[发明专利]一种基于纳米材料的冲击式煤层气两相流气泡传感器

说明书

本发明提供一种基于纳米材料的冲击式煤层气两相流气泡传感器，包括固定支架、旋转支架、冲击片和电荷测试仪，固定支架包括底座、侧板和横梁，侧板上端连接横梁，下端连接底座，旋转支架为Z形，旋转支架包括弯杆和底板，弯杆上端连接冲击片，下端连接底板，弯杆中部和横梁一端转动连接，横梁的另一端连接一向下延伸的弹簧，弹簧下端连接底板，且底板设置于底座和横梁之间，底板的下表面设有上纳米材料层，底座的上表面设有下纳米材料层，上纳米材料层和下纳米材料层上下相对设置并分别连接电荷测试仪，电荷测试仪检测上纳米材料层和下纳米材料之间摩擦生电的频率。本发明的有益效果：准确判断两相流的流型，体积小、适应钻井工况环境。

技术领域

本发明涉及地质钻井仪器仪表技术领域，尤其涉及一种基于纳米材料的冲击式煤层气两相流气泡传感器。

背景技术

近年来，随着我国工业化、城镇化及农业现代化的加快推进，我国的油气供需矛盾愈发突出，能源的短缺已严重影响着经济发展、社会稳定和国家安全，而当今国际能源资源市场竞争激烈，依靠国际市场的难度加大，因此，加快能源勘探突破、立足国内、增强能源资源的保障能力，已成为我国经济社会发展的重大战略问题。煤层气作为常规的能源，在我国占据了举足轻重的地位，煤层气排采，概括来说就是使用油管抽水，利用套管产气。排采是煤层气开发中的一个重要环节，煤层气井的生产实际上是排水降压采气的过程。当煤层压力小于或等于解吸压力，气体从煤中解吸，顺割理流动到压裂裂缝，然后流到井筒中，煤层气从井筒中开采出来。

排采井中两相流气泡参数，通过对气泡参数的分析，建立气泡参数间的关系，是极其有意义的一项工作。气泡的冲击频率，以及两相流流型确定，它将成为掌握排采特征，建立合理工作制度的基础。同时，还可以指导排采生产，实现高产井保持稳产，低产井提高产量。在现阶段，对煤层气开采井中的两相流测量中气泡频率以及两相流流型确定相关研究较少，而且开采井筒中相对尺寸较小，较多数气泡传感器不适用井下环境，因此急需研制一种精度较高、体积小、且适合钻井工况环境要求开采井筒专用两相流气泡传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于纳米材料的冲击式煤层气两相流气泡传感器。

本发明的实施例提供一种基于纳米材料的冲击式煤层气两相流气泡传感器，包括固定支架、旋转支架、冲击片和电荷测试仪，所述固定支架包括底座、侧板和横梁，所述侧板上端连接所述横梁，下端连接底座，所述旋转支架为Z形，所述旋转支架包括弯杆和底板，所述弯杆上端连接所述冲击片，下端连接所述底板，所述弯杆中部和所述横梁一端转动连接，所述横梁的另一端连接一向下延伸的弹簧，所述弹簧下端连接所述底板，且所述底板设置于所述底座和所述横梁之间，所述底板的下表面设有上纳米材料层，所述底座的上表面设有下纳米材料层，所述上纳米材料层和所述下纳米材料层上下相对设置并分别连接所述电荷测试仪，所述冲击片用于接受两相流气泡冲击，每一气泡冲击所述冲击片使其向上运动带动所述弯杆转动，从而使所述上纳米材料层和所述下纳米材料层接触并摩擦产生电荷，所述气泡消失所述弹簧使所述底板向上运动，所述上纳米材料层和所述下纳米材料层分离，所述电荷测试仪检测所述上纳米材料层和所述下纳米材料之间摩擦生电的频率。

进一步地，所述横梁的一端设有U形槽，所述U形槽的两侧面均设有转动孔，所述弯杆中部设有穿孔，所述弯杆中部收容于所述U形槽内，且所述穿孔和两所述转动孔对齐并用第一螺栓连接，所述第一螺栓穿过两所述转动和所述穿孔，所述弯杆可绕所述第一螺栓转动。

进一步地，所述冲击片为环形冲击片，所述弯杆的上端设有夹槽，所述夹槽夹住所述冲击片并用第二螺栓固定，所述冲击片和所述底板平行。

进一步地，所述冲击片的圆心在所述横梁的延长线上。

进一步地，所述侧板上端垂直连接所述横梁，下端垂直连接所述底座，所述底板和所述底座平行设置。

进一步地，所述弯杆为钝角弯杆，所述弯杆的上边和横梁共线。