[其他]井下找水仪的超高频传感器

说明书

本实用新型是用来测量油井中原油含水率的井下找水仪的传感器。

油井生产过程中，尤其是到了油田开发的中后期，油井出水严重，原油含水率上升，有的已严重影响油井生产，为此，测量油井原油含水率，准确找出出水层位，采取有效的堵水措施来提高原油产量已显得极为重要。井下找水仪正是为满足此需要而工作的。

国内外现行的井下找水仪的传感器，主要采用电容式传感器，这种传感器的缺点是只适宜于测量油包水型原油的含水率，对于水包油型的原油，其测量精确度较差，甚至丧失分辨力，因此，它的测量范围约为0～60％。

用超高频谐振法来测量原油含水率是本仪器区别于电容式传感器的关键所在。如附图1、2所示，本仪器主要由晶体振荡器（1）、LC串联谐振回路（2）、检波器（3）、天线式探头（4）及指示器（5）等组成。附图2中各部分用虚线框区分。

晶体振荡器（1）提供一稳频、稳幅的等幅振荡，其频率在28～280MHz之间，通过电感耦合至LC串联谐振回路（2）中，该回路的谐振频率可以调节，在回路的电容端上联结一特殊的棒状天线（4），可以直接插入被测原油中，来探测其含水率，同时在电容端上连接一检波器（3），用来将振荡电压转换为直流电压输出到指示器（5）。

当将天线式探头（4）插入无水原油（或插入净水）中时，调节LC谐振回路（2）的频率，使之与晶体振荡器（1）的振荡频率相同，而发生谐振，此时，LC串联谐振回路（2）中的电感线圈和电容器两端的振荡电压最高，经检波后的直流电压也最高。当将天线式探头（4）插入含水原油中时，由于天线式探头周围电介质的介电常数发生变化，而使天线式探头的等效电容发生变化，致使谐振回路的频率发生微小的变化，于是不再与晶体振荡器（1）的振荡频率相同，而引起一定程度的失谐，振荡回路（2）中的振荡电压也随之下降，当原油中含水率愈高，谐振回路频率变化则愈大，失谐愈严重，检波后的直流电压就愈低（在净水中调谐谐振时，则原油中含水率愈低，失谐愈严重，检波后的直流电压越低）。指示器（5）将信号电压线性化与数字化后可直读显示，以及用记录仪连续记录井剖面的含水率曲线。

天线式探头（4）是一根直径为4mm左右，长为50～80mm的铜棒，棒外套有绝缘材料做的保护罩。

本仪器电路结构简单，晶体振荡器（1）、谐振回路（2）、检波器（3）均安装在直径约16mm，长约80mm的金属管（6）内。该管的一端安装天线式探头（4），另一端装引线柱（7），两端均用密封圈及密封料密封。本传感器对温度的稳定性好，可在0℃～140℃的温度范围内正常工作，耐压力500Kg／cm²，含水率的测量范围为0～100％，测量误差≤±3％，由于仪器体积小，测量时油井不需停产，从油管与套管间的环形空间进入井下，便可进行测量。