专利名称：集流电阻式持水流量复合测量探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田测井仪器的传感器，是用于产出剖面测井的集流式流量、持水仪器的集流电阻式持水流量复合测量探头。
二背景技术：
油田对于油井的管道内部原油的含水和流量的测量叫“产出剖面测井”。测量持水的仪器按流体经过仪器的方式分为集流与非集流。集流测井仪器就是把待测的流体集中到仪器内部测量。电阻式持水、流量探头先测量探头取样空间内的纯水的电阻值，再测量油水混合液体(水是连通相)的电阻值，这两个电阻的比，与液体的油水比例(持水)具有密切的函数关系(基本相等)，测量出这组电阻，也就等于测量到了液体的持水率。利用相邻的组持水测量结果，通过相关性运算，就可以得到轻质相(油滴)的速度，经过处理后得到总流速(流量)。这种电阻式持水流量探头包括绝缘筒体和轴向排列固定在绝缘筒体内壁的环状金属电极组，电极组中间有两组测量电极，上下端有一组供电电极，每个电极均有导线与外部连接。具有较高的测试精度，已经在国内开始应用。但是在使用中，也发现这种电阻式持水、流量探头还存在两方面的问题。1是低流量时测量困难，在5方/天以下的低产流量下误差可以达到200％以上。2是持水适应范围较小，为50％-98％。
三
发明内容
本实用新型针对现有电阻式持水、流量探头的不足，在反复实验的基础上，提出一种在低流量下实现持水、流量两个参数的测量且持水适应范围高的集流电阻式持水流量复合测量探头。
技术方案是包括绝缘筒体和轴向排列固定在绝缘筒体内壁的环状金属电极组，电极组中间有两组测量电极，上下端有一组供电电极，每个电极均有导线与外部连接，其特征是在供电电极外对称分布着一组地电极，所有电极环内连接一组导体。所有的电极导线均从绝缘筒体的外部引出，两端的一组地电极由裸露的导线连接。电极环内连接一组导体包括十字形、三角形、井字形、米字形。
找到了发生问题的基本原因是油滴粘附电极表面，影响供电和测量。通过改变机械结构，把所有电极环内增加1组导体，增加了2个接地电极，改导线筒内走线为筒外走线。从而解决了不能测量低流量的问题，可以在0.2方/天流量下实现持水、流量两个参数的测量。持水适应范围提高到了40％-99.8％。
四
附图1是现有持水、流量复合探头的原理结构简图；附图2是本实用新型的结构图；附图3是图2的横断面结构图。
五具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明集流电阻式持水流量复合测量探头的基本结构见图2和3(图1是现有技术的结构，供参考)。探头的外部是绝缘材料的圆筒体1，待测液体从筒内流过，在筒的内壁上镶嵌1组(8个)金属环，也叫电极环，电极环上分别焊接导线3，从筒的外部引出(连接到测量电路)，在电极环内还连接有交叉的导线6。在筒体1上下最外端是1组连接的地线7，(与仪器的外壳电连通)，作用是实现电气对称，可以提高测试的稳定性。里边两端的电极环2组成供电电极对，4、5是测量电极。在供电电极对上施加交变恒定电流，测量电极对可以测量到相应的电压，U＝IR，R是测量电极对包含的液体柱的电阻数值。当筒内液体是纯水时，液体的电阻数值是R水，油水混合液体的电阻数值是R液，二者的比值R液/R水，根据导体电阻的基本公式R＝ρ·L/S就可以得到R液/R水＝S水/S＝H，等于混合液体的持水率。
流量的测量是使用相距L的2组持水信号经过计算后得出的。这种计算叫相关运算。流动中油水混合不均匀特征在一定的距离内(相关距离)不消失。例如在某时刻t0，上游探头(下部)测量到了流体特征，该特征随着流体经过时间t1后流到下游探头特征还存在，并被下游探头捕获。同时测量记录上下两组探头的连续数据曲线，就可以看到下游探头出现特征的位置比上游滞后了时间t，时间t就是具有特征流体的在L距离内流动的时间。流动速度V＝L/t。测量一个特征点会有随机误差，当测量次数足够多时，就可以更准确计算出t的数值。对于油水混合流体，速度V是油滴在探头内部流动的速度。
