脉冲中子氧活化注水井流量计研制

摘要

脉冲中子氧活化油田注水井流量计是一种新型的测量注水井流量的仪器。其工作原理是通过控制井下中子管按照一定的时序以脉冲方式发射，使这些中子与水中的氧元素发生化学反应，产生高能伽马射线。通过仪器内部设置不同距离和门槛的伽马射线探测器探测水流中的伽马射线时间谱，在已知探测器到中子管靶极距离的情况下可以计算出水流速度，进而通过其截面积计算出水流量。由于中子能够穿透油管和套管，对管外水流进行活化，因此该仪器能进行套管外流量的测量，可对笼统正、反注井、分层配注井和油套合注井进行测量。并且可作找窜找漏仪器使用。该流量计具有广泛的应用前景。
　　通过与国内外氧活化流量测量方案对比，确定了仪器的总体方案，对其密封性和定位系统结构进行了合理设计，设计了井下高温开关电源、伽马射线传感器和信号处理电路、井下数据采集遥测电路和靶压的高压驱动电路，以及井下数据采集遥测电路编码、井下单片机收发软件和控制软件。实现了从地面对井下中子管工作方式和中子产额的控制。
　　利用脉冲中子氧活化注水井流量计对模拟井进行了测量并对测量结果进行了分析，比较了注聚和物井与注水井两种情况，结果显示脉冲中子氧活化注水井流量计的测量结果不受注入介质的影响。并使用该流量计对管外水流量进行了测量。

目录

脉冲中子氧活化注水井流量计研制

DEVELOPMENT OF PULSE NEUTRONOXYGEN ACTIVATION FLOW METER ININJECTION WELL

摘要

Abstract

目录

第1章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 脉冲中子氧活化注水井流量计的优势分析

1.2.1 注水井情况分析

1.2.2 油田注水井流量测量各种方法比较

1.2.3 脉冲中子氧活化注水井流量计优势分析

1.3 国内外脉冲中子氧活化流量测量技术现状

1.3.1 国外技术发展状况

1.3.2 国外各种测量方案比较

1.3.3 国内脉冲中子流量测量技术现状

1.4 课题主要研究内容

第2章 总体方案设计

2.1 脉冲中子氧活化流量计原理

2.1.1 中子管结构及其工作原理

2.1.2 中子氧活化的工作原理

2.1.3 脉冲中子氧活化注水井流量计工作原理

2.2 脉冲中子氧活化注水井流量计总体方案设计

2.2.1 总体方案设计

2.2.2 中子脉冲发射方法设计

2.2.3 中子脉冲方式时序设计

2.2.4 探测器源距设计

2.3 本章小结

第3章 仪器结构设计

3.1 仪器的总体设计

3.2 密封要求

3.3 探测器部分结构设计

3.4 中子发生器部分结构设计

3.5 高压驱动部分结构设计

3.6 本章小结

第4章 仪器的电路设计

4.1 电路的总体设计

4.2 组合开关电源设计

4.2.1 +5V、±15V电源

4.2.2 灯丝电源

4.2.3 高压电源

4.2.4 阳极脉冲电源

4.3 伽马信号处理电路设计

4.4 高压驱动电路设计

4.4.1 储能电路

4.4.2 高压驱动电路

4.5 采集系统的设计

4.5.1 仪器传输标准码型

4.5.2 单片机软件主程序

4.5.3 定时器T0中断服务程序框图及串行总线SPI中断服务程序

4.5.4 定时器T1及定时器T4中断服务程序

4.5.5 定时器T3及比较器CP0中断服务程序

4.5.6 定时器T2中断服务程序框图

4.5.7 下发指令接收电路

4.6 磁性定位电路设计

4.7 仪器的V-A特性曲线

4.8 本章小结

第5章 流量计在模拟井中的标定

5.1 标定过程

5.2 标定数据处理

5.3 标定情况

5.3.1 在水流中的标定情况

5.3.2 注聚合物标定情况

5.3.3 管外水流的标定情况

5.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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