[发明专利]一种用于核磁共振两相流测量的传感器

说明书

一种用于核磁共振两相流测量的传感器，包括最里层的油水管道，其中油水管道为两相流体通道，在油水管道的外壁上绕有射频线圈，射频线圈的外部为磁体结构，磁体结构的外部为金属外壳；所述的磁体结构1由磁体Ⅰ、磁体Ⅱ、磁体Ⅲ在其同轴线上顺次连接，磁体Ⅰ、磁体Ⅱ、磁体Ⅲ组成三段式Halbach圆柱体阵列结构，本发明分别利用三段式磁体结构来实现均匀稳定磁场；采用分段式的绕线方式来提高射频线圈的信噪比、灵敏度，两者的性能直接决定核磁共振信号的质量，使得测量的自旋回波信号更为精确和稳定，也有利于后端一系列的数据处理。

技术领域

本发明涉及油水两相流参数测量领域，特别涉及一种用于核磁共振两相流测量的传感器，用于核磁共振两相流参数的测量。

背景技术

在石油开采中，油、水两相流型、流速及各相流量等流动特性的多变性和复杂性，使得两相流测量仍然是石油工业的一大技术难题，目前常用的测量方法有电学法、层析成像法、核磁共振法。由于电学法属于接触式测量，容易造成传感器灵敏度下降、测量误差较大等无法克服的技术局限性；层析成像法受成像速度、数据量较大的影响，在两相流动态测量的效果还不甚理想。

基于核磁共振原理的两相流测量技术，其测量结果不受宏观物理特征影响，测量精度较高，能有效克服传统测量方法的局限性，是目前两相流研究领域的新方向。然而在核磁共振两相流测量中，通常由于传感器受静磁场的均匀度、射频线圈的检测灵敏度等影响，往往不能准确测量油水两相流参数信息，因此核磁共振传感器对于两相流测量精度起着决定性的作用。目前核磁共振两相流传感器多采用单一结构，在实际应用中存在如下缺陷：(1)永磁体结构存在气隙，磁场强度低、磁场不均匀、气隙场衰减过快等缺点；(2)收发两组线圈工作时，容易互相耦合、信噪比降低，能量传递误差等问题；(3)收发线圈合二为一时，很难同时满足射频磁场高强度和均匀性的要求，同时接收信号灵敏度和信噪比显著下降。

发明内容

针对目前核磁共振两相流传感器存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于核磁共振两相流测量的传感器，构建三段式磁体结构以及分段式射频线圈，具有高匀场、高灵敏度、高信噪比的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于核磁共振两相流测量的传感器，包括最里层的油水管道4，其中油水管道4为两相流体通道，在油水管道4的外壁上绕有射频线圈2，射频线圈2的外部为磁体结构1，磁体结构1的外部为金属外壳3，

所述的磁体结构1由磁体Ⅰ、磁体Ⅱ、磁体Ⅲ在其同轴线上顺次连接，磁体Ⅰ、磁体Ⅱ、磁体Ⅲ组成三段式Halbach圆柱体阵列结构，三段圆柱体的内径均为20mm，其中磁体Ⅱ位于三段式磁体结构的前端，磁体Ⅲ位于磁体结构的后端，磁体Ⅰ位于磁体Ⅱ和磁体Ⅲ的中间。

所述的磁体Ⅰ由磁铁A、磁铁B、磁铁C三段组成，每段磁铁长40mm，内径20mm，外径40mm；

所述的磁体Ⅰ，在纵向上，磁铁A、磁铁B、磁铁C均由磁块①～磁块⑧组成，按照逆时针方向依次排列，充磁方向也是按照每次变化90°的顺时针方向排列，其中磁块①的充磁方向水平向左，磁块②的充磁方向竖直向上，磁块③的充磁方向水平向右，磁块④的充磁方向竖直向下，磁块⑤的充磁方向水平向左，磁块⑥的充磁方向竖直向上，磁块⑦的充磁方向水平向右，磁块⑧的充磁方向向下，所述的磁铁A、B、C的组装块数、充磁方向、排列顺序都相同。

所述的磁体Ⅱ长22mm，内径20mm外径45mm，磁体Ⅱ外径与磁体Ⅰ外径相差5mm；

所述的磁体Ⅱ和磁体Ⅲ均由8块磁块组成，磁体Ⅱ、磁体Ⅲ的8块磁块也是按照逆时针方向依次排列，充磁方向也是按照每次变化90°的顺时针方向；

所述的磁体Ⅲ与磁体Ⅱ的长度、内径、外径、磁块排列顺序、磁块充磁方向参数全部相同。