CN220451861U - 一种压力平衡式持水率仪传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力平衡式持水率仪传感器，包括上接头、下接头、外管、平衡管、绝缘套和电极；外管的两端分别与上接头和下接头连接，外管设有上传压孔和下传压孔；平衡管设置在外管内且两者之间形成中环空，平衡管的两端分别与上接头和下接头连接，平衡管设有位于上传压孔上方的上交换孔和位于下传压孔下方的下交换孔；绝缘套设置在平衡管内且两者之间形成内环空，绝缘套的两端分别与上接头和下接头密封连接；电极设置在绝缘套中且电极的两端分别被上接头和下接头绝缘限位。本实用新型的压力平衡式持水率仪传感器不受井内油水混合状态的影响，不受测井速度以及井内流体运动的影响，且更加经久耐用。

Description

一种压力平衡式持水率仪传感器

技术领域

本实用新型涉及石油测井技术领域，具体涉及一种压力平衡式持水率仪传感器。

背景技术

持水率是指单位体积内水的含量百分比。现用的持水率仪传感器多为灯笼体结构的电容传感器，它的缺点是：直接与井内流体接触，电容量除了与流体的持水率有关外，还和流动类型(即流型，也称为流体的混合状态)有关，当流型不同时，即使是相同的持水率，电容量也不一样，这就给持水率的测量带来了较大的误差，尤其是在高含水情况下，该电容传感器会失去响应能力。还有一种压力平衡式持水率仪传感器，它能够克服流型对传感器电容量的影响，但是由于其结构不合理(外管上开了一个纵向的窗口，用于传压和流体交换)，测井速度对持水率仪传感器的电容量影响较大，而且井内流体的运动同样会对传感器的电容量产生影响，导致这种持水率仪器测井重复性较差。另外，原来的传感器电极是用漆包线制成的，绝缘层在井下高温高压的环境中非常容易脱落。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种压力平衡式持水率仪传感器，以解决上述的一个或多个问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种压力平衡式持水率仪传感器，包括上接头、下接头、外管、平衡管、绝缘套和电极；所述外管的两端分别与所述上接头和下接头连接，所述外管设有上传压孔和下传压孔；所述平衡管设置在所述外管内且两者之间形成中环空，所述平衡管的两端分别与上接头和下接头连接，所述平衡管设有位于所述上传压孔上方的上交换孔和位于所述下传压孔下方的下交换孔；所述绝缘套设置在所述平衡管内且两者之间形成内环空，所述绝缘套的两端分别与所述上接头和下接头密封连接；所述电极设置在所述绝缘套中且所述电极的两端分别被所述上接头和下接头绝缘限位。

进一步地，所述压力平衡式持水率仪传感器还包括上密封接头和下密封接头；所述上密封接头设置在所述平衡管内，上端与所述上接头密封连接，下端与所述绝缘套密封连接；所述下密封接头设置在所述平衡管内，下端与所述下接头密封连接，上端与所述绝缘套密封连接。

进一步地，所述上密封接头、下密封接头的上下端的外侧均设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈，所述上密封接头通过密封圈与所述上接头、绝缘套密封，所述下密封接头通过密封圈与所述下接头、绝缘套密封。

进一步地，所述压力平衡式持水率仪传感器还包括上绝缘垫和下绝缘垫；所述上绝缘垫设置在所述绝缘套内，并压紧在所述上密封接头和电极之间；所述下绝缘垫设置在所述绝缘套内，并压紧在所述下密封接头和电极之间。

进一步地，所述上接头、下接头、电极、上密封接头、下密封接头、上绝缘垫以及下绝缘垫均设有水眼，所述电极的上部焊接有导线，所述导线的另一端沿所述上绝缘垫、上密封接头、上接头的水眼向上延伸。

本实用新型具有如下优点：

1、增设了平衡管，电容传感器不直接探测井内的油水混合液，而是探测平衡管内油水分离的液体，因此电容量不受井内油水混合状态(即流型)的影响；2、采用上传压孔、下传压孔代替了原有的纵向窗口，克服了测速以及井内流体运动对电容的影响；3、增设了绝缘套，相较绝缘漆更加耐用，提高了传感器的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种压力平衡式持水率仪传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的压力平衡式持水率仪传感器的工作原理图。

