軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器的制造方法
【專利摘要】軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，屬于油田生產(chǎn)中產(chǎn)液剖面流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有互相關(guān)傳感器只能測(cè)出一對(duì)測(cè)量電極間平均流速，而無法測(cè)量油田產(chǎn)出液流體截面流速的問題。它的絕緣棒設(shè)置在絕緣筒內(nèi)，并且與絕緣筒同軸，絕緣棒的中段沿軸向排布上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極，上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極均為導(dǎo)電環(huán)，上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極分別鑲嵌在絕緣棒的側(cè)壁上；絕緣筒的內(nèi)側(cè)壁上分別鑲嵌上游地電極和下游地電極，上游地電極和下游地電極均為環(huán)狀電極，上游地電極與上游測(cè)量電極處于同一水平面上；下游地電極與下游測(cè)量電極處于同一水平面上。本發(fā)明用于測(cè)量流體流速。
【專利說明】軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，屬于油田生產(chǎn)中產(chǎn)液剖面流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，油田生產(chǎn)中測(cè)量產(chǎn)出液液體流量的傳感器主要是渦輪流量計(jì)，由于渦輪流量計(jì)存在可動(dòng)部件，用于測(cè)量井下流體流量時(shí)，易被井下流體攜帶的沙子及其它異物卡住而影響正常工作。比如，隨著油田開發(fā)過程中，注入介質(zhì)的成分越來越復(fù)雜，在注入介質(zhì)為聚合物及三元介質(zhì)情況下，產(chǎn)出流體中就含有聚合物及三元成分，這些成分導(dǎo)致產(chǎn)出液流體的粘度增大，導(dǎo)致渦輪流量計(jì)工作不正常。
[0003]還有一種利用互相關(guān)原理，采用金屬環(huán)狀測(cè)量電極測(cè)量流體流量的傳感器，這種傳感器采用電流源作為激勵(lì)源，電路設(shè)計(jì)相對(duì)繁瑣，沒能在生產(chǎn)中廣泛使用。并且它測(cè)量的是一對(duì)測(cè)量電極之間流體的平均流速，不能測(cè)出流體的截面流速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有互相關(guān)傳感器只能測(cè)出一對(duì)測(cè)量電極間平均流速，而無法測(cè)量油田產(chǎn)出液流體截面流速的問題，提供了一種軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器。
[0005]本發(fā)明所述軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，它包括絕緣筒、上游地電極、下游地電極、絕緣棒、上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極，
[0006]絕緣棒設(shè)置在絕緣筒內(nèi)，并且與絕緣筒同軸，絕緣棒的中段沿軸向排布上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極，上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極均為導(dǎo)電環(huán)，上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極分別鑲嵌在絕緣棒的側(cè)壁上；
[0007]絕緣筒的內(nèi)側(cè)壁上分別鑲嵌上游地電極和下游地電極，上游地電極和下游地電極均為環(huán)狀電極，上游地電極與上游測(cè)量電極處于同一水平面上，形成一對(duì)上測(cè)量電極；下游地電極與下游測(cè)量電極處于同一水平面上，形成一對(duì)下測(cè)量電極。
[0008]上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極均為金屬電極。
[0009]所述上游測(cè)量電極和下游測(cè)量電極分別采用電壓源供電。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述傳感器，將一對(duì)上測(cè)量電極和一對(duì)下測(cè)量電極沿流體流速方向設(shè)置，絕緣筒和絕緣棒之間形成環(huán)形空間，使被測(cè)液體得以從環(huán)形空間內(nèi)流過。本發(fā)明依據(jù)串聯(lián)分壓和互相關(guān)流量測(cè)量原理。通過氣泡移動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，證明了傳感器的可行性。
[0011]本發(fā)明用于對(duì)油田井下產(chǎn)出的多相流或兩相流流體的流量進(jìn)行測(cè)量，該產(chǎn)出流體由導(dǎo)電相流體與非導(dǎo)電相流體混合后形成，具有導(dǎo)電特性。它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流體截面流速的測(cè)量，基于此截面流速，可進(jìn)一步計(jì)算出流體流量。
[0012]本發(fā)明采用電壓源供電，利用串聯(lián)分壓原理，其電路原理簡(jiǎn)單；傳感器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用兩對(duì)測(cè)量電極即實(shí)現(xiàn)了互相關(guān)流體流量測(cè)量；本發(fā)明測(cè)量結(jié)果可靠，能為多相流流體流型流態(tài)研究和多相流解釋提供技術(shù)數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明所述傳感器的工作原理圖；
[0015]圖3是本發(fā)明所述傳感器的測(cè)量機(jī)理示意圖，圖中箭頭所指為電流密度線；
[0016]圖4是本發(fā)明所述傳感器在適用儀器上的安裝示意圖；圖中A為電路筒，B為所述傳感器的出液口，C為本發(fā)明所述傳感器，D為集流器，與傳感器的入口連接。
【具體實(shí)施方式】
[0017]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，它包括絕緣筒1、上游地電極2、下游地電極3、絕緣棒4、上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6，
