专利名称：一种油水界面检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于天然气井下盐穴储气库造腔过程中油水界面检测工具，具体地说，是一种油水界面检测传感器。
背景技术：
天然气盐穴储气库造腔过程中，通过中心管由地面向井下盐层注水，通过中心管和中间管之间的环空向由井下盐层向地面抽出含有溶解盐成份的卤水。随着这一过程的不断进行，井下盐层中的盐不断的被溶解并被送往地面，盐层中形成空穴并不断增大，直至该盐穴的体积达到设计要求。造腔过程中，不仅要控制盐穴的体积，还要保证盐层的底部和顶部不被溶穿，以免造成储存天然气时发生泄漏。为达到这一目的，由中间管与套管之间的环空向井下注入柴油作为阻溶剂，称为油垫。由于油垫比重小于卤水，油垫处于卤水上方，通过调节油垫与卤水之间界面的高低，即可控制溶腔的形状并保护盐层的底部和顶部不被溶穿。油垫与卤水之间界面位置的确定，现有技术是通过巳溶腔体的体积、中间管与套管之间环空的体积、柴油密度及注入柴油量等参数计算实现。由于上述参数尤其巳溶腔体的体积难以准确获得，更由于溶腔过程中巳溶腔体的体积处于变化中，通过上述参数计算获得的油垫与卤水之间的界面位置不可避免存在较大的误差，难以满足天然气盐穴储气库造腔工程精度要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可以满足天然气盐穴储气库造腔工程中确定油垫与卤水之间界面位置的精度要求，有效检测油垫与卤水之间界面位置的油水界面检测传感器。
本实用新型由树脂基复合材料制成宽40毫米、厚20毫米、长为数米的底板，以及镶嵌固化在其上表面的数十个不锈钢触点、镶嵌固化在其上顶部的电缆连接马龙头、固化在其内部的和不锈钢触点相同数量的恒流源电路及一个极性保护二极管组成。树脂基复合材料板条的下底面制成与7英寸钢管外表面相同的曲面，以便于将本实用新型固定在7英寸钢管外表面上。本实用新型的长度，可根据测量范围确定，一般在2米至3米之间。如果要求更大的测量范围，可通过多节本实用新型传感器相连实现，但需在部分本实用新型传感器下顶部也镶嵌固化电缆连接马龙头，以便于实现本实用新型传感器之间相连。实用新型传感器上的不锈钢触点数量，由测量精度确定。一般不锈钢触点间距为10或20厘米，足以满足测量精度的要求，因此本实用新型传感器上的不锈钢触点数量一般为20至30个。电缆连接马龙头为电缆和传感器的的连接件，不仅保证电缆和传感器的可靠连接，并保证二者的连接点在井下数十兆帕的液体高压条件下可靠密封。特制的电缆连接小型马龙头为单芯马龙头，该马龙头负责将单芯电缆芯线与本实用新型传感器内部的总线相连。本实用新型传感器内部的恒流源电路，总体上为一个二端器件，每个恒流源电路的正端与其对应的不锈钢触点相连，所有恒流源电路的负端与传感器内部的总线相连。恒流源电路当其处于导通状态时，具有导通电流为恒定值的特点，这是本实用新型传感器实现油水界面检测的基础。不锈钢触点形状为半圆头螺栓状，其半圆头贴附在传感器板条的上表面，螺杆状部分镶嵌固化在传感器板条的内部，螺杆状部分的顶部与恒流源电路的正端相连。电缆连接马龙头的插头部分，插头在传感器板条的上顶部端，以便于和马龙头的插座部分相连，插头的底座部分镶嵌固化在传感器板条内。
本实用新型的优点在于厚度和宽度选择适当，因而可以容纳于中间管与套管之间的环空中。本实用新型不锈钢触点间距为10至20厘米，满足油水界面检测精度要求。本实用新型下底面具有与中间管外表面有相同的曲面，因而用传感器固定夹子能将传感器紧贴中间管外表面加以固定。本实用新型在下井过程中由于有上、下保护支架和两个侧保护支架的保护，可保证下井过程传感器的安全。本实用新型经过专用温度检测设备检测，工作温度不小于70℃。由于我国建造盐穴储气库盐层的温度不大于55℃，因而本实用新型可满足我国所有盐穴储气库建设的温度要求。本实用新型采用特制的专用小型马龙头实现电缆芯线与传感器内总线的的连接，可有效保证处在高压盐溶液中的二者连接点的密封。本实用新型对附于其上的不锈钢触点及马龙头插头底座均采用同类树脂材料镶嵌固化的专用技术，同时采用同类树脂材料填充类似槽钢体的树脂底板槽部，有效实现了传感器的密封。本实用新型传感器压力测试表明，其最大工作压力不小于30兆帕，而我国建造的盐穴储气库井下压力不大于15兆帕，即本实用新型最大工作压力大于实际要求的工作压力一倍以上，保证了本实用新型可长期井下稳定工作。由于本实用新型具有上述各项特点，使得本实用新型完全满足我国盐穴储气库建设中油水界面检测的各项技术指标和性能要求。
附图1为本实用新型的结构示意图；附图2为本实用新型触点6的结构示意图；
附图3为本实用新型恒流源电路1的结构示意图。
