垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，包括水相电导率传感器和测量电路，水相电导率传感器包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换；上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽。测量电路包括交流信号源，测量电极输出的检测信号依次经过电流/电压转换和反相放大后经由解调模块处理。

【技术实现步骤摘要】
垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置
本专利技术涉及一种水相电导率测量装置。
技术介绍
伴随着油田注水开发过程中的不同开采方式，油井中经常出现油水/气水/油气水/多相流采出混合液。为了解油井生产动态特性及优化油藏管理，需要实时动态监测油井持水率参数。目前，电导法或电容法是获取持水率的常规测量手段，由于不同地区油气田地质构造差异及油田注水开发过程中不时对地层水性质的改变，导致油井采出液中的水相电导率及介电常数发生复杂变化，这会给以电学法(电导或电容)为主的持水率测量结果带来较大影响。因此，为了减小水相电导率变化对持水率测量结果影响，实时监测油井内水相电导率变化对提高持水率测量精度具有重要实际意义。微波技术(UnitedStatesPatent,PatentNo.:US6831470B2,DateofPatent:Dec.14,2004)及双模态伽马射线法(Salinityindependentmeasurementofgasvolumefractioninoil/gas/waterpipeflows,AppliedRadiationandIsotopes,2000,53:595-601)已被用于多相流中水相电导率的监测，但这些传感器结构及其测量系统均比较复杂、装置成本高及测量方法实现难度亦较大。
技术实现思路
本专利技术是提供一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，具有结构简单，精度较高，可实现水相电导率的实时动态测量的特点。技术方案如下：一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，包括水相电导率传感器和测量电路，水相电导率传感器包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，其中，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换；上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽。测量电极固定在绝缘导流件的顶部；测量电路包括加载在测量电极上的交流信号源，测量电极输出的检测信号依次经过电流/电压转换和反相放大后经由解调模块处理。优选地，在轴向切面图中，环形凹槽的形状为两个半圆形。所述的测量电极包括圆形电极和位于圆形电极周边的环形电极。所述的绝缘导流件的主体为柱状，其迎流处为半球体。通过优化测量电极尺寸，使测量电极具有较高的水相电导率测量灵敏度及线性度；通过设计测量电路，使传感器的输出与所测水相电导率之间具有线性正比关系，进而获得较高精度水相电导率信息。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下测量优点：(1)本专利技术的绝缘导流件及全水获取区可在油水/气水/油气水/多相流动过程中动态获得全水测量环境。(2)本专利技术的水相电导率测量传感系统基于电导法，可实现水相电导率的直接测量，具有精度高、响应速度快、性能稳定及适用多相流流型范围广等优点。(3)本专利技术的水相电导率动态测量装置可适用于垂直上升管中油水/气水/油气水/多相流动状态，其水相电导率测量输出响应不受上述多相流流型、分相体积浓度及分相表观流速等流动参数影响。附图说明图1是水相电导率测量传感器整体结构图。图2是水相电导率测量传感器全水获取区及测量电极详细结构图。图3是全水获取区上端导流件结构图，(a)为上端导流件俯视图(b)为任意轴向切面图。图4是水相电导率测量传感系统结构图。图5是水相电导率动态测量装置在不同电导率水溶液时的响应输出值。图6的(a)(b)(c)分别是在水相电导率分别为1000μs/cm，4000μs/cm，8000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在气液两相泡状流(bubbleflow)、段塞流(slugflow)、混状流(churnflow)时的全水测量响应输出。图中，Usg及Usw分别为气相及水相表观流速。图7的(a)(b)(c)是在不同流型的气液两相流过程中，水相电导率由8000μs/cm变到1000μs/cm时，水相电导率测量装置的动态响应输出值。图中，Usg及Usw分别为气相及水相表观流速。图8的(a)(b)(c)是在油水两相流动过程中，当水相电导率为1000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同油水混合流速Um及含水率Kw时的全水测量输出值。图9的(a)(b)(c)是当水相电导率为4000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同油水混合流速Um及含水率Kw时的全水测量输出值。图10的(a)(b)(c)是当水相电导率为8000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同油水混合流速Um及含水率Kw时的全水测量输出值。图11的(a)(b)(c)是在较低流速Um的油水两相流动过程中，当水相电导率由8000μs/cm变化到1000μs/cm时，其水相电导率动态测量装置在不同含水率Kw时的动态响应输出值。图12的(a)(b)(c)是在较高流速Um的油水两相流动过程中，当水相电导率由8000μs/cm变化到1000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同含水率Kw时的动态响应输出值。图13的(a)(b)(c)是在油气水三相流动过程中，当水相电导率为1000μs/cm时水相电导率动态测量装置在泡状流(bubbleflow)、段塞流(slugflow)、混状流(churnflow)及不同液相含油率fo时的全水测量输出值。图14的(a)(b)(c)是在油气水三相流动过程中，当水相电导率为4000μs/cm时水相电导率动态测量装置在泡状流(bubbleflow)、段塞流(slugflow)、混状流(churnflow)及不同液相含油率fo时的全水测量输出值。图15的(a)(b)(c)是在油气水三相流动过程中，当水相电导率为8000μs/cm时水相电导率动态测量装置在泡状流(bubbleflow)、段塞流(slugflow)、混状流(churnflow)及不同液相含油率fo时的全水测量输出值。图中，Usg及Usl分别为气相及油水混合液表观流速。图16的(a)(b)(c)是在油气水三相泡状流(bubbleflow)时，当水相电导率由8000μs/cm变到1000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同液相含油率fo下的动态响应输出值。图17的(a)(b)(c)是在油气水三相段塞流(slugflow)时，当水相电导率由8000μs/cm变到1000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同液相含油率fo下的动态响应输出值。图18的(a)(b)(c)是在油气水三相混状流(churnflow)时，当水相电导率由8000μs/cm变到1000μs/cm时，水相电导率动态测量装置在不同液相含油率fo下的动态响应输出值。图中，Usg及Usl分别为气相及油水混合液表观流速。附图标号说明：1、传感器管道；2、绝缘导流件；3、全水获取区；4、全水获取区上端导流件；5、激励电极；6、接收电极；7、激励源信号；8、I/V转换电路；9、反相放大器；10、解调模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术的特点在于通过设计导流件及全水获取区来获得油水/气水/油气水三种多相流动过程中的全水测量环境，将优化设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，包括水相电导率传感器和测量电路，水相电导率传感器包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，其中，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换；上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽。测量电极固定在绝缘导流件的顶部；测量电路包括加载在测量电极上的交流信号源，测量电极输出的检测信号依次经过电流/电压转换和反相放大后经由解调模块处理。

【技术特征摘要】
1.一种垂直上升管中含水相多相流的水相电导率测量装置，包括水相电导率传感器和测量电路，水相电导率传感器包括绝缘导流件、测量电极和位于绝缘导流件上方的上端导流件，其中，上端导流件底部迎水面的尺寸大于绝缘导流件顶部背水面的尺寸且其水平投影覆盖绝缘导流件顶部背水面的水平投影；在绝缘导流件的背水面和位于其上方的上端导流件的迎水面之间形成的腔体称之为全水获取区，全水获取区的高度应保证自下而上新流入的流体能够在其内分离并与存留的流体之间产生交换；上端导流件的主体为柱状，其底部开设有环形凹槽。测量电极固定在绝缘导流件的顶部；测量电路包括加载在测量电极上的交流信号源，测量电极输出的检测信号依次经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宁德，王大阳，翟路生，任英玉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12