[发明专利]用于垂直上升管中含水相多相流水相电导率测量的传感器

说明书

本发明涉及一种用于垂直上升管中含水相多相流水相电导率测量的传感器，包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，其中，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应当保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换。上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽；测量电极固定在绝缘导流件的顶部。

技术领域

本发明涉及一种含水相多相流水相电导率测量的传感器，此种传感器可用于注水开发油田生产井油水/气水/油气水/多相流分相体积浓度电学测量。

背景技术

伴随着油田注水开发过程中的不同开采方式，油井中经常出现油水/气水/油气水/多相流采出混合液。为了解油井生产动态特性及优化油藏管理，需要实时动态监测油井持水率参数。目前，电导法或电容法是获取持水率的常规测量手段，由于不同地区油气田地质构造差异及油田注水开发过程中不时对地层水性质的改变，导致油井采出液中的水相电导率及介电常数发生复杂变化，这会给以电学法(电导或电容)为主的持水率测量结果带来较大影响。因此，为了减小水相电导率变化对持水率测量结果影响，实时监测油井内水相电导率变化对提高持水率测量精度具有重要实际意义。

微波技术(United States Patent,Patent No.:US6831470B2,Date of Patent:Dec.14,2004)及双模态伽马射线法(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电导率的监测，但这些传感器结构及其测量系统均比较复杂、装置成本高及测量方法实现难度亦较大。

发明内容

本发明是提供一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，具有结构简单，精度较高，可实现水相电导率的实时动态测量的特点。技术方案如下：

一种用于垂直上升管中含水相多相流水相电导率测量的传感器，包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，其中，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应当保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换。上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽；测量电极固定在绝缘导流件的顶部。

优选地，在轴向切面图中，环形凹槽的形状为两个半圆形。所述的测量电极包括圆形电极和位于圆形电极周边的环形电极。所述的绝缘导流件的主体为柱状，其迎流处为半球体。通过优化测量电极尺寸，使测量电极具有较高的水相电导率测量灵敏度及线性度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下测量优点：

(1)本发明的绝缘导流件及全水获取区可在油水/气水/油气水/多相流动过程中动态获得全水测量环境。

(2)本发明的用于水相电导率测量的传感器基于电导法，经过尺寸优化并辅以经过特定设计的测量电路后可实现水相电导率的直接测量，具有精度高、响应速度快、性能稳定及适用多相流流型范围广等优点。

(3)本发明的传感器适用于垂直上升管中油水/气水/油气水/多相流动状态，其水相电导率测量输出响应不受上述多相流流型、分相体积浓度及分相表观流速等流动参数影响。

附图说明

图1是水相电导率测量传感器整体结构图。

图2是水相电导率测量传感器全水获取区及测量电极详细结构图。