阵列电导式测井传感器优化及电导波动信号分析

摘要

本研究在纵向多极阵列电导式传感器优化的理论研究基础上，针对测井中油/水两相流参数测量的实际问题，对阵列电导式测井传感器进行了几何结构参数的优化。首先采用有限元方法对传感器内部的电场进行了计算，利用轴向均匀度和径向均匀度概念定量考察了管道内电场分布，确定了各个电极的高度和厚度以及激励电极的间距。在此基础上,利用灵敏度概念，在固定激励电极间距不变情况下，不断改变相含率及相关测速测量电极间距，计算得到了相含率及相关测速电极测量区域内灵敏度分布特性，在保证测量区域内具有均匀灵敏度的前提下，初步确定所研究传感器的结构尺寸。利用“总体信息量”、“有效信息量”、“有效信息比”及“最优结构尺寸评判指标”对相含率测量电极之间的距离进行了详细考察，最终确定了阵列电导式测井传感器几何尺寸优化结果。 本文基于大庆油田研制的电导传感器，在天津大学油气水三相流实验装置上采集了集流后过流通道内电导波动信号。应用小波变换和混沌递归分析方法对集流管道内非定常的气/液两相流流型进行了表征分析，从多尺度及非线性信号分析的角度研究了集流通道内非定常气/液两相流流型的动力学特性。得到了各个尺度下的混沌递归非线性分析结果，研究结果表明：采用多尺度非线性分析方法，气/液两相流电导波动信号能够较好地反映从低频段到高频段的气液两相流流动特性，低频段具有较好的递归特性，表现为比较发育的线条纹理结构，而在高频段又能反映各自的递归特性。

目录

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第一章绪论

1.1两相流检测意义

1.2两相流检测技术现状和趋势

1.3两相流中主要参数

1.3.1两相流流量参数

1.3.2两相流速度参数

1.3.3两相流浓度参数

1.4两相流流型

1.5本课题主要研究内容及创新点

1.5.1研究内容

1.5.2创新点

第二章阵列电导式测井传感器优化

2.1电导法测量两相流的现状

2.2阵列电导式测井传感器的结构

2.3传感器优化的主要步骤

2.4激励电极的优化

2.4.1激励电极厚度的确定

2.4.2激励电极高度的确定

2.4.3激励电极之间距离的优化

2.5相含率测量电极的优化

2.5.1相含率测量电极的灵敏度考察

2.5.2相含率测量电极的信息量考察

2.5.3利用综合指标确定相含率测量电极的间距

2.6相关测速电极的优化

2.7具有最佳结构时的传感器的各项指标考核

第三章集流型电导传感器测量通道内非定常流分析

3.1实验介绍

3.2小波理论

3.3多尺度科学的内涵

3.4递归分析方法介绍

3.4.1相空间重构

3.4.2递归图

3.4.3递归定量分析

3.5集流管道内气／液两相流电导波动信号分析

3.5.1气／液两相流电导波动信号的多尺度分解

3.5.2气／液两相流电导波动信号的多尺度递归分析

第四章结束语

4.1总结

4.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