[发明专利]一种同轴式电容阻抗一体化传感器及其电路系统

说明书

本发明公开一种同轴式电容阻抗一体化传感器及其电路系统，包括电容传感器，所述电容传感器由外到内依次包括金属壳体、外绝缘层、内绝缘层和内金属电极；所述外绝缘层和内绝缘层之间有空隙；所述空隙内设有上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器；所述金属壳体、外绝缘层、内绝缘层、内金属电极、上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器为同轴结构。本发明能够对油水两相流流体中的持水率进行实时在线测量，同时也可以在静态条件下通过检测油水界面进行持水率的测量。

技术领域

本发明涉及相含率检测技术领域，特别是涉及一种同轴式电容阻抗一体化传感器及其电路系统。

背景技术

在石油工程中，为了提高原油开采效率，经常在油井的二次开采中采用高压注水、注聚合物的技术。但是这一过程导致油井开采以及开采后的传送过程中普遍存在油水两相流。而原油含水率的精确测量，对于确定出水或出油层位、估计产量和预测油井的开发寿命、油田的产量及质量控制、油井状态检测、提高二次采油质量等方面具有重要的作用。因此，含水率是一个很重要的检测参数，实时在线检测含水率具有十分重要的意义。

目前，电导测量法、电容测量法由于其结构简单、成本低廉、响应速度快、测量精度高被广泛应用于持水率测量。其中电容测量法针对流体中不同介电常数的差异进行两相流的分相持率测量，而电导测量法适用于连续相介质导电的两相流流体，主要针对被测量流体的电导率差异来进行相持率测量的。当同轴电容传感器置于高含水油水两相流中时，由于电导特性不能忽略，电容测量持水率会受限，而当同轴电容传感器置于油水自然分层的静态流体环境中时，同轴电容传感器对液面测量拥有较高的精确度；相对于电导传感器，针对高含水率条件下的非分层的混相动态流体环境，电导传感器能够较好地反应流体含水率的变化，但易受井下复杂环境(如水矿化度的变化，聚合物等)的影响，测量精度不尽如人意。

由此可见，为满足油田生产的实际要求，迫切需要研究一种能够更加精确测量油水两相流持水率的新设备和新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种同轴式电容阻抗一体化传感器及其电路系统，能够对油水两相流流体中的持水率进行实时在线测量，同时也可以进行液面检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种同轴式电容阻抗一体化传感器，包括电容传感器，所述电容传感器由外到内依次包括金属壳体、外绝缘层、内绝缘层和内金属电极；

所述外绝缘层和内绝缘层之间有空隙；

所述空隙内设有上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器；

所述金属壳体、外绝缘层、内绝缘层、内金属电极、上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器为同轴结构。

可选的，所述下游电极环阻抗传感器沿轴向依次包括激励一号电极环、测量一号电极环和激励二号电极环。

可选的，所述上游电极环阻抗传感器沿轴向依次包括激励三号电极环、测量二号电极环和激励四号电极环。

可选的，所述外绝缘层内壁上设有多个凹槽，用于镶嵌所述上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器。

可选的，所述传感器为圆筒状。

可选的，所述凹槽为环形。

可选的，还包括固定支架，所述固定支架一端与外绝缘层固定连接，另一端与内绝缘层固定连接。

可选的，所述固定支架为2个。

可选的，所述凹槽为6个。

一种同轴式电容阻抗一体化传感器的电路系统，应用于所述的同轴式电容阻抗一体化传感器，包括：

阻抗传感器激励模块，用于对上游电极环阻抗传感器和下游电极环阻抗传感器产生激励恒流源；