1)的一端到设置注液塞(5)的部分填充有耐高温硅胶(9)。
6.根据权利要求1所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的不极化电极体(1)包括插头和电极本体；设置有密封圈的插头与上接头座(4)螺纹连接；电极本体固定在插头中，一端伸出插头连接导线到测量电路的输入端，另一端伸出插头形成电极探头。
7.根据权利要求1所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的离子传导渗透膜(7)与平衡胶管(8)的开口端通过螺纹密封连接，与上接头座(1)的嵌入端上设置有密封圈；离子传导渗透膜(7)由套设在其外部的连接螺帽(6)通过螺纹连接与上接头座(4)固定设置。
8.根据权利要求7所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的平衡胶管(8)的开口端内设置有内螺纹和密封槽，平衡胶管(8)的连接端是采用PEEK，其调压端采用聚合物材料，连接端和调压端通过硫化胶结成一体。
9.根据权利要求1或7所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的离子传导渗透膜(7)内的腔体，中间部分的内径大于两端部分的内径。
10.根据权利要求1所述的井下高温高压电化学测量电极装置，其特征在于，所述的上接头座(4)呈内外壁面对应的阶梯状设置，从嵌入不极化电极体(1)的一端到嵌入离子传导渗透膜(7)的一端，每级阶梯的半径逐级增大。
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| CN112835106A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-05-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种不极化接收电极结构 |
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