[发明专利]一种基于纳米材料的接触分离式煤层气两相流气泡传感器

说明书

本发明提供一种基于纳米材料的接触分离式煤层气两相流气泡传感器，包括固定座、支撑板和电荷测试仪，固定座中部设有穿孔，下部设于设有至少一个滑槽，每一滑槽内设有一活动板，固定座下端连接支撑板，穿孔贯穿支撑板，支撑板与滑槽的槽口相对位置设有缺口且支撑板阻挡活动板滑出滑槽，滑槽的上端面设有上收容槽，边缘设有上纳米材料层，上收容槽内设有上磁铁，活动板上表面设有向下凹陷的下收容槽，边缘设有下纳米材料层，下收容槽内设有下磁铁，下磁铁和上磁铁相对设置且二者相对端的磁极相同，电荷测试仪分别连接上纳米材料层和下纳米材料层。本发明的有益效果：准确判断两相流的流型，体积小、适应钻井工况环境。

技术领域

本发明涉及地质钻井仪器仪表技术领域，尤其涉及一种基于纳米材料的接触分离式煤层气两相流气泡传感器。

背景技术

目前，在国内常规油气资源日渐减少的情况下，非常规天然气的开发逐步受到国家重视。其中，煤层气的开采被广泛的关注。中国是煤储量大国，其煤层气总资源量高达37万亿立方米，探明储量约1800亿立方米，勘探开发潜力巨大。煤层气开发作为常规天然气的接替能源之一，在能源行业得到了高度重视。与天然气生产不同，煤层气在开始产气之前先要排出煤层中大量的水，这与煤储层的独特性质有关。煤层中天然裂隙或割理通常被水饱和，煤层气吸附在煤上。要采出煤层气，首先要让它从煤中解吸出来。只有抽出足够的水，煤层压力降至煤的解吸压力后，煤层气的解吸才能开始。煤层压力小于或等于解吸压力，气体从煤中解吸，顺割理流动到压裂裂缝，然后流到井筒中，煤层气从井筒中开采出来。

在能源勘探及后续的开发阶段，都需要通过相关传感器对开采井筒中的两相流气泡密度以及两相流流型进行测量，为开采工艺设计及工艺控制提供必要的理论依据及技术支撑，以及在后续开发阶段，该测量参数可对该开采井进行产量评估等。因此必须对井筒环空的气泡密度以及两相流流型进行测量。在现阶段，对煤层气开采井中的两相流气泡密度以及两相流流型测量相关研究较少，而且开采井筒中相对尺寸较小，较多数气泡传感器不适用井下环境，因此急需研制一种精度较高、体积小、且适合钻井工况环境要求开采井筒专用两相流气泡传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于纳米材料的接触分离式煤层气两相流气泡传感器。

本发明的实施例提供一种基于纳米材料的接触分离式煤层气两相流气泡传感器，包括固定座、支撑板和电荷测试仪，所述固定座中部设有穿孔，下部设于设有至少一个滑槽，每一所述滑槽内设有一活动板，所述活动板可沿着所述滑槽上下滑动，所述固定座下端连接所述支撑板，所述穿孔贯穿所述支撑板，所述支撑板与所述滑槽的槽口相对位置设有缺口且所述支撑板阻挡所述活动板滑出所述滑槽，所述滑槽的上端面中部设有向上凹陷的上收容槽，所述滑槽的上端面边缘设有上纳米材料层，所述上收容槽内设有上磁铁，所述活动板的上表面中部设有向下凹陷的下收容槽，所述活动板的上表面边缘设有下纳米材料层，所述下收容槽内设有下磁铁，所述下磁铁和所述上磁铁相对设置且二者相对端的磁极相同，所述电荷测试仪分别连接所述上纳米材料层和所述下纳米材料层，所述活动板用于接受气泡流冲击，每一气泡冲击所述活动板使其向上运动，直至所述下纳米材料层接触所述上纳米材料层并摩擦生电，所述气泡破灭，所述上磁铁对所述下磁铁的排斥力使所述活动板下滑，所述下纳米材料层和所述上纳米材料层分离，所述电荷测试仪用于检测所述下纳米材料层和所述上纳米材料层摩擦生电的频率。

进一步地，所述滑槽为弧形槽，所述活动板为弧形板，所述活动板的半径与所述滑槽的半径相同。

进一步地，所述上收容槽和所述下收容槽为相同的弧形槽，所述下收容槽设置于所述活动板的中部，所述上磁铁和所述下磁铁形状相同，所述上磁铁的厚度小于所述上收容槽深度的1/2。

进一步地，所述穿孔为阶梯孔，所述阶梯孔的阶梯面设于多个气泡出口，每一所述滑槽设置于相邻两所述气泡出口之间。

进一步地，所述支撑板为内置十字架的圆环，所述十字架的中心设有入口孔，所述阶梯孔和所述入口孔上下对齐，所述十字架固定连接所述固定座底部。