图中：1-上接头，2-导线，3-上密封接头，4-外管，5-上绝缘垫，6-平衡管，7-绝缘套，8-电极，9-下绝缘垫，10-下密封接头，11-下接头，12-水眼，13-上交换孔，14-储油室，15-上传压孔，16-中环空，17-内环空，18-下传压孔，19-储水室，20-下交换孔，21-套管，22-外环空，23-油水界面。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1和2所示，本实施例提供了一种压力平衡式持水率仪传感器，主要由上接头1、下接头11、外管4、平衡管6、上密封接头3、下密封接头10、绝缘套7、电极8、上绝缘垫5、下绝缘垫9、导线2和密封圈等构成。

上接头1和下接头11的结构基本相同，不同点如：上接头1的上端设有油管扣母螺纹，下接头11的下端设有油管扣公螺纹。上接头1的中间设有至少为四级的阶梯孔，该阶梯孔上小下大，阶梯孔中最小的孔为水眼12，水眼12下方的直径稍大的孔为小螺纹孔(用于与上密封接头3连接)，下螺纹孔下方的直径稍大的孔为密封段(用于与上密封接头3的上段密封)，密封段下方直径稍大的孔为大螺纹孔(用于与平衡管6连接)；上接头1的下端外侧设有外螺纹(用于与外管4连接)。上接头1的下半段和下接头11的上半段是相同的，且上接头1的下半段和下接头11的上半段在上下方向上相对称(或者说相对电极8的中面呈上下对称)，因此不再对下接头11的结构进行介绍。

外管4的两端均设有内螺纹(用于与上接头1和下接头11连接)。外管4的周侧设有上穿压孔和下传压孔18，上传压孔15在空间上靠近上端，下传压孔18在空间上靠近下端。

平衡管6的两端均设有外螺纹(用于与上接头1和下接头11连接)。平衡管6位于外管4内且两者的管壁不相贴，因此在两者之间形成了一个环形空间(本文中称为中环空16)。平衡管6的周侧设有上交换孔13和下交换孔20，上交换孔13在空间上位于上传压孔15的上方，下交换孔20在空间上位于下传压孔18的下方。

上密封接头3和下密封接头10在上下方向上相对称(或者说相对电极8的中面呈上下对称)，因此仅对上密封接头3的结构进行介绍，下密封接头10参考上密封接头3的结构即可。上密封接头3的中间设有水眼12，外周呈至少四级的阶梯轴状，最上方周侧设有外螺纹(用于与上接头1连接)，下方为直径稍大的密封段(设有密封槽，密封槽内装有密封圈，用于与上接头1密封)，再下方的为直径最大的夹持端(用于卡钳夹紧，以便旋紧上密封接头3和上接头1之间的螺纹)，最下方为直径稍小的密封段(设有密封槽，密封槽内装有密封圈，用于与绝缘套7密封)。

绝缘套7为耐油、抗腐蚀的聚四氟乙烯或聚酰亚胺管，绝缘套7设置在平衡管6内切两者的管壁不相贴，因此在两者之间形成了一个环形空间(本文中称为内环空17)。绝缘套7的两端分别插设在上密封接头3的下密封段和下密封接头10的上密封段外。

电极8呈空心棒状，中间的空心为水眼12。电极8设置在绝缘套7内，上端与上密封接头3的下端面之间压紧有上绝缘垫5，下端与下密封接头10的上端面之间压紧有下绝缘垫9，两个绝缘垫同样设有水眼12。在电极8的上端焊接固定一根带皮导线2，导线2的另一端沿上绝缘垫5、上密封接头3、上接头1的水眼12向上延伸。

电极8、绝缘套7和平衡管6组成了一个电容，该电容的数值与平衡管6内介质的介电常数有关，介质的介电常数越大，电容的容值也越大。水的介电常数约为80，油的介电常数约为2-4。当平衡管6内为全水时，电容的数值最大；当平衡管6内为全油时，电容的数值较小。外管4上有上传压孔15、下传压孔18，平衡管6上有上交换孔13、下交换孔20。在油水混合液中，由于油的密度小于水的密度，油会受到一个向上的浮力。受到这一因素的影响，当传感器处于油水混合液中时，在中环空16的上传压孔15之上会形成一个储油室14，在中环空16的下传压孔18之下会形成一个储水室19；内环空17的上部为油，下部为水，两者会形成一个油水界面23。当持水率仪传感器外油水混合液中水的含量增加时，即持水率增大时，密度增大，上传压孔15、下传压孔18之间的压差会增加。为了达到平衡管6内外的压力平衡，平衡管6内的油水界面23会升高，这使得电容传感器的电容量增加。反之，当持水率减小时，密度减小，上传压孔15、下传压孔18之间的压差会减小。平衡管6内的油水界面23会下降，这会使电容传感器的电容量减小。此为压力平衡式持水率仪传感器测量持水率的工作原理。

