專利名稱：用于高溫高壓環(huán)境的電阻率電導(dǎo)率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻率電導(dǎo)率傳感器，尤其是用于高溫高壓環(huán)境的電阻率電導(dǎo)率傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，類型多樣，尤其是電阻率和/或電導(dǎo)率傳感器的應(yīng)用最為普遍，他們的基本原理都是將其置入流體中間，感測流體的電阻率或者電導(dǎo)率，進(jìn)而根據(jù)使用環(huán)境判斷需要的參數(shù)，達(dá)到應(yīng)用該傳感器的裝置所實(shí)現(xiàn)的目的。
在進(jìn)行石油開采的時(shí)候，這種傳感器的應(yīng)用最為廣泛，石油鉆井作業(yè)中的測井(從地球深處搜集并記錄地質(zhì)信息的過程)過程是十分必要的，一般都是采用插裝式電阻率或者電導(dǎo)率傳感器感應(yīng)地下的信號，由電阻率或電導(dǎo)率的大小確定地下存在哪種物質(zhì)，以石油為例，如果石油的含量較高，則電阻率較高，電導(dǎo)率較小。在參數(shù)測量短節(jié)中，采用的電阻率傳感器，一般包括六個(gè)電極，即兩個(gè)發(fā)射電極、兩個(gè)接收電極以及兩個(gè)等電位電極，將傳感器由鉆頭放入井眼之后，通過測量接收電極電壓獲得泥漿電阻率的信息，進(jìn)而確定是否有石油存在，再確定下一步的開采計(jì)劃。而由于開采環(huán)境較為惡劣，要求電極系的結(jié)構(gòu)加工比較復(fù)雜，絕緣性要求很高，并且一般同時(shí)設(shè)置溫度傳感器，以便隨時(shí)對檢測系統(tǒng)的溫度監(jiān)測，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，該溫度傳感器是由鉑膜電阻和特高精度電阻構(gòu)成測試橋，由測量熱敏電阻的電阻獲得泥漿的溫度，由于熱敏電阻承壓要求高，安裝結(jié)構(gòu)比較緊湊，加工難度很大，這就很大程度上增加了開采成本。并且一般只是對電阻率或者電導(dǎo)率進(jìn)行測量，并不能十分精確的對地下存在的物質(zhì)做出判斷。
而現(xiàn)有的電導(dǎo)率傳感器一般是由一個(gè)內(nèi)部帶三個(gè)鉑電極的玻璃電導(dǎo)池構(gòu)成，使用的時(shí)候?qū)⑵浞湃肴芤褐羞M(jìn)行測量流體的電導(dǎo)率，進(jìn)而對流體的含有成分作出判斷。
上述的電阻率電導(dǎo)率傳感器都不能適應(yīng)高溫高壓的工作環(huán)境，所以一種能適應(yīng)高溫高壓的苛刻的工作環(huán)境，并且能精確對地下所含物質(zhì)進(jìn)行測量的傳感器實(shí)為業(yè)界所需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中的電阻率以及電導(dǎo)率傳感器在高溫高壓環(huán)境下容易損壞，并且測量不精確的技術(shù)問題，其發(fā)明目的是提供一種電阻率電導(dǎo)率傳感器，具有結(jié)構(gòu)緊密、測量精確以及適用于高溫高壓的環(huán)境。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，包括外殼，該外殼由螺接或卡合的上、下密封蓋構(gòu)成，下密封蓋內(nèi)壁上插設(shè)或固定設(shè)置有外絕緣套，外絕緣套內(nèi)上、下設(shè)有電阻率測量裝置以及電導(dǎo)率測量裝置，該外殼上設(shè)有供流體流通的流體入口以及流體出口，該流體入口以及出口由三個(gè)環(huán)形通道間隔設(shè)置，環(huán)形通道內(nèi)設(shè)置密封元件，其中，電阻率測量裝置、外絕緣套以及上密封蓋之間形成一個(gè)與流體入口相通的第一腔體，電阻率測量裝置和電導(dǎo)率測量裝置的內(nèi)部具有與第一腔體導(dǎo)通的第二腔體，電導(dǎo)率測量裝置、外絕緣套與下密封蓋之間形成有與第二腔體和流體出口相連通的第三腔體，所述的第三腔體與流體出口連接。
