专利名称：一种检测静态原油含水率的电容传感器的制作方法
技术领域：
一种检测静态原油含水率的电容传感器一、技术领域[0001]本实用新型涉及一种油田静态原油含水率检测仪器上使用的一种电容传感器，尤其是一种检测静态原油含水的电容传感器。二、背景技术[0002]对于油田原油生产管理来说，原油含水率是一项重要的基础参数，对其进行准确的测量与控制直接关系到产量输差与经营决策，关系到油田效益的分级核算同时也关系到对新作业井产量恢复动态情况的及时掌握。目前对于原油含水化验的方法大体分为手工化验分析发与电特性分析法，目前在国内手工化验分析法多以蒸馏法为主，可是蒸馏法存在操作繁琐费时不易控制，化验数据的可靠性和准确性在很大程度上取决于操作者的责任心与技术水平，在油田交接点多、面广人员素质参差不齐的条件下含水率测试的实际误差难以保证，化验一个原油样品至少需要45-60分钟时间，同时这种方法还要消耗大量的溶剂油，溶剂油的消耗不仅会增加生产成本其挥发后还会威胁操作手的身体健康，对于大量的新作业投产井，油田为了及时准确把握其产量回复情况需要对这些井进行加密含水测试， 蒸馏法效率低不能及时反馈原油含水信息，又会增加化验工的劳动强度。所以油田迫切需要可以准确快速可靠且不需要溶剂油的含水测试方法，而目前电容法就是电特性分析法的一种，而该方法的核心问题又是精确度高、稳定性好、适应含水范围宽的电容传感器，目前电容传感器分与介质接触和非接触两种，接触式的电容传感器的极板直接插入到介质里检测介质介电常数的变化，这种方式存在适应性差的问题，当含水低于30%时水是分散相导电的影响可以忽略，含水率大于30%时水的连通情况与水的分布有关，导电的影响不确定， 时大时小，使电容传感器不能正常工作，当含水率大于40%时水的连通概率大大增强，油水混合状态的电阻明显下降直至两极板导通，使极板间的电位差不能在被测原油内建立起极化电场使传感器丧失工作能力，对于极板与介质非接触式的电容传感器，其结构目前针对于原油动态在线测量的较多，而针对静态原油含水测量的电容传感器较少，由于与介质之间绝缘会使其电容量变化的信号强度降低，同时介质直接接触电容传感器的内绝缘层会使传感器的维护变得既麻烦又困难，每检测一个样品都得进行清洗烘干，这样降低了检测效率，如果密封做的不好还会因渗漏导致传感器或与之配套的其它电路及模块损坏，同时将样品由集样桶转入传感器后，样品失去了代表性，使测试结果失去意义。三、发明内容[0003]本实用新型的主要目的在于提高电容传感器的检测效率和准确度。[0004]本实用新型的另一个目的在于提高电容传感器灵敏度、稳定性和适应性。[0005]利用油与水的介电常数差别较大的特性针对静态原油而设计了一种检测在不同体积含水的情况下电容器电容量的传感器，目前针对静态原油含水检测的电容传感器较少，对于电容器极板与介质直接接触的电容传感器在低含水测试时数据还稳定可靠，但对于中高含水就无法正常工作。对于电容器极板与介质非接触的电容传感器介质与电容器极板的绝缘涂层或与极板所附着的内绝缘筒的内表面接触，这样每检测一个油样就得对其进行清洗和烘干，同时在实际检测时需要将现场取样桶内的原油样品转倒入这个其外表面附着有电容极板且下端封闭的内绝缘筒内，这样不但使原油含水测试的效率降低同时由于样品的转移导致该样品失去代表性，其测试结果也不能真正反映原油的实际含水，同时由于在电容器极板间加入了内绝缘筒导致了其介质进入内绝缘筒内后传感器电容量变化的信号减弱，同时介质所含组分在内绝缘筒内的分布的不均勻性也使得信号不稳定重复性差， 这些都会影响电容传感器在静态原油含水测试中的应用。[0006]为有效解决静态原油含水测试中存在的上述技术问题本实用新型提供了一种新型电容传感器，即一种含非金属样桶的电容传感器，该传感器的组成是壳体1、内绝缘筒2、 在壳体1与内绝缘筒2之间设有一对面对面对称布置的金属极板3、分别由每一片极板弓I出的导线4穿过壳体1，所述极板与极板侧面之间也不接触，其特征在于在内绝缘筒2内设有一个非金属样桶5，非金属样桶5与内绝缘筒2为间隙配合。[0007]对于提高电容传感器的检测效率与准确性的技术问题该实用新型是这样实现的[0008]在内绝缘筒2内设有一个与内绝缘筒2内侧间隙配合的非金属样桶5，该非金属样桶5可用作专门从单井或管线采样的样桶，这样就避免出现原油样品由取样到测试时出现转换样桶而导致的样品失去代表性的问题，为便于将非金属样桶5从传感器中取出，非金属样桶5的长度大于内绝缘筒2的长度，且将非金属样桶5由内绝缘筒2上端插入后，非金属样桶5的内底面处于金属极板3下端面以上位置，非金属样桶5内设有定容积刻度线6， 定容积刻度线6处于金属极板3上端面以下位置且非金属样桶5上端面高于壳体1与内绝缘筒2的上端面，这样使整个样品介质液柱处于金属极板3形成的电场内，由于非金属样桶 5是可以更换的，只要保证所提供的非金属样桶5是同一规格的，就不会影响传感器的正常工作。