[发明专利]基于主动屏蔽结构的原油含水率测量电容传感器探头

说明书

本发明提供了一种基于主动屏蔽结构的三同轴原油含水率测量电容传感器探头，包括内电极、屏蔽层、绝缘层和外电极，所述内电极与所述屏蔽层分别通过导线与屏蔽电缆的线芯与电缆屏蔽层相连，以引入主动激励信号进行屏蔽。本发明的基于主动激励屏蔽的三同轴原油含水率测量电容传感器探头结构，其结构简单，成本低，便于安装于原油管道中，绝缘层与屏蔽层可以有效降低漏电阻与寄生电容对原油含水率测量的影响，进一步提升原油含水率在线测量的精度。

技术领域

本发明涉及新型自动化仪表领域，尤其涉及一种基于主动屏蔽结构的三同轴原油含水率测量电容传感器探头。

背景技术

原油含水率是油田生产过程的关键指标，直接关系油井的出水情况和出油层位判断，对估计原油产量、预测油井的开发寿命具有重要意义。电容法因电容传感器灵敏度高、结构简单、工作可靠、成本低的优势在原油含水率在线测量中具有重要应用。电容法利用原油中水和油介电常数差异很大的特性进行原油含水率测量。在20℃时，纯水的相对介电常数为80，纯油的相对介电常数约为2.2，两者差异很大。于是原油中含水率的变化将引起含水原等效油介电常数的变化，使用电容传感器可将这一介电常数的变化反映为电容测量值的变化。然而在实际应用中电容测量结果受寄生电容、漏电阻因素影响较大，测量精度无法保证。

在实际测量中，若电容传感器探头的内外电极裸露，电极将直接接触含水原油。理想的电容传感器电极之间的电介质电阻应当是无穷大，而实际上含水原油的电阻并不是无穷大的，作为漏电阻影响着电容器的正常工作。当含水率较低时，水在含水原油中呈离散相，水对电阻的影响可以忽略，但含水率在30％以上时，随着含水率的增大，水的连通情况逐渐增大，含水原油的漏电阻将明显下降，且根据水的分布持续变化，甚至将两电极导通，造成传感器失去了正常工作的能力。

在电容传感器进行测量时，电极间含水原油的电容值变化会反映含水率的变化，但寄生电容不仅不会随原油含水率变化而发生改变，还会因环境等因素的变化产生不可控的变化，在增加电容传感器总电容的同时，降低电容测量的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于主动屏蔽结构的原油含水率测量电容传感器探头，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于主动屏蔽结构的三同轴原油含水率测量电容传感器探头，包括内电极、屏蔽层、绝缘层和外电极，所述内电极与所述屏蔽层分别通过导线与屏蔽电缆的线芯与电缆屏蔽层相连，以引入主动激励信号进行屏蔽。

其中，所述内电极和所述屏蔽层均采用金属材料制作。

其中，所述金属材料为铜。

其中，所述绝缘层采用聚四氟乙烯材料制作。

其中，所述屏蔽层位于所述内电极和所述外电极之间靠近内电极的区域。

其中，所述内电极、屏蔽层和外电极形成三同轴结构。

本发明还提供了一种原油含水率测量电容传感器，包括如上所述的传感器探头。

基于上述技术方案可知，本发明的基于主动屏蔽结构的三同轴原油含水率测量电容传感器探头相对于现有技术至少具有如下有益效果的一部分：

本发明提供一种基于主动激励屏蔽的三同轴原油含水率测量电容传感器探头结构，其结构简单，成本低，便于安装于原油管道中，绝缘层与屏蔽层可以有效降低漏电阻与寄生电容对原油含水率测量的影响，进一步提升原油含水率在线测量的精度。

附图说明

图1示出为一种基于主动屏蔽的三同轴原油含水率测量电容传感器探头结构示意图；

图2示出为电容传感器等效测量模型；

图3为绝缘层作用原理示意图；

图4为屏蔽层作用原理示意图。