[發明專利]用于垂直上升管中含水相多相流水相電導率測量的傳感器

有效

• 申請號: 201810126912.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108397188B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 金寧德;王大陽;翟路生;任英玉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;G01R27/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種用于垂直上升管中含水相多相流水相電導率測量的傳感器，包括絕緣導流件、測量電極和位于絕緣導流件上方的上端導流件，其中，上端導流件底部迎水面的尺寸大于絕緣導流件頂部背水面的尺寸且其水平投影覆蓋絕緣導流件頂部背水面的水平投影；在絕緣導流件的背水面和位于其上方的上端導流件的迎水面之間形成的腔體稱之為全水獲取區，全水獲取區的高度應當保證自下而上新流入的流體能夠在其內分離并與存留的流體之間產生交換。上端導流件的主體為柱狀，其底部開設有環形凹槽；測量電極固定在絕緣導流件的頂部。

技術領域

本發明涉及一種含水相多相流水相電導率測量的傳感器，此種傳感器可用于注水開發油田生產井油水/氣水/油氣水/多相流分相體積濃度電學測量。

背景技術

伴隨著油田注水開發過程中的不同開采方式，油井中經常出現油水/氣水/油氣水/多相流采出混合液。為了解油井生產動態特性及優化油藏管理，需要實時動態監測油井持水率參數。目前，電導法或電容法是獲取持水率的常規測量手段，由于不同地區油氣田地質構造差異及油田注水開發過程中不時對地層水性質的改變，導致油井采出液中的水相電導率及介電常數發生復雜變化，這會給以電學法(電導或電容)為主的持水率測量結果帶來較大影響。因此，為了減小水相電導率變化對持水率測量結果影響，實時監測油井內水相電導率變化對提高持水率測量精度具有重要實際意義。

微波技術(United States Patent,Patent No.:US6831470B2,Date of Patent:Dec.14,2004)及雙模態伽馬射線法(Salinity independent measurement of gas volumefraction in oil/gas/water pipe flows,Applied Radiation and Isotopes,2000,53:595-601)已被用于多相流中水相電導率的監測，但這些傳感器結構及其測量系統均比較復雜、裝置成本高及測量方法實現難度亦較大。

發明內容

本發明是提供一種垂直上升管中含水相多相流的水相電導率測量裝置，具有結構簡單，精度較高，可實現水相電導率的實時動態測量的特點。技術方案如下：

一種用于垂直上升管中含水相多相流水相電導率測量的傳感器，包括絕緣導流件、測量電極和位于絕緣導流件上方的上端導流件，其中，上端導流件底部迎水面的尺寸大于絕緣導流件頂部背水面的尺寸且其水平投影覆蓋絕緣導流件頂部背水面的水平投影；在絕緣導流件的背水面和位于其上方的上端導流件的迎水面之間形成的腔體稱之為全水獲取區，全水獲取區的高度應當保證自下而上新流入的流體能夠在其內分離并與存留的流體之間產生交換。上端導流件的主體為柱狀，其底部開設有環形凹槽；測量電極固定在絕緣導流件的頂部。

優選地，在軸向切面圖中，環形凹槽的形狀為兩個半圓形。所述的測量電極包括圓形電極和位于圓形電極周邊的環形電極。所述的絕緣導流件的主體為柱狀，其迎流處為半球體。通過優化測量電極尺寸，使測量電極具有較高的水相電導率測量靈敏度及線性度。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下測量優點：

(1)本發明的絕緣導流件及全水獲取區可在油水/氣水/油氣水/多相流動過程中動態獲得全水測量環境。

(2)本發明的用于水相電導率測量的傳感器基于電導法，經過尺寸優化并輔以經過特定設計的測量電路后可實現水相電導率的直接測量，具有精度高、響應速度快、性能穩定及適用多相流流型范圍廣等優點。

(3)本發明的傳感器適用于垂直上升管中油水/氣水/油氣水/多相流動狀態，其水相電導率測量輸出響應不受上述多相流流型、分相體積濃度及分相表觀流速等流動參數影響。

附圖說明

圖1是水相電導率測量傳感器整體結構圖。

圖2是水相電導率測量傳感器全水獲取區及測量電極詳細結構圖。