本发明专利技术涉及一种油水两相流插入式四扇区弧形对壁电导传感器，包括插入体(2)，用于固定插入体的支架(3)，插入体包括导流段和测量段，导流段为锥形，从端部较细；测量段为柱状，其截面由(4)个向内凹的圆弧形组成。传感器包括两组分别分布在测量段上下游两个不同截面上的电极，每组电极对包括均匀布置的四对弧形对壁电极(4)，每对电极包括激励电极和接收电极；激励电极均光滑嵌入在插入体的外表面，接收电极均固定在测量管道(1)内壁相对应的位置，每个激励电极的圆心均位于与其的接收电极的中部，用于每个扇区局部相关流速测量。本发明专利技术具有测量较为准确，结构简单的优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】油水两相流插入式四扇区弧形对壁电导传感器 所属
本专利技术涉及油田测试领域所用的油井高含水油水两相流含水率及流量测量传感 器。
技术介绍
随着油田开采进入中晚期阶段，大多数油田长期注水开发，油田采出液含水率大 幅上升，进入高含水或者接近特高含水生产期，从指导油田开发方案角度，准确确定储集层 油水生产特性对油田稳油控水及提高石油采收率具有重要意义。 进入高含水期的油井产液剖面测井面临极大挑战，主要是高含水油水两相流分散 相局部浓度及局部流速沿管截面方向呈非均匀分布，且分散相泡径大小亦随油相及水相流 速发生较大变化，特别是分散相泡径大小对分散相浓度（持水率）测量灵敏度有较大影 响。目前油井动态监测普遍使用的环形电导式传感器（ZL98250643. 2 ;ZL201320294984.X; ZL201120500694. 7)主要响应于测量电极之间分散相平均浓度特性，该类电导传感器结构 相对简单，传感器响应稳定，且对流型无扰动，可完成对油水两相流含水率测量。但是，上述 环形电导式传感器灵敏场分布不甚均匀，在高含水油水两相流分散相局部浓度及局部流速 非均匀流动条件下，含水率测量灵敏度及分辨率存在较大局限性。
技术实现思路
本专利技术提出一种适用于高含水的油水两相流插入式四扇区弧形对壁电导传感器， 通过四扇区弧形对壁电导式传感器上下游相关电极测量提取油水两相流总流速信息。本发 明的技术方案如下： -种油水两相流插入式四扇区弧形对壁电导传感器，包括插入体（2)，用于将插入 体（2)固定在测量管道（1)内的支架（3)，插入体包括导流段和测量段，导流段为锥形，从端 部较细；测量段为柱状，其截面由四个向内凹的圆弧形组成。所述的电导传感器包括两组分 别分布在测量段上下游两个不同截面上的电极，每组电极对包括均匀布置的四对弧形对壁 电极（4)，每对电极包括激励电极和接收电极；激励电极均光滑嵌入在插入体的外表面，接 收电极均固定在测量管道（1)内壁相对应的位置，每个激励电极的圆心均位于与其的接收 电极的中部，位于上下游的每个扇区弧形对壁电极对结构相同，用于每个扇区局部相关流 速测量。 作为优选实施方式，所述的电导传感器，激励电极圆心角a=90°，接收电极圆 心角0 = 45°。电极轴向高度h= 1. 5mm。 本专利技术为了提高高含水油水两相流含水率测量分辨率，将环形电导式传感器纵向 平均测量模式改为沿管截面方向分布式平均测量模式。在测量方式上，在集流后小直径测 量通道内加装插入体，其插入体上加工出四个扇区弧面，每个扇区弧面与其相对的管道内 壁表面分别光滑镶嵌弧形电导传感器，构建出插入式四扇区弧形对壁电导传感器分布式测 量模式。插入体的作用是改善插入体与小管道内壁环形空间的流动结构稳定性。在设计弧 形对壁电导传感器时，采用电场有限元分析方法对传感器电极几何尺寸（电极高度、电极 角度）进行优化，以达到增强分布式电导传感器敏感场强度及提高高含水油水两相流含水 率测量灵敏度之目的。