油气井出砂在线监测超声相控阵换能器研究

发布时间：2020-05-09 19:12

【摘要】：出砂是疏松砂岩油气田开发生产过程中普遍存在的现象,不出砂或过度出砂都会影响油气井的正常生产,轻则降低产量,重则损害设备、缩短油气井寿命,甚至会导致油气井报废。为了保障油气井开发生产效率最大化,同时避免出砂对整个工程带来的危害,需要实时了解出砂动态,及时调整开采方案。超声波出砂监测方法通过砂粒撞击油管内壁的超声波信号反演出砂信息,施工方便操作简单,能够有效监测出砂情况。在此基础上,本文研究了基于超声相控阵列技术的油气井出砂在线监测换能器。首先,介绍了油气井出砂信号监测原理,研究了油气井出砂在线监测超声换能器的设计,并对其性能进行了分析。在此基础上,研究了线性超声相控阵换能器声场空间分布特性,提出了基于超声相控阵列的出砂监测方法;通过理论研究和模拟实验分析,设计了油气井出砂监测系统超声相控阵列,并对其参数进行了优化。此外,为提高超声相控阵列出砂监测性能,提出了自适应超声阵列方法和油气井出砂曲面超声阵列的概念。出砂监测系统自适应阵列方法采用循环间歇扫描的方式可以有效降低系统复杂度,提高出砂监测精度。最后,建立了室内模拟出砂试验模型,在室内和多口油、气井现场对本文设计的换能器的性能进行检验,检验结果表明相控阵换能器具有较好的性能,能够满足工程实际需求。
【图文】：

油气井出砂在线监测超声相控阵换能器研究

超声出

换能器,元件

使用的是单一能量转换元件的换能器，换能器如图2-8 所示，图 2-8（a）为制作好的单一元件出砂监测换能器，，2-8（b）为换能器机械结构。1 是固定座，为铝合金材料制成；2 是声楔，是具有一定角度的有机玻璃，主要用于声波信号的耦合，一般情况下，声楔的角度需要根据出砂情况不同而进行调整，保证砂粒撞击管壁的方向与压电晶体呈 90°，以获得幅值最大的电压信号；3 是固定头，4 是压紧套，5 是压紧冒
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE358.1;TB552

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