井下流管式电导率传感器的制作方法

本申请实施例涉及地球物理测井，具体涉及一种井下流管式电导率传感器。

背景技术：

1、在地球物理测井领域中，需要对地层流体进行流体识别。通常是将地层测试器下放至井下目标深度后，将地层流体抽取至内部管线，流体抽入的同时，管线的另一端将抽取的流体排出至环空。在流体抽取的过程中，刚开始抽取到的流体主要是泥浆滤液，随着抽取体积的增加，泥浆滤液的成分逐渐减少，地层原状流体的成分逐渐在增加。由于地层流体中盐水、泥浆滤液及油的电导率差别较大，可利用电导率的差异性进行流体识别。在现有技术中，通常是采用侵入式传感器来实现电导率测量，确定地层流体的成分特征，然而，侵入式传感器需要安装在测试腔之内，要求测试腔具有较大的管道空间，且侵入式传感器容易受到测试腔沉积物和附着污染物的影响，影响测量结果的精准度。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的井下流管式电导率传感器。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种井下流管式电导率传感器，包括：传感器本体和电路模块；

3、其中，传感器本体包括：发射磁环、接收磁环、氧化锆陶瓷管、密封圈和传感器机壳；

4、地层流体从氧化锆陶瓷管中流过时为发射磁环和接收磁环提供电动势；密封圈安装于氧化锆陶瓷管和传感器机壳之间，用于隔绝管道内的高压；

5、电路模块包括：信号发生器、功放模块、信号转换电路、单片机模块和供电模块；

6、信号发生器用于产生正弦波信号；

7、功放模块与信号发生器、发射磁环相连接，用于对正弦波信号的功率进行放大，并激励发射磁环；

8、信号转换电路与接收磁环相连接，用于将接收磁环的信号转换为pwm波；

9、单片机模块与信号转换电路相连接，用于采集pwm波的频率作为待处理工程值，以供依据电导率和工程值之间的标定公式和待处理工程值计算地层流体的电导率。

10、可选地，发射磁环和接收磁环为非晶纳米晶磁芯绕制的线圈。

11、可选地，氧化锆陶瓷管为绝缘的流管，且能够承受管道内外的压差达到140mpa。

12、可选地，井下流管式电导率传感器适用于地层测试器中。

13、可选地，密封圈为o型密封圈。

14、可选地，信号转换电路包括：信号放大电路、有效值转换电路和压频转换电路；

15、信号放大电路用于对接收磁环的信号进行信号放大处理；

16、有效值转换电路与信号放大电路相连接，用于将经过信号放大后的信号转换为直流信号；

17、压频转换电路与有效值转换电路相连接，用于将直流信号转换为pwm波。

18、可选地，pwm波的频率与直流信号的幅值成正比。

19、可选地，信号发生器、功放模块、信号转换电路和单片机模块为厚膜集成电路。

20、可选地，电路模块还包括：rs485电路。

21、可选地，标定公式为：

22、

23、其中，y为电导率；x为工程值；a、b、c和d为预先求取得到的参数。

24、根据本申请实施例提供的技术方案，相比于现有技术中的侵入式传感器，井下流管式电导率传感器体积较小，能够很好地适用于地层测试器中，安装方式更加简便，无需安装在地层测试器的测试腔内，地层流体仅从氧化锆陶瓷管中流过，几乎不会出现沉积物和附着物污染，避免了受沉积物和附着污染物的影响，有效确保了测量结果的精准度；并且，将氧化锆陶瓷管作为承压部件，具有绝缘和耐高压特性，电路模块中的信号发生器、功放模块、信号转换电路和单片机模块使用厚膜集成电路，具有耐高温特性，能够很好地适用于高温、高压的测量环境下，例如在石油钻井领域中；另外，在井下流管式电导率传感器中可使用非线性刻度，从而有效地规避了传感器的非线性问题，实现了电导率的精准测量，能够精准地进行油气水识别。

25、上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请实施例的具体实施方式。

技术特征：

1.一种井下流管式电导率传感器，其特征在于，包括：传感器本体和电路模块；

2.根据权利要求1所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述发射磁环和所述接收磁环为非晶纳米晶磁芯绕制的线圈。

3.根据权利要求1所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述氧化锆陶瓷管为绝缘的流管，且能够承受管道内外的压差达到140mpa。

4.根据权利要求1所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述井下流管式电导率传感器适用于地层测试器中。

5.根据权利要求1所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述密封圈为o型密封圈。

6.根据权利要求1-5任一项所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述信号转换电路包括：信号放大电路、有效值转换电路和压频转换电路；

7.根据权利要求6所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述pwm波的频率与所述直流信号的幅值成正比。

8.根据权利要求1-5任一项所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述信号发生器、所述功放模块、所述信号转换电路和所述单片机模块为厚膜集成电路。

9.根据权利要求1-5任一项所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述电路模块还包括：rs485电路。

10.根据权利要求1-5任一项所述的井下流管式电导率传感器，其特征在于，所述标定公式为：

技术总结本申请实施例公开了一种井下流管式电导率传感器，包括：传感器本体和电路模块；传感器本体包括：发射磁环、接收磁环、氧化锆陶瓷管、密封圈和传感器机壳；地层流体从氧化锆陶瓷管中流过时为发射磁环和接收磁环提供电动势；密封圈安装于氧化锆陶瓷管和传感器机壳之间；电路模块中的信号发生器产生正弦波信号；功放模块对正弦波信号的功率进行放大并激励发射磁环；信号转换电路将接收磁环的信号转换为PWM波；单片机模块采集PWM波的频率作为待处理工程值，以供依据标定公式和待处理工程值计算地层流体的电导率。该传感器安装方式更加简便，无需安装在地层测试器的测试腔内，避免了受沉积物和附着污染物的影响，有效确保了测量结果的精准度。技术研发人员：支宏旭,宋禹澎,鲍忠利,余强,张华勇,薛永增,郝正海,杨鼎,常毓强,王世越,郭书生受保护的技术使用者：中国海洋石油集团有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13