專利名稱：一種油水界面檢測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于天然氣井下鹽穴儲氣庫造腔過程中油水界面檢測工具，具體地說，是一種油水界面檢測傳感器。
背景技術(shù)：
天然氣鹽穴儲氣庫造腔過程中，通過中心管由地面向井下鹽層注水，通過中心管和中間管之間的環(huán)空向由井下鹽層向地面抽出含有溶解鹽成份的鹵水。隨著這一過程的不斷進行，井下鹽層中的鹽不斷的被溶解并被送往地面，鹽層中形成空穴并不斷增大，直至該鹽穴的體積達到設(shè)計要求。造腔過程中，不僅要控制鹽穴的體積，還要保證鹽層的底部和頂部不被溶穿，以免造成儲存天然氣時發(fā)生泄漏。為達到這一目的，由中間管與套管之間的環(huán)空向井下注入柴油作為阻溶劑，稱為油墊。由于油墊比重小于鹵水，油墊處于鹵水上方，通過調(diào)節(jié)油墊與鹵水之間界面的高低，即可控制溶腔的形狀并保護鹽層的底部和頂部不被溶穿。油墊與鹵水之間界面位置的確定，現(xiàn)有技術(shù)是通過巳溶腔體的體積、中間管與套管之間環(huán)空的體積、柴油密度及注入柴油量等參數(shù)計算實現(xiàn)。由于上述參數(shù)尤其巳溶腔體的體積難以準(zhǔn)確獲得，更由于溶腔過程中巳溶腔體的體積處于變化中，通過上述參數(shù)計算獲得的油墊與鹵水之間的界面位置不可避免存在較大的誤差，難以滿足天然氣鹽穴儲氣庫造腔工程精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種可以滿足天然氣鹽穴儲氣庫造腔工程中確定油墊與鹵水之間界面位置的精度要求，有效檢測油墊與鹵水之間界面位置的油水界面檢測傳感器。
本實用新型由樹脂基復(fù)合材料制成寬40毫米、厚20毫米、長為數(shù)米的底板，以及鑲嵌固化在其上表面的數(shù)十個不銹鋼觸點、鑲嵌固化在其上頂部的電纜連接馬龍頭、固化在其內(nèi)部的和不銹鋼觸點相同數(shù)量的恒流源電路及一個極性保護二極管組成。樹脂基復(fù)合材料板條的下底面制成與7英寸鋼管外表面相同的曲面，以便于將本實用新型固定在7英寸鋼管外表面上。本實用新型的長度，可根據(jù)測量范圍確定，一般在2米至3米之間。如果要求更大的測量范圍，可通過多節(jié)本實用新型傳感器相連實現(xiàn)，但需在部分本實用新型傳感器下頂部也鑲嵌固化電纜連接馬龍頭，以便于實現(xiàn)本實用新型傳感器之間相連。實用新型傳感器上的不銹鋼觸點數(shù)量，由測量精度確定。一般不銹鋼觸點間距為10或20厘米，足以滿足測量精度的要求，因此本實用新型傳感器上的不銹鋼觸點數(shù)量一般為20至30個。電纜連接馬龍頭為電纜和傳感器的的連接件，不僅保證電纜和傳感器的可靠連接，并保證二者的連接點在井下數(shù)十兆帕的液體高壓條件下可靠密封。特制的電纜連接小型馬龍頭為單芯馬龍頭，該馬龍頭負責(zé)將單芯電纜芯線與本實用新型傳感器內(nèi)部的總線相連。本實用新型傳感器內(nèi)部的恒流源電路，總體上為一個二端器件，每個恒流源電路的正端與其對應(yīng)的不銹鋼觸點相連，所有恒流源電路的負端與傳感器內(nèi)部的總線相連。恒流源電路當(dāng)其處于導(dǎo)通狀態(tài)時，具有導(dǎo)通電流為恒定值的特點，這是本實用新型傳感器實現(xiàn)油水界面檢測的基礎(chǔ)。不銹鋼觸點形狀為半圓頭螺栓狀，其半圓頭貼附在傳感器板條的上表面，螺桿狀部分鑲嵌固化在傳感器板條的內(nèi)部，螺桿狀部分的頂部與恒流源電路的正端相連。電纜連接馬龍頭的插頭部分，插頭在傳感器板條的上頂部端，以便于和馬龍頭的插座部分相連，插頭的底座部分鑲嵌固化在傳感器板條內(nèi)。
