一种内置式油气井出砂信号检测传感器.pdf

一种内置式油气井出砂信号检测传感器，包括一可插入管道中的金属棒1，金属棒1的末端表面环绕有压电薄膜2，压电薄膜2的外表面压覆有PET金属薄膜3加以保护，金属棒1的上端表面设置有螺丝4、螺帽5，螺帽5的上方为一空腔6，保护盒8扣在空腔6上，空腔6内安装有信号调理电路板7；将本发明插入到携有砂粒的输油/气管道里，流体中的砂粒碰撞到金属棒1的下端，压电薄膜2感受到砂粒的碰撞后后在两极间产生电荷，通过同轴电缆线10将该电荷信号传到信号调理电路7中，经过信号调理电路7处理后由导线11输出，具有灵敏度高的特点。

1、  一种内置式油气井出砂信号检测传感器，包括一可插入管道中的金属棒(1)，其特征在于，金属棒(1)的末端表面环绕有压电薄膜(2)，压电薄膜(2)的外表面压覆有PET金属薄膜(3)，金属棒(1)的上端表面设置有螺丝(4)、螺帽(5)，螺帽(5)的上方为一空腔(6)，保护盒(8)扣在空腔(6)上，空腔(6)内安装有信号调理电路板(7)。

2、  根据权利要求1所述的一种内置式油气井出砂信号检测传感器，其特征在于，所述的信号调理电路板(7)的输出端导线(11)从保护盒(8)的侧面引出。

3、  根据权利要求1所述的一种内置式油气井出砂信号检测传感器，其特征在于，所述的压电薄膜(2)通过同轴电缆线(10)与信号调理电路板(7)相连。

4、  根据权利要求1所述的一种内置式油气井出砂信号检测传感器，其特征在于，所述的环绕有压电薄膜(2)的金属棒(1)的末端长度必需超过管道的中心轴线以下。

5、  根据权利要求1所述的一种内置式油气井出砂信号检测传感器，其特征在于，所述的PET金属薄膜(3)的压覆边界要大于压电薄膜(2)边界至少3mm。

一种内置式油气井出砂信号检测传感器
技术领域
本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种用于油气井的实时出砂监测的内置式油气井出砂信号检测传感器。
背景技术
在油田油气开采过程中，油气井的合理出砂可以提高油气的开采效率，但出砂严重时将损坏石油机械，对安全生产带来重大隐患，同时也严重地影响了生产效率，所以实时监测油气井出砂，预测出砂情况对油气开发有着重要的意义。
油气井的出砂监测，多采用声测法，目前国内还没见到用于出砂信号检测的传感器。国外该技术情况如下：
美国专利(专利号：US4131815)中提到的传感器采用压电陶瓷作为敏感件，利用不锈钢材料的棒材作为传输声震动信号，压电陶瓷放在棒材的顶端，感受砂粒对棒材冲击的信号，此信号经过滤波、放大后得到有用的信号，推算出管道中流体的含砂量。但此传感器由于压电陶瓷放在棒的顶端，所以造成传输中能量的衰减，存在灵敏度不高的缺点。同样在美国专利(专利号：US4240287)中，主要介绍了测砂的方法，该方法选用的出砂信号传感器也是利用压电陶瓷作为敏感件的，但没给出传感器的具体结构。
另一种内置的测砂传感器为电阻率式的(见SPE30644)，其工作原理为：将一种长度、宽度、厚度固定的特殊金属材料制成的探头插入管道内，当砂粒与该金属探头碰撞时造成金属量的缺损，这种金属量的缺损可引起电阻率的变化。当对该金属探头施加恒定电流时，这种电阻率变化必然引起该探头上电压的变化，从而可计算出油气水中的含砂量，但该传感器最大的缺点是使用寿命短，在更换传感器时，会影响正常生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种内置式油气井出砂信号检测传感器，可用于油气井的连续出砂、灾难出砂等出砂信号的检测，具有灵敏度高的特点。
为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种内置式油气井出砂信号检测传感器，包括一可插入管道中的金属棒1，金属棒1的末端表面环绕有压电薄膜2，压电薄膜2的外表面压覆有PET金属薄膜3，金属棒1的上端表面设置有螺丝4、螺帽5，螺帽5的上方为一空腔6，保护盒8扣在空腔6上，空腔6内安装有信号调理电路板7。
所述的信号调理电路板7的输出端导线11从保护盒8的侧面引出。
所述的压电薄膜2通过同轴电缆线10与信号调理电路板7相连。
所述的环绕有压电薄膜2的金属棒1的末端长度必须超过管道的中心轴线以下。
所述的PET金属薄膜3的压覆边界要大于压电薄膜2边界至少3mm。
由于本发明将压电薄膜2直接缠绕在金属棒1的末端，流体中的砂粒能直接碰撞压电薄膜2敏感件，所以敏感度灵敏，精度高；将信号调理电路板7直接安装在金属棒1的上端空腔6内，把压电薄膜2感受到的出砂电荷信号转换成不同幅度电压信号，从而减少了电荷的损失，也为出砂信号的进一步处理提供了条件。
附图说明
附图是本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细叙述。
参照附图，一种内置式油气井出砂信号检测传感器，包括一可插入管道的金属棒1，金属棒1的末端表面环绕有压电薄膜2，压电薄膜2的外表面压覆有PET金属薄膜3加以保护，PET金属薄膜3的压覆边界要大于压电薄膜2边界至少3mm，保证流体不接触压电薄膜2的表面电极以及不渗到金属棒1与压电薄膜2的之间，金属棒1的上端表面设置有螺丝4、六边形螺帽5，实际使用时以方便用扳手把金属棒1固紧在管道上，六边形螺帽5的上方为一空腔6，空腔6内安装有信号调理电路板7，压电薄膜2通过同轴电缆线10与信号调理电路板7相连，保护盒8扣在空腔6上，通过三个螺丝9和密封垫12固定密封空腔6。
所述的环绕有压电薄膜2的金属棒1的末端长度必需超过管道的中心轴线以下，这是因为砂粒由于重力作用多在管道内的下半部分流动；再者也为了减少砂粒对金属棒的腐蚀。
本发明的工作原理为：将本发明插入到携有砂粒的输油/气管道里，特别注意本发明的金属棒1下端必须位于管道的中心轴线以下，流体中的砂粒碰撞到金属棒1的下端，压电薄膜2感受到砂粒的碰撞后在两极间产生电荷，该电荷信号通过同轴电缆线10将其传到信号调理电路7中，经过信号调理电路7处理后由导线11输出。