一种油气水持率与相关流量传感器

本发明属于光纤传感，具体涉及到一种油气水持率与相关流量传感器。

背景技术：

1、最近几十年，为了保证我国油田原油高产稳产，满足国家经济发展和人民生活提高的需求，不断地采用各种新的方法和技术，为了维持稳定的地产压力，油田采用注水驱油开采，开发前期实现高产，但是后期见水快，各层产液性质不明，开发动用不均，产出效率极速下降，综合含水已经达到80％以上，如长庆“三低”油田，含水率高达90％，80％的井单井产量低于5方/天。有效开采率不足30％，大于70％的原油成为剩余油。

2、为了提升剩余油开发效率，通过小直径环空产液多参数测井、过油管存储多参数测井、水平井流动成像测井、智能分层监测等测井手段，准确的获取开发井中不断变化的参数，专业解释人员结合地质、勘探测井、射孔、压裂、注水等信息，综合分析井筒联通性、层间矛盾，开展剩余油评价，识别主力层与潜力层，为上产稳产、剩余油开发制定最优化开发制度与措施。其中井筒剖面持水率、持气率、液相与气相流速是核心参数。常见的持水率传感器包括示电容传感器、电磁波持水率计、微波持水率计、阻抗式传感器与取样式传感器；持气率通常采用放射性物质进行测量；常见的流量传感器包括gr示踪传感器、涡轮流量传感器、超声流量传感器、电磁流量传感器。

3、然而上述常见的持水率与流量传感器均为单一参数独立的传感器，集成度不高，结构复杂，体积较大，不利于环空产液剖面仪器的小型化设计及成像仪器探头阵列化设计；也不适用于长期持续监测的分层采油测控仪器，不利于维护保养；流量测量方案仅适用于特殊单相流或者大流量，容易受井下碎屑颗粒与稠油的影响；利用放射性化学物质持气率测量不环保，油田作业审批困难，成本高；流量测量局限性较大，电磁超声流量适用于单相流，涡轮流量容易被砂卡；4)油气水持率与流量由独立的不同传感器测量，测量点不在同一位置，持率与流量相关性不强。

4、针对上述常见的持水率、持气率、流量测量方法与传感器存在的局限性，目前急需一种油气水持率与相关流量传感器，实现对油气井持水率、持气率、油气水三相流量数据的准确测量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种体积小、集成度高、结构简单、准确性高、能够在同一传感器上实现油气水三相持率及各相流速的测量的油气水持率与相关流量传感器。

2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种油气水持率与相关流量传感器，过线承压密封底座上密封设置有绝缘壳体，绝缘壳体内设置有两个并联且同轴的电容柱，电容柱的中心设置有过线孔，绝缘壳体的端部密封设置有探针壳，两根光纤的测量端从过线承压密封底座中心进入，依次穿过两个电容柱的过线孔、探针壳并伸出探针壳一定长度，其中一根光纤伸出长度＞另一根光纤伸出长度，两根光纤固定封装在探针壳内，两电容柱上分别连接有导线，导线从过线承压密封底座中心穿出。

3、作为一种优选技术方案，所述两根光纤伸出探针壳的长度≤3mm。

4、作为一种优选技术方案，所述两根光纤的测量端均为锥形端，锥角为90°。

5、作为一种优选技术方案，所述绝缘壳体安装探针壳的端部为锥形，绝缘壳体的材料为聚醚醚酮或玻璃钢，绝缘壳体的壁厚＜2mm。

6、作为一种优选技术方案，所述电容柱的材料为铍青铜或黄铜。

7、作为一种优选技术方案，所述绝缘壳体外表面涂有疏油疏水层。

8、作为一种优选技术方案，所述探针壳端部加工有弧形保护壳，所述两根光纤，其中一根光纤的测量端位于弧形保护壳内，另一根光纤的测量端伸出弧形保护壳外。

9、作为一种优选技术方案，所述过线承压密封底座与绝缘壳体通过螺纹连接且通过面密封。

10、本发明的有益效果如下：

11、本发明能够利用双电容柱体实现持水率与液相流速测量，利用双光纤探针实现持气率与气相流速的测量，在同一传感器上实现油气水三相持率及各相流速的测量，并且电法流量与光纤流量还能够互补与验证，提高测量的准确性与可靠性，持率与流速的相关性更强。本发明具有尺寸小、结构简单、绿色环保、精度高的特征，能够用于超小尺寸环空剖面测井仪、高精度多参数、流动成像、注采同测分层采用测控仪，满足生产井产出剖面环空测井、大斜度井、水平井流动成像测井及长期产出动态监测的需要，为油气田安全高效开发提供技术保障。

技术特征：

1.一种油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：过线承压密封底座上密封设置有绝缘壳体，绝缘壳体内设置有两个并联且同轴的电容柱，电容柱的中心设置有过线孔，绝缘壳体的端部密封设置有探针壳，两根光纤的测量端从过线承压密封底座中心进入，依次穿过两个电容柱的过线孔、探针壳并伸出探针壳一定长度，其中一根光纤伸出长度＞另一根光纤伸出长度，两根光纤固定封装在探针壳内，两电容柱上分别连接有导线，导线从过线承压密封底座中心穿出。

2.根据权利要求1所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述两根光纤伸出探针壳的长度≤3mm。

3.根据权利要求1或2所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述两根光纤的测量端均为锥形端，锥角为90°。

4.根据权利要求1所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述绝缘壳体安装探针壳的端部为锥形，绝缘壳体的材料为聚醚醚酮或玻璃钢，绝缘壳体的壁厚＜2mm。

5.根据权利要求1所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述电容柱的材料为铍青铜或黄铜。

6.根据权利要求1或4所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述绝缘壳体外表面涂有疏油疏水层。

7.根据权利要求1所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述探针壳端部加工有弧形保护壳，所述两根光纤，其中一根光纤的测量端位于弧形保护壳内，另一根光纤的测量端伸出弧形保护壳外。

8.根据权利要求1所述油气水持率与相关流量传感器，其特征在于：所述过线承压密封底座与绝缘壳体通过螺纹连接且通过面密封。

技术总结
一种油气水持率与相关流量传感器，过线承压密封底座上密封设置有绝缘壳体，绝缘壳体内设置有两个并联且同轴的电容柱，电容柱的中心设置有过线孔，绝缘壳体的端部密封设置有探针壳，两根光纤的测量端从过线承压密封底座中心进入，依次穿过两个电容柱的过线孔、探针壳并伸出探针壳一定长度，其中一根光纤伸出长度＞另一根光纤伸出长度，两根光纤固定封装在探针壳内，两电容柱上分别连接有导线，导线从过线承压密封底座中心穿出。本发明在同一传感器上实现油气水三相持率及各相流速的测量，并且电法流量与光纤流量还能够互补与验证，提高测量的准确性与可靠性，持率与流速的相关性更强。本发明具有尺寸小、结构简单、绿色环保、精度高的优点。

技术研发人员：乔学光,陈强,王若晖,高宏
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19