光纤—阻抗三相流组合测井仪的电路设计及实验研究

发布时间：2017-06-26 02:21

  本文关键词：光纤—阻抗三相流组合测井仪的电路设计及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内陆上老油田大多处于中后期开采阶段,油井中普遍存在低产液、高含水、三相流的现象。识别三相流的流动状态、测量总流量及各相含率对油田的开发非常重要。由于三相流流动极端复杂,其参数检测难度较大,因此目前尚没有成熟的准确测量油井内三相流参数的技术。本课题采用光纤传感器、阻抗式含水率计、涡轮传感器等多种传感器相组合,实现油井内的油气水三相流的测量。其中光纤探针传感器对气相敏感,可以测出井下的持气率;阻抗式含水率计对水相敏感,可以测出井下的含水率;通过涡轮流量计测出三相流总流量,通过资料的综合解释,可以实现井下油气水三相流的测量。基于上述方案,设计了光纤-阻抗-涡轮三相流组合测井仪的总体结构。设计了以FPGA为核心部件的井下仪器电路,实现了信号调理、数据编码、数据传输和信号采集。对原理实验样机进行加工,在多相流实验装置的垂直井筒内进行油气水三相流实验。采集光纤传感器和阻抗含水率传感器的信号,将数据传至上位机。分别制作三相流条件下光纤传感器响应-气相流量图版和阻抗传感器响应-含水率图版。结果表明,在三相流条件下,当油水两相总流量一定时,光纤传感器对气相流量有显著的分辨能力,而对油水比例不敏感;阻抗传感器对液相含水率分辨能力良好,其响应值随气相流量增加向液相含水率降低方向偏移。实验结果证明,该样机测量油气水三相流是可行的。
【关键词】：油气水三相流 光纤探针 阻抗式含水率计 FPGA
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.83;TE937
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 产出剖面测井面临的主要困难9
• 1.2 三相流测井技术的现状9-14
• 1.2.1 电导相关流量计10-11
• 1.2.2 电磁流量计11-12
• 1.2.3 涡轮流量计12-13
• 1.2.4 光纤探针传感器13
• 1.2.5 放射性低能源含水率-密度计13
• 1.2.6 阻抗式含水率计13-14
• 1.3 课题的研究背景及研究内容14-15
• 1.3.1 课题的研究背景14
• 1.3.2 本课题的主要研究内容14-15
• 1.4 论文的章节安排15-16
• 第二章 光纤-阻抗三相流测井组合仪测量原理及样机结构设计16-26
• 2.1 光纤传感器的测量持气率的原理16-17
• 2.2 光纤探针传感器的探针形状的优化17-20
• 2.3 光纤探针传感器的整体结构设计20
• 2.4 光纤探针传感器在空气、全水下的静态实验数据及稳定性分析20-21
• 2.5 阻抗式含水率计21-22
• 2.6 涡轮流量计22-23
• 2.7 光纤-阻抗三相流组合测井仪样机的仪器结构23-25
• 2.7.1 集流伞装置23-24
• 2.7.2 光纤-阻抗三相流组合测井仪的制作24-25
• 2.8 本章小结25-26
• 第三章 光纤-阻抗三相流组合测井仪的电路设计26-37
• 3.1 硬件电路总体设计26
• 3.2 仪器电源模块设计26-28
• 3.3 阻抗传感器激励信号生成模块28-30
• 3.4 阻抗传感器信号处理模块30
• 3.5 光纤信号处理模块30-32
• 3.6 涡轮信号处理模块32-33
• 3.7 AD采集模块33
• 3.8 FPGA核心处理器模块33-34
• 3.9 信号传输模块34-35
• 3.10 PCB制板35-36
• 3.11 本章小结36-37
• 第四章 光纤-阻抗三相流组合测井仪的实验研究37-45
• 4.1 实验装置介绍37-40
• 4.1.1 模拟井筒37-38
• 4.1.2 流量控制系统平台38
• 4.1.3 数据采集系统38-40
• 4.2 实验过程40-41
• 4.3 光纤-阻抗组合三相流测井仪的光纤探针实验数据分析41-43
• 4.3.1 高含水下仪器的动态实验数据图版41
• 4.3.2 高含水下仪器的动态实验数据分析41-42
• 4.3.3 液相含水率对仪器测量的影响42-43
• 4.3.4 仪器测量结果的影响因素分析43
• 4.4 阻抗含水率计实验数据分析43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 结论45-46
• 参考文献46-50
• 作者简介、发表文章及研究成果目录50-51
• 致谢51-52

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本文编号：484475