所述的電阻率測量裝置包括絕緣內(nèi)芯、發(fā)射線圈、接收線圈、屏蔽環(huán)以及內(nèi)承壓管，該內(nèi)承壓管套設(shè)在絕緣內(nèi)芯外部，所述的發(fā)射線圈與接收線圈套設(shè)在內(nèi)承壓管外，所述的屏蔽環(huán)套設(shè)在兩線圈外。
所述的絕緣內(nèi)芯為中空管狀；所述的內(nèi)承壓管為非金屬材料；所述的屏蔽環(huán)由圓筒形屏蔽板和向內(nèi)形成的環(huán)形隔板組成，且所述的接收線圈和發(fā)射線圈分別設(shè)在由屏蔽環(huán)和內(nèi)承壓管構(gòu)成的兩個(gè)小室內(nèi)。
所述的屏蔽環(huán)外套設(shè)有承壓套，該承壓套上開有一個(gè)軸向的凹槽，用于放置發(fā)射與接收線圈與外電路連接的走線。
所述的承壓套和屏蔽環(huán)朝向上密封蓋的一面用靠摩擦力緊密結(jié)合在絕緣內(nèi)芯和外絕緣套之間的密封環(huán)壓住固定。
所述的電導(dǎo)率測量裝置包括內(nèi)絕緣套、金屬內(nèi)芯以及密封體，所述的內(nèi)絕緣套與密封體之間形成的第二腔體與電阻率測量裝置內(nèi)的第二腔體連通，所述的金屬內(nèi)芯和密封體構(gòu)成電容的兩極，兩者之間經(jīng)第三腔體間流體的耦合。
所述的金屬內(nèi)芯由絕緣密封座固定。
所述的密封元件為密封圈或密封墊或密封膠。
由以上的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的技術(shù)效果是顯著的，該方案將電阻和電導(dǎo)率的傳感器集成在一塊，結(jié)構(gòu)緊密，體積小，并且采用金屬材料且密封性能好，能耐高溫高壓，特別適用于石油鉆井等高溫高壓環(huán)境下對流體電阻率和電導(dǎo)率的測試。


圖1為本發(fā)明所述的電阻率電導(dǎo)率傳感器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種電阻率電導(dǎo)率傳感器，如圖1所示為本發(fā)明所述的傳感器的結(jié)構(gòu)剖視圖，該傳感器包括外殼、電阻率測量裝置以及電導(dǎo)率測量裝置，其中外殼包括有上密封蓋5和下密封蓋20，以及插入在下密封蓋20內(nèi)壁的外絕緣套12組成。本發(fā)明在使用時(shí)，需要將其插裝在機(jī)體11內(nèi)(該機(jī)體是檢測裝置中的部件，用來安裝本發(fā)明)，其中上、下密封蓋上各設(shè)有一組四個(gè)通孔將內(nèi)部腔體和機(jī)體11的流體入口31、流體出口31相連通，在流體入口31和流體出口32外的機(jī)體11上形成有至少三個(gè)環(huán)形通道(在使用的時(shí)候，可以根據(jù)密封要求設(shè)置通道數(shù)量)，將兩個(gè)流體出入口間隔設(shè)置，在環(huán)形通道內(nèi)設(shè)置密封元件，以保證流體在高溫高壓的情況下順利由流體出入口在本發(fā)明所述的傳感器內(nèi)流通。本發(fā)明采用的密封元件可以為密封圈或密封墊或密封膠等，也可以由其他現(xiàn)有的機(jī)械或者磁力密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)密封功能。
在本實(shí)施例中，上述的兩組通孔的上下兩側(cè)以及它們之間的蓋體上都有一個(gè)環(huán)形的密封圈，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)起到密封作用。在本實(shí)施例中，下密封蓋20上形成有走線孔，用于放置傳感器通向外部電路的走線，該走線孔可以用密封塞16堵住，以避免在高溫高壓等苛刻的環(huán)境下對線路造成破壞，保證線路安全。
本發(fā)明的外殼中的外絕緣套12內(nèi)部的上、下部分分別裝設(shè)有電阻率測量裝置和電導(dǎo)率測量裝置，其中電阻率測量裝置、外絕緣套12與上密封蓋5之間形成有一個(gè)與流體入口31相連通的第一腔體a；電阻率測量裝置和電導(dǎo)率測量裝置的內(nèi)部形成有與第一腔體a連通的第二腔體b；電導(dǎo)率測量裝置、外絕緣套12與下密封蓋20之間形成有與第二腔體b和流體出口32相連通的第三腔體c。本發(fā)明安裝在檢測裝置上后，被放在井中，流體會由流體入口31流入所述的第一腔體a、第二腔體b以及第三腔體c中，再由流體出口32流出，電阻率測量裝置以及電導(dǎo)率測量裝置即可根據(jù)流體的狀況將測量的數(shù)據(jù)通過導(dǎo)線傳送至外部電路，再由外部電路對其進(jìn)行處理。