以上探头的原理，可以实现对持水和流量两个参数的测量。但在低流速下，数据跳动，无法测量。实验后找到其原因是电极的金属环表面粘附了油膜，与测量液体形成了电隔离，当流速高时，油膜被冲洗掉，探头就可以正常工作。电极环与液体接触的位置是探头筒体的内壁，该位置流体不易流动，一旦粘附油滴就很难冲走，解决的办法是在电极环的筒体中间，连接裸露的导体，把电极延伸到筒体的中心位置，这里流速最快，连接的导体长度大于油滴的直径，它不容易被油滴全部粘附(局部裸露就可工作)，局部的粘附也容易被水流冲洗。这样就可以在更小的流量下进行正常的测量。
当流量增大后，油滴被扰动的变小，探头筒体内部的液体由油滴泡状向乳化态演变，流体更加均匀，测量流量的2组持水信号变得平缓(相关性特性小)，最后难以进行有意义的相关运算，不能实现流量的测量。要提高流量测量的范围，就需要采集到近似乳化态的流体中不均匀特征，有效的措施是增大持水探头电极环的距离同时也相应地加大两探头的间距L及探头总长度。改内部走线为外部走线，也可以减少油滴乳化程度，提高流量测量上限。
把绝缘体、电极环按零件图加工，环体内导线与环之间使用激光焊接，环体外导线使用高温焊锡焊接。按照整体结构图，把各段绝缘体、金属环逐个使用耐油高温胶粘结。把外部的导线粘结到绝缘筒体的外槽内，环与导线的焊接点要低于筒体的外圆表面，整个筒体要平直，筒体内外无缝隙。把筒体外部加上热缩管，缩紧。制造为成品的探头与集流器、测量电路配合后组成仪器，在实验室内进行检验。测量到大量数据，整理成图形。实际测量表明，新探头的含水(持水)的不重复性小于3％，(精度3％)流量的不重复性小于2％。解决了小于5方/天流量不能测量的问题，持水测量范围提高到40％-99.8％。
权利要求1.一种集流电阻式持水流量复合测量探头，包括绝缘筒体和轴向排列固定在绝缘筒体内壁的环状金属电极组，电极组中间有两组测量电极，上下端有一组供电电极，每个电极均有导线与外部连接，其特征是在供电电极外还对称分布着一组地电极，所有电极环内均连接一组导体。
2.根据权利要求1所述的集流电阻式持水流量复合测量探头，其特征是所有的电极导线均从绝缘筒体的外部引出，两端的一组地电极由裸露的导线连接。
3.根据权利要求1或2所述的集流电阻式持水流量复合测量探头，其特征是电极环内连接一组导体包括十字形、三角形、井字形、米字形。
专利摘要本实用新型针对现有电阻式持水、流量探头的不足，提出一种在低流量下实现持水、流量两个参数的测量且持水适应范围高的集流电阻式持水流量复合测量探头。它包括绝缘筒体和轴向排列固定在绝缘筒体内壁的环状金属电极组，电极组中间有两组测量电极，上下端有一组供电电极，每个电极均有导线与外部连接，其特征是在供电电极外对称分布着一组地电极，所有电极环内连接一组导体。所有的电极导线均从绝缘筒体的外部引出，两端的一组地电极由裸露的导线连接。电极环内连接一组导体包括十字形、三角形、井字形、米字形。解决了不能测量低流量的问题，可以在0.2方/天流量下实现持水、流量两个参数的测量。持水适应范围提高到了40％－99.8％。
文档编号E21B47/00GK2919277SQ20062008688
公开日2007年7月4日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者谢景平, 修华, 王长文, 李彦朴, 赵国华 申请人:中国石化集团胜利石油管理局测井公司