本實用新型的優(yōu)點在于厚度和寬度選擇適當(dāng)，因而可以容納于中間管與套管之間的環(huán)空中。本實用新型不銹鋼觸點間距為10至20厘米，滿足油水界面檢測精度要求。本實用新型下底面具有與中間管外表面有相同的曲面，因而用傳感器固定夾子能將傳感器緊貼中間管外表面加以固定。本實用新型在下井過程中由于有上、下保護支架和兩個側(cè)保護支架的保護，可保證下井過程傳感器的安全。本實用新型經(jīng)過專用溫度檢測設(shè)備檢測，工作溫度不小于70℃。由于我國建造鹽穴儲氣庫鹽層的溫度不大于55℃，因而本實用新型可滿足我國所有鹽穴儲氣庫建設(shè)的溫度要求。本實用新型采用特制的專用小型馬龍頭實現(xiàn)電纜芯線與傳感器內(nèi)總線的的連接，可有效保證處在高壓鹽溶液中的二者連接點的密封。本實用新型對附于其上的不銹鋼觸點及馬龍頭插頭底座均采用同類樹脂材料鑲嵌固化的專用技術(shù)，同時采用同類樹脂材料填充類似槽鋼體的樹脂底板槽部，有效實現(xiàn)了傳感器的密封。本實用新型傳感器壓力測試表明，其最大工作壓力不小于30兆帕，而我國建造的鹽穴儲氣庫井下壓力不大于15兆帕，即本實用新型最大工作壓力大于實際要求的工作壓力一倍以上，保證了本實用新型可長期井下穩(wěn)定工作。由于本實用新型具有上述各項特點，使得本實用新型完全滿足我國鹽穴儲氣庫建設(shè)中油水界面檢測的各項技術(shù)指標(biāo)和性能要求。


附圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型觸點6的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本實用新型恒流源電路1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如附圖1所示，本實用新型包括恒流源電路1、傳感器內(nèi)部總線2、馬龍頭插頭底座3、馬龍頭插頭4、傳感器保護二極管5、底板6、觸點7，傳感器內(nèi)部總線2與恒流源電路1相連，馬龍頭插頭底座3與馬龍頭插頭4連接，傳感器內(nèi)部總線2與傳感器保護二極管5連接，底板6上設(shè)有觸點7。
如附圖2所示，觸點7由半圓頭71、圓桿部72組成，半圓頭71、圓桿部72固定連接。
觸點7的個數(shù)≥1，觸點7之間的間距在10厘米至20厘米之間。
如圖3所示，恒流源電路1采用由三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317和限流電阻R構(gòu)成的恒流源電路組成，該電路輸入端VIN接不銹鋼觸點7，輸出端VOUT經(jīng)限流電阻R和調(diào)節(jié)端ADJ匯合后通往測量電纜。恒流源電路輸出電流IOUT＝1.2/R。為減小電解反應(yīng)的影響和檢測傳感器總測量電流，實取限流電阻R的值為240Ω，則IOUT＝4mA。三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317的電壓調(diào)整率為3V≤(VIN-VOUT)≤40V，當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備中電源以40V電壓向檢測傳感器的檢測電路(恒流源電路)供電時，檢測電路(恒流源電路)的內(nèi)阻變化范圍最大值為(40V-3V)/4mA＝9.25KΩ。根據(jù)試驗，檢測傳感器上的不銹鋼觸點7與中間管之間鹵水(鹽水)濃度的變化導(dǎo)致不銹鋼觸點與中間管之間導(dǎo)電電阻為數(shù)十歐姆至數(shù)百歐姆，遠小于檢測電路(恒流源電路)的內(nèi)阻9.25KΩ的變化范圍，因而檢測電路(恒流源電路)在不銹鋼觸點與中間管之間充滿鹵水(鹽水)時4mA測量電流可保持恒定不變。