本發(fā)明中所述的電阻率測量裝置包括管狀的絕緣內(nèi)芯6，該絕緣內(nèi)芯6外套設(shè)有非金屬材料的內(nèi)承壓管33，用于輔助承受絕緣內(nèi)芯6內(nèi)流體的壓力，內(nèi)承壓管33外還套設(shè)有金屬材料制成的由圓筒形屏蔽板和其中部向內(nèi)形成的環(huán)形隔板組成的屏蔽環(huán)30，在由該屏蔽環(huán)30和內(nèi)承壓管33之間形成的兩個(gè)小室內(nèi)分別設(shè)置發(fā)射線圈9和接收線圈10，屏蔽環(huán)30外再套上承壓套8，該承壓套8上開有一個(gè)軸向的凹槽，用于放置兩線圈連接到外部的走線。承壓套8和屏蔽環(huán)30朝向上密封蓋5的一面用靠摩擦力緊密結(jié)合在絕緣內(nèi)芯6和外絕緣套12之間的密封環(huán)7壓住，從而得以固定。工作時(shí)，發(fā)射線圈9發(fā)射的電磁波經(jīng)絕緣內(nèi)芯6間的流體耦合后由接收線圈10接收，再經(jīng)線路送到外部電路，外部電路對接收到的信號進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對電阻率的測量。
本發(fā)明中的電導(dǎo)率測量裝置包括內(nèi)絕緣套15，該內(nèi)絕緣套15外套設(shè)有內(nèi)密封體17，該密封體17是由金屬材料制成，密封體17上設(shè)有金屬內(nèi)芯21，流體在該電導(dǎo)率測量裝置3內(nèi)的腔體流動時(shí)，金屬內(nèi)芯21與密封體17構(gòu)成電容的兩極，電容的兩電極之間通過第三腔體間流體耦合，進(jìn)而根據(jù)所得到電容的值確定檢測到的流體的電導(dǎo)率的大小。在具體安裝過程中，采用絕緣密封座19對金屬內(nèi)芯進(jìn)行固定。
在測井過程中采用本發(fā)明進(jìn)行感測，本發(fā)明的電阻率測量裝置中的發(fā)射線圈9發(fā)射電磁波，電磁波經(jīng)過液體的耦合后，由接收線圈10接收，并將該信號送出，外部的處理電路通過分析接收信號的強(qiáng)弱，即可計(jì)算出流體的電阻率。而本發(fā)明結(jié)構(gòu)中間電導(dǎo)率測量裝置是由絕緣材料隔開的金屬內(nèi)芯21和密封體17形成了電容的兩極，兩極間有流體流過，流體的電導(dǎo)率大小直接影響到電容的大小，將該電容串接在振蕩電路中，根據(jù)振蕩頻率即可測量出電容，從而推導(dǎo)出流體的電導(dǎo)率。
上述實(shí)施例所述的傳感器可以應(yīng)用在高溫高壓的環(huán)境下，例如在石油鉆井領(lǐng)域中。本發(fā)明也可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域中，根據(jù)工況不同，如果不是高溫高壓情況下，在使用的時(shí)候可以不在外殼上設(shè)置環(huán)形通道安裝密封圈，其工作原理與上述實(shí)施例相同，在此不在贅述。
本發(fā)明所述的傳感器在安裝的時(shí)候，依序?qū)⑵洳褰釉谕鈿?nèi)即可，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，在測量過程中使用方便；另外，因?yàn)椴捎秒娮杪蕚鞲衅髋c電導(dǎo)率傳感器測量的電阻率與電導(dǎo)率的范圍不相同，所以本發(fā)明將兩者結(jié)合起來，結(jié)構(gòu)集成在一起，就可以在測量的時(shí)候同時(shí)對兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量，以取得精確的測量結(jié)果，尤其應(yīng)用在石油開采過程中，同時(shí)進(jìn)行測量，可以很大程序上提高測量的精度；另外本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，安裝方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，包括外殼，其特征在于，該外殼由螺接或卡合的上、下密封蓋構(gòu)成，下密封蓋內(nèi)