一种多功能井口来液检测装置的制作方法

本实用新型属于原油测量技术领域，具体涉及一种多功能井口来液检测装置。

背景技术：

单井原油产量和含水率数据一直都是重要的生产参数和油藏数据，有助于了解油井储层变化情况；分析油井生产动态，出油、出水层位；预测油井开发寿命，指导油田日常生产和制定油藏开发方案；同时，这些参数对于降低成本和采油管理自动化具有重要的意义和实用价值。

目前国内各油田对于油井井口产量的计量方法，一般常用的有人工计量，液面恢复法、功图法、涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计等计量方法。涡轮流量计的工作原理是先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。超声波流量计的原理是当流体与发送器间有相对运动时，发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。多普勒频移与流体流速成正比。利用该关系可以计算出相关流量。电磁流量计是应用电磁感应原理， 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。

人工计量，主要存在的问题是由于操作方法，以及操作的时间段等各种原因，误差比较大，而且比较耗费人力；超声波流量计是一种非接触式仪表，但是超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。对声速的测量准确度需为10^-5～10^-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现。涡流流量计对测量介质洁净度要求较高，使用期限受到限制。

而测量含水率的一般主要可分为两大类：分别是人工取样化验和利用传感器在线测量法。人工取样目前在用的主要有蒸馏法和卡尔—费休法等。在线测量法有电容法、密度法、γ射线法、微波法、射频法等。电容法利用水和油介电常数相差很大的原理，通过测量混合流体经过两个同轴电极9时，电路中电容值的变化得到含水率。密度法是确定含水原油的密度后，根据纯水密度和纯油密度，计算出原油含水率。γ射线法利用碳、氧元素对低能γ射线吸收不同，通过测量混合液中碳、氧含量计算出原油含水率。微波法基于微波在混合介质中传播时，相位因油水比例不同发生变化，通过对相位的测量，得到原油含水率。射频法通过发射器对测量介质发射高频电磁波，利用油和水吸收波的能量不同，通过精确测量透射电磁波的强度来判断含水率。

但是人工取样化验法的取样时间长，人工劳动强度大，随机性强，误差大，效率低，无法实现连续测量，不能够实时反映井口原油含水率的变化趋势；电容法受传感器固有电容的影响, 无法测量“ 水包油” 的状态，仅适用于中低含水阶段的测量；密度法受原油含砂、含气影响大，测量精度低，仅适于高含水测量；γ射线法存在射线辐射，且设备价格昂贵、维护困难；微波法的测量原理属于对管内两相流点线式的采样，不能全面反映混合两相流的情况，现场工况条件下精度无法满足要求。射频法相比以上几种方法，具有测量范围宽，测量精度高，维护方便的优点，但其设备目前成本较高，且探头长时间与原油接触易结蜡，无法在单井产量低、含蜡高的长庆油田进行大规模推广。

而且目前没有可以同时测量种参数的仪器，明显增加了投入成本，同时安装工作量大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的上述技术问题，提供一种多功能井口来液检测装置。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种多功能井口来液检测装置，包括表头、含水率检测部分和流量测量部分，所述含水率检测部分和流量测量部分均和表头电连接，所述含水率检测部分和流量测量部分均竖直设置且一上一下，两者之间通过连接体固定连接，下方者的数据信号线穿过连接体后与上方者的数据信号线并联，接入设于上方者顶部堵头的信号线接头下方；

所述表头包括测量模块和数据处理模块，所述测量模块是将含水率检测部分和流量测量部分发送的信号转换为电流模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号，所述数据处理模块是用于对数字信号的校验，分析处理，并完成表头显示和上传。

所述含水率检测部分为探头传感器，所述探头传感器包括探头壳体、设于探头壳体内的测量电路板以及与测量电路板电连接的探头、射频信号发生器、射频信号接收器和内部处理模块，所述探头壳体表面设有陶瓷保护涂层。

所述流量测量部分为环形传感器包括壳体、电路板、设于壳体内的电极、电磁铁和A/D数据转换器，所述电极和A/D数据转换器均与电路板电连接，所述壳体表面设有陶瓷保护涂层。

所述探头传感器或环形传感器还包括加热装置，所述加热装置与测量电路板或电路板电连接。

所述连接体与含水率检测部分和流量测量部分之间设有连接卡扣。

所述含水率检测部分设于流量测量部分上方，所述含水率检测部分与其顶部的堵头之间设有绝缘垫和护罩。

所述流量测量部分顶部设有梯形连接体。

本实用新型的有益效果是：

1、实现多功能传感器一体化设计，可同时测量井口原油的产液量和含水率，有效降低了单口油井投入成本，为油田生产提供了有力支撑。

2、环形传感器和探头传感器采用垂直立式安装可保证对介质的充分接触，并减少介质对传感器的附着，腐蚀等损伤。

3、传感器内部镶嵌加热装置，可进行加热，有效防止探头表面结蜡，适合长庆油田高含蜡井口。

4、装置可实现各传感器组件组装，如其中一个传感器出现问题，可以只更换相关的传感器配件，降低了维护保养成本。

5、装置体积小巧，安装维护方便，无需动火作业。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是环形传感器和探头传感器连接的结构示意图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是本实用新型现场连接示意图。

