[發明專利]一種用于水平井含水率測量的電容式傳感器

有效

• 申請號: 200710301359.2
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101182770A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 劉興斌;胡金海;馬水龍;蔡兵;李軍;徐文峰
• 申請（專利權）人: 大慶油田有限責任公司
• 主分類號: E21B49/08
• 分類號: E21B49/08
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司
• 代理人: 李建華

技術領域：

本發明涉及一種油田上用于水平產出井含水率測量的電器元件，具體地說是涉及一種用于水平井含水率測量的電容式傳感器。

背景技術：

目前，在低產量水平產出油井中，主要應用內插式同軸電容含水率測量傳感器測量含水率，但在低流量下由于油水分層，常常造成其分辨率較低，在含水率50％以上時則很難分辨。分析其原因在于：電容法持水率計上應用的內插式同軸電容含水率測量傳感器其取樣室可等價為一個同軸圓柱形電容器，油氣水混合物是電介質，當油與水含量不同時，同軸電容器的電容相應地改變，因此可以通過測量電容值得到持水率。假設電容器的中心電極的半徑為r，包裹電極的絕緣層半徑為R₁，絕緣材料相對介電常數為ε_r1；電容器外電極的半徑為R₂，高度為H。內外電極之間的油水混合物的介電常數為ε_r2。C為電容，則柱狀電容器的電容量為C=2πϵ0ϵr1ϵr2Hϵr2lnR1r+ϵr1lnR2R1]]>

式中ε₀為真空中的介電常數，ε_r2為油水混合介電常數。

當傳感器用于水平井測量時，當含水率大于50％時，水實際上作為導體將內外電極連通。取樣室外的電勢等于絕緣層表面的電勢，即外殼與內電極間的電容等于絕緣層間的電容，且為常量：

C=2πϵ0ϵr1HlnR1r]]>

上式說明此時C與含水率無關，即在水平層流的情況下，如果含水率大于50％，就會使內外電極連通，此方法將失去分辨能力。

發明內容：

為了解決現有內插式同軸電容含水率測量傳感器在低流量和高含水率的水平井中測量時存在的分辨率低甚至是不能分辨的問題，本發明提供一種專門用于水平井含水率測量的電容式傳感器，該種電容式傳感器主要針對流量為100m³/d以內的水平產出井含水率的測量，可以在含水率0-100％范圍內有較好的分辨率，可以用來克服和彌補內插式同軸電容含水率測量傳感器的不足。

本發明的技術方案是：該種用于水平井含水率測量的電容式傳感器，由帶有臺階的內絕緣筒、金屬內筒、外絕緣筒、金屬外筒、擋環以及壓帽組成，其中所述內絕緣筒、金屬內筒、外絕緣筒、金屬外筒依次由內至外嵌套，所述金屬內筒位于擋環、內絕緣筒與外絕緣筒連接后形成的密封絕緣腔內，由所述金屬內筒上做導體連接后密封引出一根與金屬外筒絕緣的電極連接導線，由金屬外筒上引出一根接地導線。