含水原油复介电常数测试技术研究

发布时间：2022-08-10 10:21

　　原油含水率的测量是监测油井储层特性和评价强化开采效果的重要参数,也是油井生产的重要参数。通过实时在线、准确测量原油含水率,采集油井地下储层动态变化信息和各产层的生产状况,综合分析这些动态信息,可获得油水的分布状态,实现对地下储层的针对性压裂和堵水。本文以电磁场理论为基础,在对含水原油等效介电常数模型研究的基础上,提出了基于介电损耗原理的双天线结构测量含水原油等效复介电常数的模型,得出了不同比例含水原油中接收天线上的电压,同时对射频传感器中的天线类型、天线长度、天线半径、两天线之间的间距以及包裹层介质进行了优化设计。利用COMSOL多物理场仿真软件分析了不同比例含水原油中接收天线上的位移电流,通过仿真验证了理论推导的正确性。设计了基于射频法的含水原油等效复介电常数测试系统的信号处理电路,并和传感器进行联调,利用室内模拟和室外高温高压测试系统对射频法含水原油复介电常数测试理论和仿真模型进行了验证,另外在室外高温高压实验时加入温度补偿技术。之后通过接收天线上的电压值反演出不同比例含水原油等效复介电常数。实验结果表明:室内模拟、室外高温高压实验测试结果的绝对误差保持在±0.15之内,满足现场对... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 立题背景与研究意义
    1.2 介电常数的应用
    1.3 国内外复介电常数研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文研究内容及结构
    1.5 本章小结
第二章 基于射频法的含水原油等效复介电常数测试模型设计
    2.1 电磁波在油、水两相流中的传播特性
        2.1.1 油、水两相流等效模型
        2.1.2 电磁波在含水原油中的幅频特性
    2.2 射频传感器的设计
        2.2.1 天线类型的选择
        2.2.2 天线长度lˊ的设计
        2.2.3 天线半径R的设计
        2.2.4 天线间距D的设计
        2.2.5 天线阻抗匹配
        2.2.6 天线包裹层介质的选取
    2.3 射频传感器最优频率下的油、水介电特性
        2.3.1 射频传感器最优频率的确定
        2.3.2 射频传感器中的油、水特性
    2.4 射频传感器中接收天线电压的求解
    2.5 本章小结
第三章 基于射频法的含水原油复介电常数测试模型仿真
    3.1 模型的建立
        3.1.1 模型中参数的设定
        3.1.2 模型求解域大小的设置
    3.2 纯油、纯水中电磁场的分布
    3.3 不同比例含水原油中电流的求解
    3.4 本章小结
第四章 基于射频法的含水原油等效复介电常数测试系统硬件设计
    4.1 电源电路的设计
    4.2 信号激励电路的设计
    4.3 运算放大电路的设计
    4.4 幅度检波电路的设计
    4.5 滤波电路的设计
    4.6 人机交互界面电路的设计
    4.7 存储电路的设计
    4.8 通信电路的设计
    4.9 MCU主控电路的设计
        4.9.1 MCU主控电路最小系统
        4.9.2 MCU实时时钟电路
    4.10 射频电路硬件电磁兼容
    4.11 测试系统硬件电路的总体实现
    4.12 本章小结
第五章 测试系统实验
    5.1 室内模拟实验
        5.1.1 室内测试系统的搭建
        5.1.2 实验方案设计
        5.1.3 室内模拟实验过程
        5.1.4 介电常数的反演及误差分析
    5.2 室外实验
        5.2.1 实验平台的简介
        5.2.2 实验方案的设计
        5.2.3 实验过程
        5.2.4 介电常数的反演及误差分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 完成的工作
    6.2 论文的创新点
    6.3 对今后工作的建议
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果



本文编号：3673462