阵列式电容持水率检测仪器研究

发布时间：2017-05-09 19:09

  本文关键词：阵列式电容持水率检测仪器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：井下油水混合流体持水率是石油勘探开发的重要的决策与评价参数,可为地层评价、井下施工作业提供及时准确的依据。电容法是持水率检测中最重要的方法。最近几十年,随着大斜度井与水平井技术的广泛使用,要求仪器的传感器在检测截面上呈阵列式结构。其难点主要体现在以下方面：①将传感器小型化以便在检测面上布置尽可能多的检测点；②避免传感器与检测电路之间连接线上的分布电容对测量结果产生影响。针对上述问题,论文简要介绍了油水两相流持水率与其等效介电常数的关系,分析了电容器的电容值与电容极板问介质介电常数的关系,研究了当被测介质作为电容极板间填充介质时,电容值检测的基本方法,从而阐明了电容法持水率检测的基本原理,在此基础上,①根据阵电容传感器小型化的需求,设计了两种新型结构的传感器；②针对传感器与电路板连接线上分布电容对检测结果的影响,提出了传感器与前端检测电路一体化的方案；③为了进一步提高抗干扰能力,改变以往将电容值转换为电压值进行测量的做法,采用了在传感点直接进行电容-频率变换的技术方案；④为了减少传感器阵列与仪器电路板之间的连接线,采取了从传感器电源线中提取信号的方法。最后,形成了阵列式电容持水率检测仪器的总体方案,开发了相应电子线路。采用上述方案和措施,传感器体积小,电路抗干扰能力强,测量误差小,仪器通道一致性好,达到了预定技术指标的要求。综上,本文的研究与工作解决了现阶段阵列式电容法持水率检测仪器的几个关键的技术难题,开发的系统在低持水率段(50%)有良好的分辨率。对阵列式电容持水率检测仪器的研究具有参考价值。
【关键词】：电容法 持水率 阵列式 电容边缘效应 一体化 I-V转换电路
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的背景及意义10
• 1.2 国内外发展研究现状10-12
• 1.3 阵列式电容持水率检测仪器关键技术难点12
• 1.4 研究内容及论文工作安排12-14
• 第二章 电容持水率检测方法研究14-19
• 2.1 油水混合物持水率与介电常数的关系14-15
• 2.2 电容法持水率测量的原理15-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 阵列式电容持水率检测仪器传感器设计19-24
• 3.1 基于电容的边缘效应的传感器19
• 3.2 基于电容边缘效应传感器的性能19-21
• 3.3 传感器设计21-23
• 3.3.1 交指式电容传感器21-22
• 3.3.2 探针式电容传感器22-23
• 3.4 本章小结23-24
• 第四章 仪器总体设计24-32
• 4.1 仪器的需求分析24
• 4.2 仪器基本技术指标24
• 4.3 电容测量方案24-25
• 4.4 仪器总体方案设计25-27
• 4.5 仪器工作的基本时序27-28
• 4.6 与地面仪器通信的数据接口定义28-30
• 4.7 数据处理与传输30-31
• 4.8 本章小结31-32
• 第五章 仪器模拟部分设计32-39
• 5.1 仪器模拟部分总体结构32
• 5.2 电容检测电路32-36
• 5.2.1 基于电容-频率变换的一体化检测电路32-34
• 5.2.2 基于电源电流-电压变化的检测转换电路34-36
• 5.3 多路复用与多路分配电路设计36-37
• 5.4 本章小结37-39
• 第六章 仪器数字部分与软件设计39-59
• 6.1 仪器基本时序与数字部分总体框图39-40
• 6.2 数字部分硬件选择与平台搭建40-42
• 6.2.1 平台选型40
• 6.2.2 电源电路设计40-41
• 6.2.3 时钟电路设计41
• 6.2.4 复位电路设计41-42
• 6.2.5 仿真器接口电路设计42
• 6.3 控制模块设计42-47
• 6.3.1 通信接口与命令译码器设计42-43
• 6.3.2 地址发生器43-46
• 6.3.3 通道采集控制器46-47
• 6.4 数字频率计47-51
• 6.5 方位检测电路51-54
• 6.6 地面模拟软件设计54-58
• 6.6.1 软件主流程55-56
• 6.6.2 软件通信同步流程56-57
• 6.6.3 软件数据处理流程57-58
• 6.7 本章小结58-59
• 第七章 测试结果及分析59-65
• 7.1 单元模块功能测试59-61
• 7.1.1 信号检测电路测试59
• 7.1.2 多谐振荡电路电源59-60
• 7.1.3 地址发生器测试60-61
• 7.1.4 通道采集控制信号测试61
• 7.2 整机性能测试61-64
• 7.2.1 实验平台与实验样品62
• 7.2.2 整机测试62-64
• 7.3 实验结论64
• 7.4 本章小结64-65
• 第八章 总结与展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-72
• 个人简介72-73

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