[0009]对于提高电容传感器灵敏度、稳定性和适应性的技术问题该实用新型是这样实现的在电容传感器设计时为避免因样品中含水的升高和不同矿化度对电容量变化的影响与干扰，使整个电容传感器不仅在低含水区间能正常工作而且在0-100%含水区间均能正常工作，也避免因含水中不同矿化度对测试结果产生影响，采用了极板与介质的绝缘设计，而这种设计导致的电容信号强度减弱，为此在壳体1与内绝缘筒2之间围绕着内绝缘筒2设有不少于两对面对面对称布置的金属极板3，每对极板互相不接触且交叉布置，由每一片极板引出的导线4相同极性采用并联方式连接。这样由多对金属极板3形成的组合在配套的测试仪其它电路模块配合可以增强介质含水变化时引发的电容传感器电容量信号变化的灵敏度，同时因为这些极板组是围绕在介质周围，对于介质的不均勻分布将不会影响电容传感器的正常工作能够发生因含水变化而导致电容量变化的稳定信号。在电容传感器的设计制造中为了便于制造将所述内绝缘筒2设计成圆筒形，非金属样桶5也设计为圆筒形，将所述金属极板3也设计为圆弧柱面形并紧密附着于内绝缘筒2外侧面，圆弧柱面形金属极板3所在的圆柱面与圆形内绝缘筒2同轴，非金属样桶5的外径大于内绝缘筒2的内径为间隙配合。[0010]作为与含水分析仪配套的电容传感器采用以上设计后能适应0-100%含水测试区间，能避免含水的不同矿化度对测试结果的影响，能最大限度减少对样品人为干预提高测试的准确度与可信度，能实现对不同原油样品的快速检测还能在测试过程中彻底杜绝使用溶剂油在降低生产成本的同时还提高化验工工作环境健康保障条件。
[0011]附图1是本实用新型的现有技术结构整体剖示图；[0012]附图2是本实用新型的现有技术结构A-A向剖示图；[0013]附图3是本实用新型的整体结构剖示图；[0014]附图4是本实用新型的B-B向设有一对极板第二个具体实施例结构剖示图；[0015]附图5是本实用新型的设有一对极板的分层局部剖示图；[0016]附图6是本实用新型的设有多对极板的C-C向剖示图；[0017]附图7是本实用新型的设有多对极板含导线并联方式的C-C向剖示图；[0018]附图8是本实用新型电容传感器第三个具体实施例结构剖示图；[0019]附图9是本实用新型电容传感器第一个具体实施例的整体剖示图；[0020]附图10是本实用新型电容传感器第四个具体实施例的整体剖示图；[0021]附图11是本实用新型电容传感器第二个具体实施例的整体剖示图；[0022]附图12是本实用新型电容传感器第一个具体实施例的D-D向剖示图；[0023]其中1壳体 2内绝缘筒 3金属极板[0024]4导线 5非金属样桶6刻度线。五具体实施方式
[0025]由于这种检测静态原油含水率的电容传感器是一种含可分离非金属样桶的电容传感器，
以下结合附图对于这种检测静态原油含水率的电容传感器的具体实施例作出说明。[0026]本实用新型针对一种检测静态原油含水率的电容传感器的第一个实施例，附图9、 附图12它表示了该实施例中带两片金属极板的具体结构，它还表示了该实施例中采用直筒结构的方形非金属样桶5靠样桶底部与传感器底部限位时的具体结构，该传感器的组成是底部封底的方形的壳体1、方形的内绝缘筒2、在壳体1与内绝缘筒2之间设有一对面对面对称布置的金属极板3、分别由每一片极板引出的导线4穿过壳体1，在方形的内绝缘筒 2内设有一个与内绝缘筒2内侧间隙配合的直筒结构的方形非金属样桶5，非金属样桶5插入内绝缘筒2后非金属样桶5的底部下平面落座于壳体1内的下底面，此时非金属样桶5 的内底面高于金属极板3的下平面，非金属样桶5内侧标有定容积刻度线6，刻度线6位置低于金属极板3的上平面。[0027]本实用新型针对一种检测静态原油含水率的电容传感器的第二个实施例，附图4、 附图11它表示了该实施例中带两片金属极板的具体结构。该传感器的组成是有封底的圆形壳体1、圆形的内绝缘筒2、在壳体1与内绝缘筒2之间设有一对面对面对称布置的金属极板3、分别由每一片极板引出的导线4穿过壳体1，所述金属极板3呈半圆弧柱面，在内绝缘筒2内设有一个与内绝缘筒2内侧间隙配合的直筒结构的圆形非金属样桶5，非金属样桶5插入内绝缘筒2后非金属样桶5的底部下平面落座于壳体1内的下底面，此时非金属样桶5的内底面高于金属极板3的下平面，非金属样桶5内侧标有定容积刻度线6，刻度线6位置低于金属极板3的上平面。