[0018]絕緣棒4設(shè)置在絕緣筒I內(nèi)，并且與絕緣筒I同軸，絕緣棒4的中段沿軸向排布上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6，上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6均為導(dǎo)電環(huán)，上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6分別鑲嵌在絕緣棒4的側(cè)壁上；
[0019]絕緣筒I的內(nèi)側(cè)壁上分別鑲嵌上游地電極2和下游地電極3，上游地電極2和下游地電極3均為環(huán)狀電極，上游地電極2與上游測(cè)量電極5處于同一水平面上，形成一對(duì)上測(cè)量電極；下游地電極3與下游測(cè)量電極6處于同一水平面上，形成一對(duì)下測(cè)量電極。
[0020]本實(shí)施方式中，當(dāng)給上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6供電用于測(cè)量流體流速時(shí)，電流會(huì)由測(cè)量電極徑向流向其對(duì)應(yīng)的地電極。此時(shí)，如果有非導(dǎo)電相流體分布在導(dǎo)電流體內(nèi)，則在電流流動(dòng)截面上會(huì)存在圍繞平均阻抗變化的特定流體阻抗，由于整個(gè)測(cè)量電路相當(dāng)于截面流體阻抗和外接分壓電阻的串聯(lián)電路，當(dāng)阻抗變化的流體從絕緣棒4和絕緣筒I之間的環(huán)形空間流過并順次通過兩個(gè)測(cè)量電極時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩路電壓擾動(dòng)，如圖2所示。對(duì)這兩路電壓擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行互相運(yùn)算可得到兩個(gè)截面流體的延遲時(shí)間，即流體經(jīng)過兩個(gè)測(cè)量電極的渡越時(shí)間，這樣，根據(jù)兩對(duì)測(cè)量電極間的距離計(jì)算流速，進(jìn)而通過流速得出流量的測(cè)量結(jié)果。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式所述上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6均為金屬電極。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一或二作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式所述上游測(cè)量電極5和下游測(cè)量電極6分別采用電壓源供電。
[0023]本發(fā)明的工作原理:圖2所示，供電電壓加到兩個(gè)分壓電阻上，分壓電阻分別與測(cè)量電極相連接，測(cè)量電極通過流過的導(dǎo)電流體與地電極形成流體阻抗，在分壓電阻保持不變的情況下，當(dāng)流體阻抗發(fā)生變化時(shí)，兩個(gè)測(cè)量電極上的電壓隨之發(fā)生變化，即測(cè)量電極上流體阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的變化。圖3所示，當(dāng)測(cè)量電極上加有電壓信號(hào)時(shí)，大部分電流就會(huì)從測(cè)量電極經(jīng)流體流向所對(duì)應(yīng)的地電極，其形成的電流密度線如圖中所示。
[0024]對(duì)本發(fā)明傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如下:將傳感器置于靜水中，向傳感器內(nèi)打氣，讓氣泡依次通過兩對(duì)測(cè)量電極，同時(shí)給兩個(gè)測(cè)量電極提供電壓信號(hào)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由結(jié)果可以看出，當(dāng)氣泡通過絕緣棒和絕緣筒間的環(huán)形空間時(shí)，在兩個(gè)測(cè)量電極上會(huì)分別產(chǎn)生時(shí)間上有延遲的、相似的電壓擾動(dòng)信號(hào)，依據(jù)互相關(guān)流量測(cè)量原理能夠獲得流體流量的測(cè)量結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，其特征在于，它包括絕緣筒(I)、上游地電極(2)、下游地電極(3)、絕緣棒(4)、上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)， 絕緣棒(4)設(shè)置在絕緣筒(I)內(nèi)，并且與絕緣筒(I)同軸，絕緣棒(4)的中段沿軸向排布上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)，上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)均為導(dǎo)電環(huán)，上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)分別鑲嵌在絕緣棒(4)的側(cè)壁上； 絕緣筒(I)的內(nèi)側(cè)壁上分別鑲嵌上游地電極(2)和下游地電極(3)，上游地電極(2)和下游地電極(3)均為環(huán)狀電極，上游地電極(2)與上游測(cè)量電極(5)處于同一水平面上，形成一對(duì)上測(cè)量電極；下游地電極(3)與下游測(cè)量電極(6)處于同一水平面上，形成一對(duì)下測(cè)量電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，其特征在于，上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)均為金屬電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸向排布雙電極互相關(guān)流量傳感器，其特征在于，所述上游測(cè)量電極(5)和下游測(cè)量電極(6)分別采用電壓源供電。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK103791958SQ201410074666
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】胡一凝, 唐淑琴 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)