油气井出砂信号检测与处理系统研究

发布时间：2017-07-17 21:19

  本文关键词：油气井出砂信号检测与处理系统研究

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【摘要】：在油气井生产作业过程中,由于地质因素和开采因素等造成的油气井出砂问题限制了油气田生产率的提高。而出砂信号检测技术的研究可以为解决这一问题提供依据,使决策者在制订油气井生产计划时有效地规避风险,提高生产率。通过对比国内外的出砂信号检测技术,选择了外置式声波检测法。通过多次试验,确定了出砂信号的幅频特性。然后根据出砂信号的特性,选用PZT-51型号的压电陶瓷作为传感器的敏感材料,并优化了相关的参数。根据超声波的传播特性,确定了内部声楔的角度,研制了出砂信号检测传感器。为了提高出砂信号检测系统的性能,研制了与传感器匹配的硬件电路,包括阻抗变换电路,滤波和放大电路,还有数据采集电路。研究了出砂信号采集系统和数据处理方法,以便实时地分析计算出砂量。对整个系统的各个模块进行了联调,构建了室内模拟实验系统,开展了大量的室内实验,包括流速设置、出砂量标定和信号检测等。验证了研制的传感器和检测电路的稳定性、可靠性和实用性,在油田开展了实际应用,包括油井出砂、气井出砂、气井放喷等。结果表明,该系统能够测量的最小砂粒直径为0.1mm,在不同流速下的误差为±20%以内,全系统在长时间工作条件下性能稳定,有很好的实用性。
【关键词】：油气井出砂 压电陶瓷 出砂监测 传感器 信号处理
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE938;TN911.23
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.1.1 出砂的原因及危害7-8
• 1.1.2 防砂与出砂监测8
• 1.2 国内外现状8-9
• 1.3 论文研究方向来源及主要研究内容9-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 油气井出砂信号检测理论分析12-19
• 2.1 出砂信号的产生12
• 2.2 理论模型的建立12-14
• 2.3 出砂信号的转换分析14-16
• 2.4 出砂信号的幅频特征16-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 出砂信号检测传感器19-31
• 3.1 传感器内部敏感材料的选择19-23
• 3.2 传感器主要性能参数23-25
• 3.2.1 测量频率范围24
• 3.2.2 传感器灵敏度24-25
• 3.3 内部敏感元件25-27
• 3.4 声楔及其匹配层27-29
• 3.4.1 声楔的设计27-28
• 3.4.2 匹配层的设计28-29
• 3.5 传感器的外壳结构29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第四章 信号处理电路31-45
• 4.1 出砂信号检测传感器的等效电路31-32
• 4.2 电荷放大器32-35
• 4.3 滤波电路35-37
• 4.4 电压放大电路37-38
• 4.5 数据采集电路38-44
• 4.5.1 FPGA控制的AD采样电路39-41
• 4.5.2 STM32控制电路41-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 系统实验45-60
• 5.1 室内实验45-55
• 5.1.1 室内模拟出砂系统45-47
• 5.1.2 传感器的性能测试47-49
• 5.1.3 影响测量结果的因素分析49-50
• 5.1.4 理论模型参数的讨论50-51
• 5.1.5 系统测量误差51-55
• 5.2 现场试验55-58
• 5.2.1 第一次试验及结论55-57
• 5.2.2 第二次试验及结论57-58
• 5.3 本章总结58-60
• 第六章 总结与展望60-61
• 6.1 完成的工作60
• 6.2 主要创新点60
• 6.3 对今后工作的建议60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65-66

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本文编号：554654