基于DSP的油水相对渗透率测量的研究

摘要

相对渗透率曲线是油田开发及油藏工程计算中所必需的重要基础数据，也是编制油田开发方案、进行油藏动态预测时必不可少的实验资料。同时，它也是钻井油层保护、完井射孔方案选择、最佳排液位置和生产速率以及三次采油措施制定的基础。 为了得到岩石的渗透率，人们采用了各种方法来计算它。常用的渗透率测量方法有：岩芯分析法、地震属性分析法、测井分析法和试井分析法。其中岩芯分析法确定渗透率是实验室求取渗透率最直观的方法。岩芯分析方法能够直接测量取心处岩芯的绝对渗透率，较测井、地震等方法测量的渗透率更为直接准确一些，因此常利用岩芯测量的渗透率来标定测井等其它方法所测得的渗透率。 本文通过对基于达西定律的稳态法和基于贝克莱-列维尔特驱油机理的非稳态法测量岩心油水相对渗透率方法进行了深入研究，提出了基于稳态法和非稳态法的岩心油水相对渗透率试验流程，研制了一套模拟地层油气藏条件的油水相对渗透率测试装置。 课题的研究过程中，首先是对基于达西定律的稳态法和基于贝克莱-列维尔特驱油机理的非稳态法理论进行研究，并在此基础上设计模拟实验装置平台，重点是中间缓冲容器、岩芯夹持器、电磁阀等关键部件的结构以及工艺流程的设计；然后开发以TMS320LF2407A为主控制芯片的DSP应用电路板以及外围的硬件控制电路，完成实验过程中数据采集、温度控制、CAN总线传输等功能，并利用油、水密度差原理设计环型装置，实现油、水的分离和计量；最后确立工艺流程及实验方案，编写上位机实验应用软件，将计算机、应用软件、硬件电路三者结合起来，实现系统的整合调试。 论文历经从理论基础研究到总体规划设计，从实验平台的搭建到软硬件设计，从实验设备的联合调试到实验数据的测得。本装置具有较高的自动化程度和测量精度，达到了预期设计目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2渗透率测试仪的研究现状

1.3课题研究的主要内容及理论技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2理论方法和技术路线

1.4论文的组织结构

第2章 油水相对渗透率测量的理论基础

2.1稳态法与非稳态法相对渗透率测量的理论

2.1.1油层物理学的基本概念

2.1.2相对渗透率曲线的获取方法

2.1.3稳态法渗透率测量原理

2.1.4非稳态法渗透率测量原理

2.2模糊-PID复合控制理论在温度控制中的应用

2.2.1 PID控制理论

2.2.2模糊控制理论

2.2.3模糊-PID复合温度控制策略

2.2.4温度控制的实现

2.2.5模糊控制器的设计

2.2.6 PWM输出

第3章 油水相对渗透率实验装置的设计

3.1实验装置的总体结构设计

3.1.1实验装置的功能模块设计

3.1.2实验装置总体结构图

3.2实验装置平台的硬件电路设计

3.2.1 DSP应用电路设计

3.2.2温度测量及显示

3.3油水分离及计量设计

3.3.1油水分离

3.3.2油水计量

3.4数据采集

3.5串行通讯接口

3.5.1串行通信的硬件电路设计

3.5.2串行通信的软件设计

3.6 CAN总线

3.6.1 CAN接口模块工作原理

3.6.2 CAN接口模块初始化

3.6.3硬件电路设计

3.6.4 CAN接口模块信息发送流程

3.6.5 CAN模块信息接收流程

第4章 油水相对渗透率实验装置应用软件的设计

4.1编程语言

4.2软件完成功能

4.3软件总体结构

4.4关键部分编程

4.4.1驱替泵通讯程序

4.4.2数据库创建与访问

4.5软件功能测试

4.5.1主要功能模块测试

4.5.2测试结论

第5章 实验测试与数据处理

5.1稳态法测相对渗透率实验

5.1.1实验原理

5.1.2物质平衡法测定饱和度

5.1.3实验过程

5.1.4实验数据及处理结果与曲线输出

5.2非稳态法测相对渗透率实验

5.2.1实验原理

5.2.2实验过程

5.2.3实验数据及处理结果与曲线输出

5.3实验结果总体分析

第6章 结论与展望

6.1论文总结

6.2不足与展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的成果

致谢