图中：1、环形传感器；2、环形加热装置；3、梯形连接体；4、探头传感器；5、探头加热装置；6、内部处理模块；7、堵头；8、保护管；9、电极；10、壳体；11、连接卡扣；12、连接体；13、信号线接头；14、表头。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种多功能井口来液检测装置，包括表头14、含水率检测部分和流量测量部分，所述含水率检测部分和流量测量部分均和表头14电连接，所述含水率检测部分和流量测量部分均竖直设置且一上一下，两者之间通过连接体12固定连接，下方者的数据信号线穿过连接体12后与上方者的数据信号线并联，接入设于上方者顶部堵头7的信号线接头13下方；

所述表头14包括测量模块和数据处理模块，所述测量模块是将含水率检测部分和流量测量部分发送的信号转换为电流模拟信号并将该模拟信号转换成数字信号，所述数据处理模块是用于对数字信号的校验，分析处理，并完成表头14显示和上传。

含水率检测部分和流量测量部分的位置都与地面垂直，可减少污浊物附着。当原油流过含水率检测部分和流量测量部分时，分别产生数字信号传递到表头14的测量模块对两个信号进行进一步的处理，再由数据处理模块根据相关的线性关系，分别得到原油含水率和流量值。解析出结果以后再将相关结果在表头14显示，存储以及上传到井场RTU，传输到远端监控岗。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种图1所示的多功能井口来液检测装置，所述含水率检测部分为探头传感器4，所述探头传感器4包括探头壳体、设于探头壳体内的测量电路板以及与测量电路板电连接的探头、射频信号发生器、射频信号接收器和内部处理模块6，所述探头壳体表面设有陶瓷保护涂层。

所述流量测量部分为环形传感器1包括壳体10、电路板、设于壳体10内的电极9、电磁铁和A/D数据转换器，所述电极9和A/D数据转换器均与电路板电连接，所述壳体10表面设有陶瓷保护涂层。由于使用环境的原因，所有与溶液接触的地方均使用耐腐蚀，耐磨，防电磁干扰的材料，因此表面都使用陶瓷保护涂层。

如图1所示，在本实施例中，含水率检测部分设于流量测量部分上方，含水率检测部分与其顶部的堵头7之间设有绝缘垫和护罩。其中，探头传感器4的数据信号线外设有保护管8，环形传感器1的数据信号线穿过连接体12。

所述探头传感器4或环形传感器1还包括加热装置，所述加热装置与测量电路板或电路板电连接。探头传感器4的加热装置为探头加热装置5，环形传感器1的加热装置为环形加热装置2。通过加热可以减少传感器表面被蜡覆盖的问题。

所述连接体12与含水率检测部分和流量测量部分之间设有连接卡扣11。该连接卡扣11可防止液体渗入，且支撑强度高，通过该设计可以分装拆卸探头传感器4和环形传感器1，方便维修保养，降低更换成本。

所述流量测量部分顶部设有梯形连接体3。梯形连接体3可以与管线很好的贴合并形成一个梯度斜坡，使溶液更好地通过，保持传感器整洁不被油污附着。

工作原理及过程，如图2所示，首先，通交变电流后，探头传感器4的射频信号发生器和环形传感器1中分别产生高频恒幅电磁波和电磁场（由交变电流产生）。当原油流过探头传感器4和环形传感器1后对电磁波和电磁场都形成影响，影响后的电磁波量由射频信号接收器接收，并通过内部处理模块6量化处理转换为适合传输的数字信号和电磁场的数字信号（感应电动势信号经A/D数据转换器放大并转成统一的标准信号）传递到表头14的测量模块对两个信号进行进一步的处理，再由数据处理模块根据相关的线性关系，分别得到原油含水率和流量值。解析出结果以后再将相关结果在表头14显示，存储以及上传到井场RTU，传输到远端监控岗。

其中，射频信号发生器与射频信号接收器分别使用JA8和LM124A集成电路芯片，信号稳定，可长期保证测量精度与可靠运行。电磁场通过交变电流产生，A/D数据转换器采用Σ-Δ技术，使用AD7710芯片，24位无失码性能，实现电流信号到数字信号的高精度转换。

图3为本装置现场连接示意图。装置安装在井口出油管线上，连接方式为螺纹连接。安装时，在外壳连接螺纹上缠好生料带，停运抽油机，卸掉出油管线三通处的堵头，将传感器与三通连接牢固，确保连接螺纹处不泄露，同时确保环形传感器1刚好嵌入管道内，安装好后用防爆软管将信号线引入防爆表头14，防爆表头14可通过无线方式将数据上传，也可以通过有线方式上传信号，但是防爆表头14需要接外接电源供电。本装置安装无需对管线进行动火动焊改造，安装过程相对简单方便。

本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。