壁上插設(shè)或固定設(shè)置有外絕緣套，外絕緣套內(nèi)上、下設(shè)有電阻率測量裝置以及電導(dǎo)率測量裝置，該外殼上設(shè)有供流體流通的流體入口以及流體出口，該流體入口以及出口至少由三個(gè)環(huán)形通道間隔設(shè)置，環(huán)形通道內(nèi)設(shè)置密封元件，其中，電阻率測量裝置、外絕緣套以及上密封蓋之間形成一個(gè)與流體入口相通的第一腔體，電阻率測量裝置和電導(dǎo)率測量裝置的內(nèi)部具有與第一腔體導(dǎo)通的第二腔體，電導(dǎo)率測量裝置、外絕緣套與下密封蓋之間形成有與第二腔體和流體出口相連通的第三腔體，所述的第三腔體與流體出口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的電阻率測量裝置包括絕緣內(nèi)芯、發(fā)射線圈、接收線圈、屏蔽環(huán)以及內(nèi)承壓管，該內(nèi)承壓管套設(shè)在絕緣內(nèi)芯外部，所述的發(fā)射線圈與接收線圈套設(shè)在內(nèi)承壓管外，所述的屏蔽環(huán)套設(shè)在兩線圈外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的絕緣內(nèi)芯為中空管狀；所述的內(nèi)承壓管為非金屬材料；所述的屏蔽環(huán)由圓筒形屏蔽板和向內(nèi)形成的環(huán)形隔板組成，且所述的接收線圈和發(fā)射線圈分別設(shè)在由屏蔽環(huán)和內(nèi)承壓管構(gòu)成的兩個(gè)小室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的屏蔽環(huán)外套設(shè)有承壓套，該承壓套上開有一個(gè)軸向的凹槽，用于放置發(fā)射與接收線圈與外電路連接的走線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的承壓套和屏蔽環(huán)朝向上密封蓋的一面用靠摩擦力緊密結(jié)合在絕緣內(nèi)芯和外絕緣套之間的密封環(huán)壓住固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的電導(dǎo)率測量裝置包括內(nèi)絕緣套、金屬內(nèi)芯以及密封體，所述的內(nèi)絕緣套與密封體之間形成的第二腔體與電阻率測量裝置內(nèi)的第二腔體連通，所述的金屬內(nèi)芯和密封體構(gòu)成電容的兩極，兩者之間經(jīng)第三腔體間流體的耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的金屬內(nèi)芯由絕緣密封座固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述的密封元件為密封圈或密封墊或密封膠。
全文摘要
本發(fā)明為用于高溫高壓環(huán)境下的電阻率電導(dǎo)率傳感器，包括外殼，該外殼由螺接或卡合的上、下密封蓋構(gòu)成，下密封蓋內(nèi)壁上插設(shè)或固定設(shè)置有外絕緣套，外絕緣套內(nèi)上、下設(shè)有電阻率測量裝置以及電導(dǎo)率測量裝置，該外殼上設(shè)有供流體流通的流體入口以及流體出口，該流體入口以及出口由三個(gè)環(huán)形通道間隔設(shè)置，環(huán)形通道內(nèi)設(shè)置密封元件，電阻率測量裝置、外絕緣套以及上密封蓋之間形成一個(gè)與流體入口相通的第一腔體，電阻率測量裝置和電導(dǎo)率測量裝置的內(nèi)部具有與第一腔體導(dǎo)通的第二腔體，電導(dǎo)率測量裝置、外絕緣套與下密封蓋之間形成有與第二腔體和流體出口相連通的第三腔體，所述的第三腔體與流體出口連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，并且測量結(jié)果精確。
文檔編號E21B47/00GK1763564SQ20051012392
公開日2006年4月26日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者馮永仁, 劉暢 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司