电导率与流量测量应用技术研究

摘要

原油含水率是实现油田数字化建设的一项重要指标，用于评价油井产能，评估原油产量和开采价值，预测油井的开发寿命和开采程度，制定相应的开采方案。本文研究基于电极电导式的含水率测量方法以及基于相关法的流量测量方法。
　　以现有电极电导式含水率测量系统为研究对象，对提高整个系统性能的关键技术进行了深入研究。从含水率测量仪的标定以及现场校验方面入手，优化了含水率和相关流量测量所得信号处理的算法，并对相应的信号处理电路进行了仿真优化设计，给测量系统配备了远程数据无线传输和存储功能，实现了原油含水率测量的实时远程监控。
　　通过大量的实验分析了矿化度、温度等对电极电导式含水率测量系统测量结果的影响，为仪器标定提供了理论指导。借助实验室和油田的实验条件和环境，对测量仪器进行了含水率标定系数的修正，改进了实验数据处理的算法。采用高斯拟合的数据处理算法对仪器的标定系数修正后，测量精度提高了约3.2％，其稳定性也有显著提升，而且测量结果与油田蒸馏法所测得的结果间的偏差有明显改善，在一定范围内的偏差在5.1％左右。最后在此基础上开展了电极测量系统扩展应用方面的建模仿真分析研究，构建了其在固体介质上的测量模型，并提出了适用于固体介质电导率测量的理论和方法。

目录

声明

摘要

主要符号说明

第一章 绪论

1．1 研究的目的及意义

1．1．1 研究的目的

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 含水率的测量

1．2．2 流量的测量

1．3 本文的主要研究内容及结构

第二章 含水率和流量测量原理及信号处理电路的仿真分析

2．1 含水率和流量测量原理

2．1．1 电极系测量系统的结构

2．1．2 含水率测量原理

2．1．3 流量测量原理

2．2 激励及测量信号处理电路的电磁兼容性及信号完整性分析

2．2．1 仿真电路图的构建

2．2．2 参数优化仿真

2．2．3 信号振铃仿真分析

2．3 测量信号处理电路的仿真

2．3．1 电磁兼容性仿真

2．3．2 交互式板图后串扰仿真

2．3．3 板图的热模拟仿真

2．4 改进后的测量系统结构

2．5 本章小结

第三章 含水率测量仪标定技术研究

3．1 仪器的标定与校准

3．1．1 标定的定义与作用

3．1．2 仪器的校准

3．1．3 仪器校准基本要求

3．2 常用标定的数据分析拟合处理方法

3．2．1 线性拟合(线性模型)

3．2．2 二次函数拟合(二次多项式模型)

3．2．3 数据的n次多项式拟合

3．2．4 基于点集的正交多项式系拟合

3．2．5 用正交多项式系组成的拟合函数进行多项式拟合

3．2．6 曲线数据拟合

3．2．7 插值法数据拟合

3．2．8 圆弧法数据拟合

3．2．9 高斯数据拟合

3．3 含水率测量仪的标定实验及分析

3．3．1 含水率测量仪标定室内试验与分析

3．3．2含水率测量仪标定油田试验与分析

3．4 本章小结

第四章 电极电导法测量的扩展应用

4．1 固体及固体介质的电导

4．2 固体电介质的电导的分类

4．2．1 固体电介质的离子电导

4．2．2 固体电介质的电子电导

4．2．3 固体电介质的表面电导

4．3 基于电极系的固体介质电导率的测量系统的数学模型及意义

4．4 电极电导式传感器模型建立与仿真

4．4．1 传感器模型构建

4．4．2 固体介质电导测量原理

4．4．3 模型网格剖分与分析

4．5 模型优化

4．5．1 外电场的优化

4．5．2 传感器参数的优化

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 完成的主要工作

5．2 取得主要成果

5．3 主要结论

5．4 主要创新点

5．5 展望

致谢

参考文献

附件

攻读硕士学位期间刊发的论文