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型包括恒流源电路1、传感器内部总线2、马龙头插头底座3、马龙头插头4、传感器保护二极管5、底板6、触点7，传感器内部总线2与恒流源电路1相连，马龙头插头底座3与马龙头插头4连接，传感器内部总线2与传感器保护二极管5连接，底板6上设有触点7。
如附图2所示，触点7由半圆头71、圆杆部72组成，半圆头71、圆杆部72固定连接。
触点7的个数≥1，触点7之间的间距在10厘米至20厘米之间。
如图3所示，恒流源电路1采用由三端可调式电压调整器LM317和限流电阻R构成的恒流源电路组成，该电路输入端VIN接不锈钢触点7，输出端VOUT经限流电阻R和调节端ADJ汇合后通往测量电缆。恒流源电路输出电流IOUT＝1.2/R。为减小电解反应的影响和检测传感器总测量电流，实取限流电阻R的值为240Ω，则IOUT＝4mA。三端可调式电压调整器LM317的电压调整率为3V≤(VIN-VOUT)≤40V，当地面设备中电源以40V电压向检测传感器的检测电路(恒流源电路)供电时，检测电路(恒流源电路)的内阻变化范围最大值为(40V-3V)/4mA＝9.25KΩ。根据试验，检测传感器上的不锈钢触点7与中间管之间卤水(盐水)浓度的变化导致不锈钢触点与中间管之间导电电阻为数十欧姆至数百欧姆，远小于检测电路(恒流源电路)的内阻9.25KΩ的变化范围，因而检测电路(恒流源电路)在不锈钢触点与中间管之间充满卤水(盐水)时4mA测量电流可保持恒定不变。
检测传感器内恒流源电路1由三端可调式电压调整器LM317和限流电阻R构成，限流电阻R的值为240Ω。当某不锈钢触点7与中间管之间为卤水时，该不锈钢触点所接的恒流源电路1导通，恒流源电路的电流值为4mA。地面设备中电流表测量所有导通的恒流源电路的电流之和，根据电流表测量的电流值和不锈钢触点之间的间隙距离值，可计算得到油垫卤水分界面的高度值。
本实用新型的制造过程如下1.使用树脂基复合材料在模具内制成长、宽、高均符合要求的类似槽钢体，壁厚一般为数毫米2.在类似槽钢体上打孔准备安装不锈钢触点73.使用同类树脂基复合材料将不锈钢触点7固化在类似槽钢体上4.使用同类树脂基复合材料将马龙头插头的底座4固化在类似槽钢体的顶部5.在类似槽钢体内安装恒流源电路1、传感器保护二极管5和传感器内部总线26.使用同类树脂基复合材料封装恒流源电路、传感器保护二极管5和总线，完成传感器的制造本实用新型测量原理传感器随其安装的中间管下至确定深度后，中间管与套管之间环空上部为注入的柴油，下部为高浓度的含盐卤水。地面通过中间管和电缆向井下供直流电，中间管为正，电缆芯线为负。当传感器上的不锈钢触点7浸没于柴油中时，由于柴油为绝缘体，传感器中对应该不锈钢触点7的恒流源电路1处于断开状态，无电流通过。而当传感器上的不锈钢触点7浸没于高浓度的含盐卤水中时，由于卤水为导体，恒流源电路1导通，通过恒流源电路1的电流为一恒定值。由于传感器处于井下确定的深度位置，不锈钢触点7的数量和不锈钢触点之间的间距为定值，因此，在地面测量电源的供电电流值，即可计算出传感器内处于导通状态的恒流源电路数量和处于断开状态的恒流源电路数量，进而计算出油水界面的准确位置。
权利要求1.一种油水界面检测传感器，包括恒流源电路(1)、传感器内部总线(2)、马龙头插头底座(3)、马龙头插头(4)、传感器保护二极管(5)、底板(6)、触点(7)，其特征在于传感器内部总线(2)与恒流源电路(1)相连，马龙头插头底座(3)与马龙头插头(4)连接，传感器内部总线(2)与传感器保护二极管(5)连接，底板(6)上设有触点(7)。
2.根据权利要求1所述的一种油水界面检测传感器，其特征在于触点(7)由半圆头(71)、圆杆部(72)组成，半圆头(71)、圆杆部(72)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种油水界面检测传感器，其特征在于触点(7)的个数≥1，触点(7)之间的间距在10～20厘米之间。
专利摘要一种用于天然气井下盐穴储气库造腔过程中油水界面检测的油水界面检测传感器，包括恒流源电路(1)、传感器内部总线(2)、马龙头插头底座(3)、马龙头插头(4)、传感器保护二极管(5)、底板(6)、触点(7)，传感器内部总线(2)与恒流源电路(1)相连，马龙头插头底座(3)与马龙头插头(4)连接，传感器内部总线(2)与传感器保护二极管(5)连接，底板(6)上设有触点(7)，可以满足天然气盐穴储气库造腔工程中确定油垫与卤水之间界面位置的精度要求，有效检测油垫与卤水之间界面的位置。
文档编号G01N27/06GK2924530SQ20062011821
公开日2007年7月18日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者吴国明, 田中兰, 杨松, 周裕京 申请人:中国石油天然气股份有限公司