介质传感器研究及井场分离器控制系统实现

发布时间：2017-04-06 21:22

  本文关键词：介质传感器研究及井场分离器控制系统实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着原油的不断开采,地下油层压力越来越低。为了防止地下油层因压力不足导致油井不出油现象,国内目前一直采用高压注水技术来提高油层压力,致使原油含水率越来越高,增加原油开发成本。为实时掌握油中的状况,本文通过对原油分离技术的研究,设计了一种油井现场的小型三相分离器系统,该控制系统具有智能化、小型化、易于迁移且能实时检测计量的特点。介质传感器是小型分离器控制系统的核心部件,通过对原油含水率常用测量方法的分析比较,采用了开发成本低的电容法。考虑到原油较粘稠,确定了其结构为双层平行板式,并采用了3D打印技术对其进行了绝缘处理。设计了基于CAV444集成芯片的介质传感器外围处理电路,并使用磁力搅拌器以及纯油、纯水等实验器材,对介质传感器进行了实验研究。实验研究表明,该传感器响应灵敏度高且具有很好的重复性和一致性。控制电路包括温度、压力等的数据采集处理电路,均是基于RCV420集成芯片的信号处理电路。对波纹网板的运动控制采用了伺服电机控制系统。并设计了报警、JTAG调试、电磁继电器等模块。软件程序编写了基于C8051F340内部A/D转换的1路和6路数据采集,并将采集结果上传给计算机的程序。最后利用制作的简易小型分离器,对整体控制系统进行了调试,调试结果表明,该三相分离器的整体控制系统可行。
【关键词】：介质传感器 三相分离器 含水率 CAV444集成芯片 RCV420集成芯片
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 油田原油开采现状8
• 1.1.2 原油水相含量测量技术8-10
• 1.2 国内外关于三相分离器系统的研究现状10-11
• 1.3 课题研究的意义11-12
• 1.4 课题研究的主要内容12-14
• 2 油水两相流简介14-21
• 2.1 原油水相流研究成果14-16
• 2.1.1 水平管中油水两相流研究成果15
• 2.1.2 垂直管中油水两相流研究成果15-16
• 2.1.3 倾斜管中油水两相流研究成果16
• 2.2 原油中油水流型的影响16-17
• 2.3 均质原油混合物的判别方法17-20
• 2.3.1 均质水平管道的原油判别方法17-18
• 2.3.2 垂直和倾斜管原油均质流型判别方法18-20
• 2.3.3 在实际测量中使用均质混合流型判别法20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 介质传感器设计21-31
• 3.1 介质传感器设计原理21-22
• 3.1.1 原油水相体积含量与电容值之间的关系21-22
• 3.1.2 原油水相体积含量与介电常数的函数关系22
• 3.2 等效介电常数介绍22-26
• 3.2.1 常见等效介电常数计算模型22-24
• 3.2.2 混合物介电常数转化模型与实际应用的结合24-26
• 3.3 平行板型介质传感器设计26-30
• 3.3.1 传感器结构以及尺寸的设计27-29
• 3.3.2 介质传感器测量信号计算29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 介质传感器研究31-44
• 4.1 测量低含水率的响应效果31-39
• 4.1.1 测量0-20%含水率的响应效果31-35
• 4.1.2 CAV444芯片的电容—电压处理电路35-39
• 4.2 全量程测量39-43
• 4.2.1 绝缘处理后的全量程电容验证39-41
• 4.2.2 绝缘处理后全量程的电容处理电路验证41-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 控制系统的实现44-50
• 5.1 硬件电路设计44-47
• 5.1.1 传感器模块电路44-45
• 5.1.2 电机控制模块电路45-46
• 5.1.3 上位机模块电路46
• 5.1.4 辅助模块电路46-47
• 5.2 软件设计47-49
• 5.2.1 介质传感器软件设计47
• 5.2.2 辅助传感器软件设计47-48
• 5.2.3 GSM软件设计48-49
• 5.3 本章小结49-50
• 6 实验调试50-55
• 6.1 硬件电路调试方法50
• 6.2 传感器软件测试50-54
• 6.2.1 试验台的实现51-52
• 6.2.2 传感器实验52-54
• 6.3 本章小结54-55
• 7 结论与展望55-58
• 7.1 结论55
• 7.2 展望55-58
• 参考文献58-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61-64
• 附录A 介质传感器程序64-70
• 附录B 独立数据采集程序70-74

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