[实用新型]一种电磁相关流量测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流量测量传感器，尤其涉及一种用于测量油井井下油水两相流或油气水三相流流量的电磁相关流量测量传感器。

背景技术

油、气、水三相流是一种常见的多相流，其广泛存在于现代石油工业中，因此对其测量技术的研究具有重要的意义。其中，流量测量是一个重要的研究内容，通常采用速度法来间接测量油井管道内流体的流量，此时速度的准确测量显得十分重要。

电磁流量计是一种测量流量的仪表，它具有非侵入性特点，不产生压力损失，它不受流体温度、压力、密度和粘度等流体本身特性的影响，并对流体的流量变化能快速响应。近年来电磁流量计已开始应用于高含水的油田注水井、注聚井的注入剖面测井中应用中，从目前的应用情况来看，电磁流量计在测量高含水油水两相流时，由于其非导电物质(油水两相流中为油相)含量低，对测量结果影响较小，测量结果较为准确；当电磁流量计测量非高含水油水两相流时，由于其非导电物质含量高，对测量结果影响较大，测量结果误差较大。鉴于此，研制开发电磁相关流量测量传感器用于测量含非导电相的两相或多相流体的流量具有重要的意义，并能满足实际应用需求。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，提供一种电磁相关流量测量传感器，该传感器可提取更多的流体流动信息。

本实用新型的技术方案如下：一种电磁相关流量测量传感器，包括测量管道、一对励磁结构组件、一对带孔的励磁结构固定板、四对测量电极组件和两对电极紧固带。其中，励磁结构组件安装在测量管道外侧两边并平行放置，通过励磁结构固定板固定在测量管道上；带孔的励磁结构固定板分别安装在励磁结构组件的外侧，并将励磁结构组件固定在测量管道上，固定板板面相互平行且与测量管道轴向平行。

所述的励磁结构组件由励磁线圈、磁芯和励磁线圈固定架板构成，励磁线圈绕置于磁芯外侧，励磁线圈呈马鞍状贴于测量管道外侧并由固定架板将励磁线圈结构固定。传感器的励磁结构组件在测量管道的轴向长度比径向长度长，使得检测电极位于励磁结构组件产生的感应磁场中。

所述的测量电极组件包括检测电极和绝缘套，四对检测电极分别穿过测量管管壁、测量管道的衬里，并用电极紧固带固定在测量管道上，检测电极与测量管道之间由绝缘套密封隔离。其中两对检测电极安装在测量管同一径向截面，一对检测电极安置在与感应磁场方向成90度角测量管直径两端用于产生测量信号，另一对检测电极安置在与感应磁场方向成0度角测量管直径两端起校验作用；在测量管轴向相距一定距离L取另一个径向截面，按照与上面同样方式安置余下两对检测电极。

本实用新型提出的电磁相关流量测量传感器，其设计结构与传统电磁流量计传感器不同，将一对检测电极变为四对检测电极，其中两对检测电极用于测量信号，另外与感应磁场方向成0度角的两对检测电极起到校验作用，因为平行于感应磁场方向，理论上在这两对检测电极两端不会产生感应电动势，实际中可应用这点对传感器进行调试改进，从而起到校验作用；四对检测电极同处于一对励磁线圈产生的较均匀磁场中；电极检测信号是利用法拉第电磁感应定律获取的；流量测量是在检测信号互相关运算的基础上实现的。

本实用新型的电磁相关流量测量传感器，其测量原理是：在流体通过测量管道时，与感应磁场方向成90度角安装有两对结构相同的检测电极，分别称为上游电极和下游电极，上、下游电极相隔适当距离L。从上、下游两对电极上提取能反应被测流体流动状况的测量信号x(t)和y(t)。此两路测量信号是在同一励磁线圈产生的较均匀磁场同一测量管道相距L处获取的，该两路检测信号具有相关性，所以可对测量信号x(t)和y(t)作互相关运算，互相关函数R_xy(τ)如式(1)所示：