檢測傳感器內(nèi)恒流源電路1由三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317和限流電阻R構(gòu)成，限流電阻R的值為240Ω。當(dāng)某不銹鋼觸點7與中間管之間為鹵水時，該不銹鋼觸點所接的恒流源電路1導(dǎo)通，恒流源電路的電流值為4mA。地面設(shè)備中電流表測量所有導(dǎo)通的恒流源電路的電流之和，根據(jù)電流表測量的電流值和不銹鋼觸點之間的間隙距離值，可計算得到油墊鹵水分界面的高度值。
本實用新型的制造過程如下1.使用樹脂基復(fù)合材料在模具內(nèi)制成長、寬、高均符合要求的類似槽鋼體，壁厚一般為數(shù)毫米2.在類似槽鋼體上打孔準(zhǔn)備安裝不銹鋼觸點73.使用同類樹脂基復(fù)合材料將不銹鋼觸點7固化在類似槽鋼體上4.使用同類樹脂基復(fù)合材料將馬龍頭插頭的底座4固化在類似槽鋼體的頂部5.在類似槽鋼體內(nèi)安裝恒流源電路1、傳感器保護二極管5和傳感器內(nèi)部總線26.使用同類樹脂基復(fù)合材料封裝恒流源電路、傳感器保護二極管5和總線，完成傳感器的制造本實用新型測量原理傳感器隨其安裝的中間管下至確定深度后，中間管與套管之間環(huán)空上部為注入的柴油，下部為高濃度的含鹽鹵水。地面通過中間管和電纜向井下供直流電，中間管為正，電纜芯線為負。當(dāng)傳感器上的不銹鋼觸點7浸沒于柴油中時，由于柴油為絕緣體，傳感器中對應(yīng)該不銹鋼觸點7的恒流源電路1處于斷開狀態(tài)，無電流通過。而當(dāng)傳感器上的不銹鋼觸點7浸沒于高濃度的含鹽鹵水中時，由于鹵水為導(dǎo)體，恒流源電路1導(dǎo)通，通過恒流源電路1的電流為一恒定值。由于傳感器處于井下確定的深度位置，不銹鋼觸點7的數(shù)量和不銹鋼觸點之間的間距為定值，因此，在地面測量電源的供電電流值，即可計算出傳感器內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)的恒流源電路數(shù)量和處于斷開狀態(tài)的恒流源電路數(shù)量，進而計算出油水界面的準(zhǔn)確位置。
權(quán)利要求1.一種油水界面檢測傳感器，包括恒流源電路(1)、傳感器內(nèi)部總線(2)、馬龍頭插頭底座(3)、馬龍頭插頭(4)、傳感器保護二極管(5)、底板(6)、觸點(7)，其特征在于傳感器內(nèi)部總線(2)與恒流源電路(1)相連，馬龍頭插頭底座(3)與馬龍頭插頭(4)連接，傳感器內(nèi)部總線(2)與傳感器保護二極管(5)連接，底板(6)上設(shè)有觸點(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油水界面檢測傳感器，其特征在于觸點(7)由半圓頭(71)、圓桿部(72)組成，半圓頭(71)、圓桿部(72)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油水界面檢測傳感器，其特征在于觸點(7)的個數(shù)≥1，觸點(7)之間的間距在10～20厘米之間。
專利摘要一種用于天然氣井下鹽穴儲氣庫造腔過程中油水界面檢測的油水界面檢測傳感器，包括恒流源電路(1)、傳感器內(nèi)部總線(2)、馬龍頭插頭底座(3)、馬龍頭插頭(4)、傳感器保護二極管(5)、底板(6)、觸點(7)，傳感器內(nèi)部總線(2)與恒流源電路(1)相連，馬龍頭插頭底座(3)與馬龍頭插頭(4)連接，傳感器內(nèi)部總線(2)與傳感器保護二極管(5)連接，底板(6)上設(shè)有觸點(7)，可以滿足天然氣鹽穴儲氣庫造腔工程中確定油墊與鹵水之間界面位置的精度要求，有效檢測油墊與鹵水之間界面的位置。
文檔編號G01N27/06GK2924530SQ20062011821
公開日2007年7月18日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者吳國明, 田中蘭, 楊松, 周裕京 申請人:中國石油天然氣股份有限公司