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小管径电磁相关流量传感器结构仿真与优化设计

发布时间:2018-03-19 00:24

  本文选题:电磁相关流量计 切入点:ANSYS 出处:《燕山大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:电磁相关流量计是一种重要的流体流量测量仪表。通过传感器上两对检测电极检测的电势差做互相关运算来求出油气水多相流流体流速和流量,这是电磁相关流量计的流体流量测量理论中的基本原理。电磁相关流量计中传感器结构参数的正确设置是电磁相关流量计检测垂直石油井内多相流流体流量信息的关键。本研究课题主要是针对石油生产测井中狭小空间环境下的油气水多相流流体流量测量仪(电磁相关流量计)的传感器的结构参数设计的问题进行研究,为研制新型的井下油气水多相流流体流量测量仪器仪表奠定了理论基础。同时,也对在其它环境下的油气水多相流流体流量测量方面也有良好的借鉴价值。首先,介绍了石油生产测井中狭小空间环境下的油气水多相流流量测量的应用背景,针对当前新型多相流流量测量仪(电磁相关流量计)在油气水多相流流量测量方面的不足之处,文中提出了一种新的电磁相关流量计传感器的结构优化方法,以解决电磁相关流量计在油气水多相流流体流量方面的测量问题。其次,采用基于改变励磁结构参数的方法在ANSYS有限元仿真软件中,对电磁相关流量计传感器内部有效区域内的磁场分布,进行建模仿真。并且,利用MATLAB数值计算工具,对传感器内部磁场仿真结果进行更进一步的研究分析。根据电磁相关流量计的传感器在不同结构参数下的磁场分布情况,对传感器内部磁场的均匀度进行分析,得到了传感器励磁结构的最优结构参数。最后,采用基于Fluent的垂直上升管内的油气水多相流流型的数值模拟方法,对传感器上两对检测电极间距与其采集到的信号的相关性之间的联系进行流体仿真。通过分析传感器上不同垂直截面上的各个体积元内的流体流速规律,得到了电磁相关流量计传感器两对检测电极距离的最优范围。这为油气水多相流电磁相关流量计上的传感器结构中的两对检测电极之间距离的参数设计提供了参考建议。
[Abstract]:Electromagnetic correlation Flowmeter is an important instrument for measuring fluid flow. The flow velocity and flow rate of oil, gas and water multiphase flow are calculated by cross-correlation calculation of potential difference detected by two pairs of detecting electrodes on the sensor. This is the basic principle of the fluid flow measurement theory of electromagnetic correlation Flowmeter. The correct setting of sensor structure parameter in electromagnetic correlation Flowmeter is to detect the flow information of multiphase flow in vertical oil well by electromagnetic correlation Flowmeter. The key point of this paper is to study the structural parameters design of the sensor of the oil-gas-water multiphase fluid flow measuring instrument (electromagnetic correlation Flowmeter) in the narrow space environment of the oil production logging. It lays a theoretical foundation for the development of a new instrument for measuring the flow of oil, gas and water multiphase flow in downhole. At the same time, it has a good reference value for the flow measurement of oil, gas and water multiphase flow in other environments. This paper introduces the application background of oil-gas-water multiphase flow flow measurement in the narrow space environment of petroleum production logging, aiming at the shortcomings of the new multiphase flow measuring instrument (electromagnetic correlation Flowmeter) in the oil-gas-water multiphase flow measurement. In this paper, a new structure optimization method of electromagnetic correlation Flowmeter sensor is proposed to solve the problem of measuring the flow rate of oil-gas-water multiphase flow by electromagnetic correlation Flowmeter. The magnetic field distribution in the effective region of the electromagnetic correlation Flowmeter sensor is modeled and simulated using the method of changing the excitation structure parameters in the ANSYS finite element simulation software. Furthermore, the MATLAB numerical calculation tool is used to simulate the magnetic field distribution in the effective region of the electromagnetic correlation Flowmeter. According to the magnetic field distribution of the electromagnetic correlation Flowmeter under different structure parameters, the uniformity of the internal magnetic field of the sensor is analyzed. The optimal structural parameters of the excitation structure of the sensor are obtained. Finally, a numerical simulation method of the oil-gas-water multiphase flow pattern in a vertical riser based on Fluent is proposed. The relationship between the distance between two pairs of detecting electrodes and the correlation between the measured electrodes and the signals collected on the sensor is simulated by fluid simulation. By analyzing the velocity of fluid in various volume elements of different vertical sections on the sensor, The optimal range of the distance between two pairs of detecting electrodes of electromagnetic correlation Flowmeter sensors is obtained, which provides a reference for the parameter design of the distance between two pairs of detecting electrodes in the sensor structure of oil-gas-water multiphase flow electromagnetic correlation Flowmeter.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH814

【参考文献】

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本文编号:1632014

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