现用的持水率仪传感器多为灯笼体结构的电容传感器，它所测量的是油水混合液的介电常数。当流体的混合状态不同时，即流型不同时，即使是相同的持水率，的电容量也不一样，这就给持水率的测量带来了较大的误差。本实施例的持水率仪传感器不是直接接触外环空22(指套管21和外管4之间的环形空间)内的油水混合液，它所测量的是内环空17内的油、水分离的介质，电容量与油水混合状态(即流型)无关，因此，本实施例的持水率仪传感器不受井内流型的影响，测量范围和测量精度更高。

原来的压力平衡式持水率仪传感器中，外管4设置有一个纵向的槽，这个槽称为传压窗口。外面的液体是可以自由地进出这个窗口。当传感器与外环空22内的液体有相对运动时，窗口内的液体会对储油室14内的油和储水室19的水产生冲击，这将影响内环空17中油水界面23的高度，从而影响传感器的电容量，导致原有压力平衡式持水率仪传感器受测速以及井内流体运动的影响。本实施例的持水率仪传感器将原来的纵向传压窗口改为了上传压孔15和下传压孔18，上传压孔15和下传压孔18同样起到了压力传递和流体交换的功能。中环空16内的液体相对传感器是静止的，因此不管传感器是向上运动还是向下运动，储油室14的油和储水室19的水都不会受到影响，因此，内环空17中的油水界面23的高度不会受到传感器运动的影响，即测速以及井内流体运动不会影响本实施例的持水率仪传感器的电容量。

原来的压力平衡式持水率仪传感器中，电极8是由漆包线做成的，在井下高温高压的环境中，漆包线的绝缘层极容易脱落，从而影响传感器的使用寿命。本实施例的持水率仪传感器采用了电极8外加设绝缘套7的结构，绝缘套7采用耐腐蚀的聚四氟乙烯或聚酰亚胺材料，从而提高了传感器的使用寿命。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种压力平衡式持水率仪传感器，其特征在于，包括上接头、下接头、外管、平衡管、绝缘套和电极；所述外管的两端分别与所述上接头和下接头连接，所述外管设有上传压孔和下传压孔；所述平衡管设置在所述外管内且两者之间形成中环空，所述平衡管的两端分别与上接头和下接头连接，所述平衡管设有位于所述上传压孔上方的上交换孔和位于所述下传压孔下方的下交换孔；所述绝缘套设置在所述平衡管内且两者之间形成内环空，所述绝缘套的两端分别与所述上接头和下接头密封连接；所述电极设置在所述绝缘套中且所述电极的两端分别被所述上接头和下接头绝缘限位。

2.根据权利要求1所述的压力平衡式持水率仪传感器，其特征在于，所述压力平衡式持水率仪传感器还包括上密封接头和下密封接头；所述上密封接头设置在所述平衡管内，上端与所述上接头密封连接，下端与所述绝缘套密封连接；所述下密封接头设置在所述平衡管内，下端与所述下接头密封连接，上端与所述绝缘套密封连接。

3.根据权利要求2所述的压力平衡式持水率仪传感器，其特征在于，所述上密封接头、下密封接头的上下端的外侧均设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈，所述上密封接头通过密封圈与所述上接头、绝缘套密封，所述下密封接头通过密封圈与所述下接头、绝缘套密封。

4.根据权利要求2所述的压力平衡式持水率仪传感器，其特征在于，所述压力平衡式持水率仪传感器还包括上绝缘垫和下绝缘垫；所述上绝缘垫设置在所述绝缘套内，并压紧在所述上密封接头和电极之间；所述下绝缘垫设置在所述绝缘套内，并压紧在所述下密封接头和电极之间。

5.根据权利要求4所述的压力平衡式持水率仪传感器，其特征在于，所述上接头、下接头、电极、上密封接头、下密封接头、上绝缘垫以及下绝缘垫均设有水眼，所述电极的上部焊接有导线，所述导线的另一端沿所述上绝缘垫、上密封接头、上接头的水眼向上延伸。