[0028]本实用新型针对一种检测静态原油含水率的电容传感器的第三个实施例，附图6、 附图7、附图8它表示了该实施例中带四对金属极板的具体结构，附图它表示了该实施例中采用上端为凸缘结构的圆形非金属样桶5插入传感器中的具体结构，该传感器的组成是圆形的壳体1、圆形的内绝缘筒2、在壳体1与内绝缘筒2之间围绕内绝缘筒2外壁紧密附着有四对面对面对称布置的金属极板3、每对极板互相不接触且交叉布置，由每一片极板引出的导线4，相同极性采用并联方式连接，这些导线分别为Cal、Ca2、Ca3、Ca4，连接后引出Ca， Cb 1、Cb2、Cb3、Cb4，连接后引出Cb，所述金属极板3呈半圆弧柱面，在内绝缘筒2内设有一个与内绝缘筒2内侧间隙配合的上端为凸缘结构的圆形非金属样桶5，非金属样桶5插入内绝缘筒2后非金属样桶5上端凸缘的下平面落座于壳体1与内绝缘筒2的上平面，此时非金属样桶5的内底面高于金属极板3的下平面，非金属样桶5内侧标有定容积刻度线6，刻度线6位置低于金属极板3的上平面。[0029]本实用新型针对一种检测静态原油含水率的电容传感器的第四个实施例，附图6、 附图7、附图10它表示了该实施例中带四对金属极板的具体结构，附图它表示了该实施例中采用直筒结构的圆形非金属样桶5靠样桶底部与传感器底部限位时的具体结构，该传感器的组成是底部封底圆形的壳体1、圆形的内绝缘筒2、在壳体1与内绝缘筒2之间围绕内绝缘筒2外壁紧密附着有四对面对面对称布置的金属极板3、每对极板互相不接触且交叉布置，由每一片极板引出的导线4，相同极性采用并联方式连接，这些导线分别为Cal、Ca2、 Ca3、Ca4，连接后引出Ca，Cbl、Cb2、Cb3、Cb4，连接后引出Cb，所述金属极板3呈半圆弧柱面，在内绝缘筒2内设有一个与内绝缘筒2内侧间隙配合的直筒结构的圆形非金属样桶5， 非金属样桶5插入内绝缘筒2后非金属样桶5的底部下平面落座于壳体1内的下底面，此时非金属样桶5的内底面高于金属极板3的下平面，非金属样桶5内侧标有定容积刻度线 6，刻度线6位置低于金属极板3的上平面。
权利要求1.一种检测静态原油含水率的电容传感器，由壳体(1)、内绝缘筒O)、在壳体(1)内绝缘筒( 外侧设有一对面对面对称布置的金属极板(3)、分别由每一片极板引出的导线(4) 穿过壳体(1)，所述极板与极板间不接触，其特征在于在内绝缘筒O)内设有一个非金属样桶(5)，非金属样桶(5)与内绝缘筒O)为间隙配合。
2.根据权利要求1所述的一种检测静态原油含水率的电容传感器，其特征在于非金属样桶(5)由内绝缘筒( 上端插入后非金属样桶(5)的内底面处于金属极板C3)下端面以上位置，非金属样桶(5)内设有定容积刻度线(6)，定容积刻度线(6)处于金属极板(3) 上端面以下位置，且非金属样桶( 上端面高于壳体(1)与内绝缘筒O)的上端面。
3.根据权利要求1所述的一种检测静态原油含水率的电容传感器，其特征在于在壳体(1)内围绕着内绝缘筒( 外侧面设置有不少于两对面对面对称布置的金属极板(3)， 每对极板互相不接触且交叉布置，由每一片极板引出的导线(4)相同极性采用并联方式连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种检测静态原油含水率的电容传感器，其特征在于所述内绝缘筒(2)为圆筒形，非金属样桶(5)也为圆筒形，所述金属极板(3)为圆弧柱面形并紧密附着于内绝缘筒( 外侧面，圆弧柱面形金属极板C3)所在的圆柱面与圆形内绝缘筒⑵同轴。
专利摘要本实用新型涉及一种检测静态原油含水率的仪器配套的电容传感器，是一种利用油与水的介电常数差别较大的特性而设计的一种检测在不同体积含水的情况下电容器电容量变化的传感器，由外壳、内绝缘筒、多对极板组、导线以及与内绝缘筒间隙配合的非金属样桶组成，这种非金属样桶与传感器本体可分离的设计使得用该样桶直接取样成为可能，直接取样可以减少对样品的人为干预提高检测的准确与可信度，极板与介质被非金属样桶与传感器内绝缘筒隔开，但就使得介质中水的矿化度对对其介电常数的影响将至最小，但也降低了信号的强度，为此该传感器采用了多对极板组叠加的配置方式提高传感器的灵敏度与准确性。
文档编号G01N27/22GK202285009SQ201120254310
公开日2012年6月27日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者张兵 申请人:张兵