[实用新型]一种井下多相流体特性测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井过程中井筒或管道中单相或多相流体特性测量领域，更具体的涉及一种井下多相流体特性测量传感器。

背景技术

在钻井过程中，常有溢流、气侵等复杂工况发生，如在早期不能及时发现且加以控制，有可能使事故进一步恶化，形成井涌甚至井喷等恶性钻井事故，甚至造成井毁人亡重大事故。溢流、气侵是地层流体进入井筒之中，由于地层流体与井筒中的钻井液介电常数与电导率不同，当溢流和气侵发生时必然引起井筒中钻井液介电常数与电导率的变化，因此只要实时测量井筒中介电常数与电导率的变化即可得知钻井液成分是否发生变化，进而及时得知是否有溢流和气侵发生。

介电特性为电介质的固有特性，电介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数,又称诱电率。一般不同的物质具有不同的介电常数。如果某一电介质与混入其中的杂质介电常数有较大差别，可通过测量此介质的介电常数变化来判断其是否混入杂质，如利用介电常数测量原油含水率、润滑油使用状况、油品生产质量等等。

目前测量介电常数常用传感器为平行板电极式和同轴电缆式。

钻井作业在工业工程中有其特殊性，因此对所使用测量仪器有一定特殊要求，主要表现为：

（1）井眼及钻具尺寸有限，这就要求所使用随钻测量仪器的体积不能过大；

（2）井下环境恶劣，所使用探头应能在高温高压环境中使用；

（3）钻具时刻处于高频高强度冲击之中，要求测量元件有一定抗冲击能力；

（4）钻井液粘度大，并且含有一定的岩屑，要求测量探头具有防堵塞能力；

（5）钻井液流速大，且含有固相颗粒，要求测量探头具有耐磨损能力。

目前市面所有介电常数测量传感器均不能用于钻井过程中井下高温高压以及高频高强度振动的条件下的随钻实时测量。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种井下多相流体特性测量传感器，以用于井下高温高压以及高频高强度振动的条件下的随钻实时测量。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种井下多相流体特性测量传感器，所述井下多相流体特性测量传感器包括：振荡及分析电路、测量探头；其中，

所述测量探头，用于测量井下被测介质，获取测量信号后发送给所述振荡及分析电路；

所述振荡及分析电路，通过两根导线分别耦接所述测量探头的外电极和内电极，用于将电源提供的直流信号生成有预置频率的振荡交流信号，并将所述振荡交流信号传递给所述测量探头；并对所述测量探头反馈的测量信号进行分析，得到所述被测介质的电导率和介电常数；通过对被测介质的电导率和介电常数的分析，得到被测介质的成分变化情况。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述外电极和所述内电极之间为绝缘材料，所述绝缘材料比被测介质的介电常数低。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述振荡及分析电路还包括两个输出端口，用于分别输出得到的所述被测介质的电导率和介电常数。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述振荡及分析电路还包括接地端。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述振荡交流信号为方波信号；所述被测介质为钻井液，为气、液单相或者气、液、固多相混合流体。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述井下多相流体特性测量传感器包括：振荡及分析电路、测量探头；其中，所述测量探头，用于测量井下被测介质，获取测量信号后发送给所述振荡及分析电路；所述振荡及分析电路，通过两根导线分别耦接所述测量探头的外电极和内电极，用于将电源提供的直流信号生成有预置频率的振荡交流信号，并将所述振荡交流信号传递给所述测量探头；并对所述测量探头反馈的测量信号进行分析，得到所述被测介质的电导率和介电常数；通过对被测介质的电导率和介电常数的分析，得到被测介质的成分变化情况的技术手段，所以达到了如下的技术效果：井下多相流体特性测量传感器可测量被测介质的电导率和介电常数，其体积小，测量精度高、不受介质成分以及成分比例和粘度的影响。测量装置易于加工，方便安装，可应用于随钻测量短节，可在高温高压以及高频高强度振动的条件下工作。应用在钻井作业中，通过分析测量结果可判断井筒近钻头处钻井液成分变化情况，及时发现进入井筒中的地层流体，为预防和处理井下事故提供了有利时机。

附图说明