基于FPGA的油气水三相流流动参数采集系统与分析系统研究

发布时间：2020-03-19 18:34

【摘要】：基于FPGA的油气水三相流流动参数采集,是基于可编程逻辑器件设计的多线程,多信号融合的三相流流动参数采集系统。目前国内针对三相流流动参数研究比较多,但多数研究尚为实验阶段,而且数据采集各信号较为单一。能够实现多线程,多信号融合的三相流流动参数采集的系统还很少,且采集系统多电路结构复杂,无法实时监控、保存、分析数据等。随着可编程逻辑器件领域的广泛应用以及无线通信技术的迅速发展,迫切地需要一种专用的三相流流动参数数据采集电路,可以实时采集数据、无线传输数据、整合多路信号、视频采集并且能够保存分析数据,将是推进数字化油田的基础。本文提出了一种通过FPGA映射电路来搭建数据采集系统的方法,该方法主要是将三相流流动参数数据包括温度信号、光线信号、电阻抗信号和压强等信号通过FPGA设计的映射电路采集并传送至显示终端上,其中FPGA设计的主要核心是将CMOS和传感器的数据通过DDR2缓存逐步写入WIFI模块,WIFI模块将写入的数据以高速SPI协议传至多相流参数显示端,多相流参数显示端将数据进行整理和显示,完成对采集数据实时监测和监控。文中为验证采集系统的精度和重复度对系统做验证实验,实验结果表明数据采集系统的最大误差为1.810%,系统的最大相对标准偏差为1.629%。说明本文设计的数据采集系统符合设计标准,在运行时具有较高的稳定性,并且通过数据采集系统采集的数据离散程度低,因此该系统能够较好的完成油田生产的数据采集与监测任务。
【图文】：

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景和意义广泛存在于石油工业中，三相流测量对提高采收率层测量油气水产出剖面及贡献率，提供储层动用信堵水等工程作业效果；在油气集输领域，油井油气化油井生产制度和保证采油设备安全运行具有重要量的主体，原油生产面临多井低产、高含水的矛盾期后，剩余油高度零散，油井普遍高含水、低产液。均产液 40 m3/d，含水 94.6 %；长垣外围低渗透油田 m3/d，含水 60 %。且由于地层压力降低，原油脱气含水共存的状况。近年来，水平井、化学驱、大规用，但因缺少可靠的单井油气水的动态监测数据数设计、作业实施和效果评价。迫切需要有效的三相数据，指导地下剩余油的有效识别和挖潜，减缓产

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图1.2 FPGA内部示意图GA具有以下其几点核心优点：可编程灵活性高。主要从两点来解释：第一，FPGA设计属于半定制电路制电路的主要区别是ASIC设计一旦集成就只可以实现一种功能，而FPG计的电路规模，，对EPROM、PROM编程即可实现任意一种ASIC设计的功能逻辑按照个人需要，可更改编程代码，大大降低开发成本和时间，同时包或者远程（因特网）升级更改运行程序来修正运行时的缺陷或者增设GA还可以支持多种外接模块。故FPGA具有可编程性，实现可定制功能部设计可以看作是硬件电路，每个功能的实现在硬件上要比在软件上，如硬件上只需一个逻辑单元可执行该功能，软件上则需多条指令才可开发周期短。ASIC制造需经实现逻辑功能、进行布线处理和定制流片设计周期长达一年至两年的时间。与ASIC相比，FPGA无需复杂的流程程，只需对其进行逻辑实现和简单的布线处理，其平均设计周期要降低并行计算效率高。FPGA可以进行重复分配任务，使得多个模块在运行。传统的ASIC、DSP等其他技术采用串行技术，即处理指令时是按照顺
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE319;TP274.2;TN791

【参考文献】