具有以下优点： (1)本专利技术设计的插入式四扇区弧形对壁电导传感器集流作用明显，在改善流场 内油水两相流局部浓度及局部流速非均匀流动特性前提下，可显著提高分散相（油滴）体 积浓度测量分辨率，同时利用四扇区上下游电导传感器波动信号可实现油水两相流总流速 有效测量。 (2)本专利技术设计的插入体前置段导流效果显著，对弧形对壁电导传感器测量段的 流场扰动小，有利于在高含水情况下获取稳定的电导传感器测量信号。 (3)本专利技术设计的插入式四扇区弧形对壁电导传感器可适用于垂直油井内低流速 高含水油水两相流流动参数（流量及含水率）高分辨测量。【附图说明】 图1是插入式四扇区弧形对壁电导传感器结构图。 图2是插入式四扇区弧形对壁电导传感器局部结构图。 图3是插入式四扇区弧形对壁电导传感器弧形对壁电极部分截面图。 图4是插入体不意图：（a)立体图；(b)正视图；（c)俯视图。 图5是插入体前置段截面图。 图6是插入式四扇区弧形对壁电导传感器有限元剖分结构图。 图7是高含水油水两相流两种流型四扇区测量信号，（a)和（b)分别为泡状流、细 小泡状流。 图8是插入式四扇区弧形对壁电导传感器某扇区泡状流及细小泡状流时上下游 相关信号及其对应的互相关函数，（a)典型泡状流的上下游测量信号；(b)图（a)所示信号 的互相关函数；（c)典型细小泡状流的上下游测量信号；（d)图（c)所示信号的互相关函 数； 图9是插入式四扇区弧形对壁电导传感器在高含水油水两相流时归一化电导测 量值与实验标定的总流量及含水率之间实验相关图版。 附图标记说明： 1测量管道；2插入体；3用于固定插入体的支架；4弧形对壁测量电极【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。该专利技术涉及的高含水油水两相流 插入式四扇区对壁弧形电导传感器如下所述： 参见图1和2,本专利技术设计一个插入式四扇区弧形对壁电导传感器，包括测量管道 1、插入体2、用于固定插入体的支架3和光滑嵌入在管内壁及插入体上下游的八对弧形对 壁电极4。每对电极包括激励电极和接收电极，分别光滑嵌入在插入体弧面和管内壁上。激 励电极圆心角为a，接收电极圆心角为0。激励电极光滑嵌入插入体弧面，接收电极光滑 嵌入管内壁面。上下游的每个扇区弧形对壁电极对结构完全相同，用于每个扇区局部相关 流速测量。 将设计的插入式四扇区弧形对壁电导传感器安装在垂直上升油水两相流小管道 上，当高含水油水两相流流经传感器时，采集插入式弧形对壁电导传感器各扇区输出信号。 在数据处理时，首先，将下游每个扇区测量的混合流体电压数据处理为归一化电导值，然 后，将四个扇区的归一化电导值进行平均，最后，按照实验图版提取出相应的含水率值，其 中，实验图版中的总流量可通过每个扇区上下游局部相关流速融合计算获得。 下当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种油水两相流插入式四扇区弧形对壁电导传感器，包括插入体(2)，用于将插入体(2)固定在测量管道(1)内的支架(3)，其特征在于，插入体包括导流段和测量段，导流段为锥形，从端部较细；测量段为柱状，其截面由四个向内凹的圆弧形组成。所述的电导传感器包括两组分别分布在测量段上下游两个不同截面上的电极，每组电极对包括均匀布置的四对弧形对壁电极(4)，每对电极包括激励电极和接收电极；激励电极均光滑嵌入在插入体的外表面，接收电极均固定在测量管道(1)内壁相对应的位置，每个激励电极的圆心均位于与其的接收电极的中部，位于上下游的每个扇区弧形对壁电极对结构相同，用于每个扇区局部相关流速测量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金宁德，陈昕，翟路生，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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