[发明专利]一种流体电导率传感器及测量流体电导率的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆测井领域，尤其是涉及一种井下流体电导率传感器及测量流体电导率的方法。

背景技术

电缆地层测试器对地层流体进行抽吸时，需要实时监测流体的电导率，从而判断流体特性，区分地层流体及井筒泥浆。故需要安装可在井下高温环境下工作的流体电导率传感器。

线圈式传感器具有非接触，免维护的特点，适合用于流体电导率检测。该类传感器使用一对互感线圈测量流体电导率。为了提高灵敏度，通常使用高磁导率的铁芯线圈。常温环境下，这种传感器的精度及重复性都很好。然而，铁芯磁导率会随着温度变化发生非线性变化，从而引起信号漂移，影响测量精度；所以线圈式流体电导率传感器一般在室温环境下应用，在高温环境下应用必须采取特殊措施，解决铁芯线圈的灵敏度与温度稳定性这对矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了确保线圈式流体电导率传感器在高温环境下的测量准确性，提出一种流体电导率传感器及测量流体电导率的装置和方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种测量流体电导率的方法，应用于流体电导率传感器，所述传感器包括电源、发射线圈、接收线圈、接收电阻和绕阻，所述发射线圈和所述接收线圈为同心设置的2个环形线圈，所述电源为发射线圈提供交流电，所述接收电阻串联在接收线圈上，待监测的流体从所述发射线圈和所述接收线圈的中间通过，所述绕阻与导线形成闭合回路，并且所述导线从所述发射线圈和所述接收线圈的中间通过，所述绕阻为温漂忽略不计的电阻，所述方法包括：

检测不同温度下无流体通过时的接收电阻两端的电压值，获得多组第一电压值；

根据所述多组第一电压值与温度的变化关系，反演出发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

检测不同温度下有待监测的流体通过时的接收电阻两端的电压值，获得多组第二电压值；

根据所述发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系和所述多组第二电压值，计算获得流体电导率随温度变化的关系。

进一步地，根据所述多组第一电压值与温度的变化关系，反演出发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系，包括：

根据f(t)=Vr(t)-Vr₀计算发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

其中，Vr₀代表室温（25℃）下无流体通过、绕阻接入电路时在接收电阻两端产生的感应电压值，是常数；Vr(t)表示不同温度下无流体通过、绕阻接入电路时的接收电阻两端产生的感应电压值，是测量获得的；t表示温度；f(t)表示发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系。

进一步地，根据所述发射线圈在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系和所述多组第二电压值，计算获得流体电导率随温度变化的关系，包括：

根据Vf(t)=V(t)-f(t)计算流体通道在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

V(t)表示不同温度下有待监测的流体通过、绕阻没有接入电路时的接收电阻两端产生的感应电压值，是测量获得的；Vf(t)表示流体通道在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

再根据Cf/Cr=Vf(t)/Vr₀计算获得流体通道的电导率，

其中，Cf表示流体通道的电导率，Cr表示绕阻的电导率数值，是常数；

或者，

根据Vf(t)=V’(t)-Vr₀-f(t)计算流体通道在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

V’(t)表示不同温度下有待监测的流体通过、绕阻接入电路时的接收电阻两端产生的感应电压值，是测量获得的；Vf(t)表示流体通道在接收电阻两端产生的感应电压随温度变化的关系；

再根据Cf/Cr=Vf(t)/Vr₀计算获得流体通道的电导率，

其中，Cf表示流体通道的电导率，Cr表示绕阻的电导率数值，是常数。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种流体电导率传感器，包括电源、发射线圈、接收线圈、接收电阻和绕阻，所述发射线圈和所述接收线圈为同心设置的2个环形线圈，所述电源为发射线圈提供交流电，所述接收电阻串联在接收线圈上，待监测的流体从所述发射线圈和所述接收线圈的中间通过，所述绕阻与导线形成闭合回路，并且所述导线从所述发射线圈和所述接收线圈的中间通过，所述绕阻为温漂忽略不计的电阻。

进一步地，所述绕阻为精度为0.1%的金属膜电阻。