基于双线圈近场涡流技术的管道参数测量方法研究

发布时间：2023-05-14 05:26

　　石油的需求量往往能够映射出一个国家的经济状况,近年来我国经济状况良好,对石油的开采力度也逐渐增加。石油套管在石油开采中扮演着必不可少的角色。然而由于石油原油成分复杂,石油套管难免会被腐蚀。为了保证石油的正常开采,检测石油套管的腐蚀程度势在必行。电磁测厚仪是通过电磁涡流信号测量石油套管损伤程度的一种仪器。由近场短节和远场短节两部分连接组成,近场部分主要测量套管的内径和磁导率,远场部分结合近场测得的磁导率进而测量套管的壁厚,从而判断套管的损伤程度。本文主要讨论近场部分。在轴对称涡流检测模型的基础上使用格林函数法对该模型进行推导,并根据推导结果在COMSOL仿真软件中搭建轴对称近场涡流仿真模型。该模型中,发射线圈发射三个频率的混频信号,接收线圈接收到信号后,我们使用全相位FFT谱分析法计算出各个频率的相位差。硬件电路上发射电路使用CPLD产生三个频率的方波,然后将其滤波为正弦波,最后直接耦合到发射线圈上。接收部分采用双线圈接收的设计,两个接收线圈接收到的信号进行模数转换,将转换得到的数字信号送入DSP,在DSP中使用全相位FFT谱分析法计算出相位差并上传至中控板。通过改变仿真模型中套管的物理...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文结构及主要工作安排
第二章 双线圈近场涡流测量模块基本原理及方法设计
    2.1 格林函数法原理
    2.2 双线圈近场涡流测量模型仿真设计
        2.2.1 双线圈近场涡流测量模块的仿真设计
        2.2.2 双线圈测量特点及其优势
    2.3 相位差计算
        2.3.1 FFT谱分析法
        2.3.2 全相位FFT谱分析法
        2.3.3 谱分析对比
    2.4 本章小结
第三章 双线圈近场涡流测量模块的电路设计
    3.1 电路设计需求和整体框架
    3.2 双线圈接收模式近场电路设计
        3.2.1 近场发射电路设计
        3.2.2 近场接收电路
    3.3 双线圈近场涡流测量模块的高温设计
        3.3.1 线圈温度对相位差的影响及校正
        3.3.2 高温下发射电路对测量结果的影响
        3.3.3 接收电路温度对相位差的影响
    3.4 本章小结
第四章 管道参数反演方法研究
    4.1 神经网络算法
        4.1.1 BP神经网络算法
        4.1.2 RBF神经网络算法
        4.1.3 两种神经网络算法预测结果对比
    4.2 遗传算法
        4.2.1 遗传算法详解
        4.2.2 遗传算法测试
    4.3 基于遗传算法优化的神经网络算法
        4.3.1 基于遗传算法优化的BP神经网络算法
        4.3.2 基于遗传算法优化的RBF神经网络算法
    4.4 各反演算法间的性能对比
        4.4.1 精度和训练时间对比
        4.4.2 抗噪性能对比
        4.4.3 泛化性能对比
    4.5 本章小结
第五章 电磁测厚仪双线圈近场涡流测量结果分析
    5.1 双线圈近场涡流测量模块电路信号测试
    5.2 实验室套管测量结果分析
    5.3 实验井下井作业分析
        5.3.1 刻度井1 测量结果分析
        5.3.2 刻度井2 测量结果分析
        5.3.3 刻度井3 测量结果分析
        5.3.4 燕郊某井测量分析
    5.4 现场作业井测量结果分析
        5.4.1 南海某井测量结果分析
        5.4.2 湛江某井测量结果分析
    5.5 本章小结
第六章 结束语
致谢
参考文献
附录



本文编号：3817275