[发明专利]一种用于水平井含水率测量的电容式传感器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油田上用于水平产出井含水率测量的电器元件，具体地说是涉及一种用于水平井含水率测量的电容式传感器。

背景技术：

目前，在低产量水平产出油井中，主要应用内插式同轴电容含水率测量传感器测量含水率，但在低流量下由于油水分层，常常造成其分辨率较低，在含水率50％以上时则很难分辨。分析其原因在于：电容法持水率计上应用的内插式同轴电容含水率测量传感器其取样室可等价为一个同轴圆柱形电容器，油气水混合物是电介质，当油与水含量不同时，同轴电容器的电容相应地改变，因此可以通过测量电容值得到持水率。假设电容器的中心电极的半径为r，包裹电极的绝缘层半径为R₁，绝缘材料相对介电常数为ε_r1；电容器外电极的半径为R₂，高度为H。内外电极之间的油水混合物的介电常数为ε_r2。C为电容，则柱状电容器的电容量为C=2πϵ0ϵr1ϵr2Hϵr2lnR1r+ϵr1lnR2R1]]>

式中ε₀为真空中的介电常数，ε_r2为油水混合介电常数。

当传感器用于水平井测量时，当含水率大于50％时，水实际上作为导体将内外电极连通。取样室外的电势等于绝缘层表面的电势，即外壳与内电极间的电容等于绝缘层间的电容，且为常量：

C=2πϵ0ϵr1HlnR1r]]>

上式说明此时C与含水率无关，即在水平层流的情况下，如果含水率大于50％，就会使内外电极连通，此方法将失去分辨能力。

发明内容：

为了解决现有内插式同轴电容含水率测量传感器在低流量和高含水率的水平井中测量时存在的分辨率低甚至是不能分辨的问题，本发明提供一种专门用于水平井含水率测量的电容式传感器，该种电容式传感器主要针对流量为100m³/d以内的水平产出井含水率的测量，可以在含水率0-100％范围内有较好的分辨率，可以用来克服和弥补内插式同轴电容含水率测量传感器的不足。

本发明的技术方案是：该种用于水平井含水率测量的电容式传感器，由带有台阶的内绝缘筒、金属内筒、外绝缘筒、金属外筒、挡环以及压帽组成，其中所述内绝缘筒、金属内筒、外绝缘筒、金属外筒依次由内至外嵌套，所述金属内筒位于挡环、内绝缘筒与外绝缘筒连接后形成的密封绝缘腔内，由所述金属内筒上做导体连接后密封引出一根与金属外筒绝缘的电极连接导线，由金属外筒上引出一根接地导线。