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基于阵列电导探针的水平井油水两个流持率测量系统研究
作 者: 豆岳龙
导 师: 刘兴斌
学 校: 东北石油大学
专 业: 精密仪器及机械
关键词: 生产测井 阵列探针 持水率 水平井 油/水两相流
分类号: TE355.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
水平井能够提高油井的产量,同时也能够使开发效益得到极大的提高,所以在二十世纪末期它在我国得到了迅速的发展。水平井井筒与油层的接触面积大,因此可以减少能量的损耗。一般,在井深相同的情况下,成本是直井的2.5~3.5倍,油产量增加到3~5倍。但由于在在水平井中,测井仪器运输困难、流型复杂等因素影响,严重延缓了其发展速度。水平井技术在国内已有应用,并且取得了很好的效利益。随着时间增长,水平的生产状态会变得不稳定,产油量下降,含水上升。要解决这些问题,必须首先对井下的生产状况有一定了解,根据井下的状态制定合理和施工方案。水平生产测井技术的进一步提高己成为急迫的要求。可靠地测量井下油水两相流的含水率(持水率)是一个重大的技术难题。双环电导阵列传感器,是一种全井眼、“侵入”式用于测量水平井持水率的传感器结构,本文给出其结构并成功试制实验样机,其结构包括测量电极、支撑臂和支撑轴,支撑轴为传感器的中心轴,支撑臂固定于支撑轴上,所有支撑臂在支撑轴上等角度辐射状分布,支撑臂关于支撑轴中心对称,测量电极排布于支撑臂上,并且分布在两个不同的同心圆上,支撑臂和支撑轴均与测量电极电绝缘。硬件系统是非常关键的部分,其性能的好坏直接影响到仪器的测量,电路的井下部分以FPGA为核心控制芯片,充分利用其I/O口多及配置灵活等特点,实现对多路选择电路、A/D转换器及编码电路实现控制。静态室内实验证明该传感器结构及相应的硬件电路能够正确识别探针处,油、水随时间的分布情况,硬件电路能够稳定、可靠的工作。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-6 创新点 6-9 第一章 绪论 9-19 1.1 课题背景 9 1.2 生产测井概述 9-16 1.2.1 产出剖面测井 10-12 1.2.2 两相流流量检测的应用现状 12-13 1.2.3 井下两相流含水率测量技术概况 13-16 1.3 水平井概述 16-17 1.4 可视化产出剖面测井技术 17 1.5 本课题的意义 17-18 1.6 论文组织安排 18-19 第二章 仪器结构及传感器设计 19-21 2.1 阵列电导探针的仪器结构 19 2.2 传感器设计 19-20 2.3 本章小结 20-21 第三章 硬件系统设计 21-38 3.1 系统硬件设计的基本原则 21-22 3.2 硬件整体框图 22 3.3 井下电路设计 22-33 3.3.1 FPGA 及Cyclone 简介 22-23 3.3.2 复位电路设计 23 3.3.3 时钟电路设计 23-24 3.3.4 FPGA 配置电路设计 24-26 3.3.5 激励电路设计 26 3.3.6 多路选择电路的设计 26-28 3.3.7 编码电路设计 28-30 3.3.8 电平转换电路设计 30-31 3.3.9 模/数转换电路设计 31-32 3.3.10 RMS 电路设计 32 3.3.11 功率放大电路设计 32-33 3.4 地面硬件电路设计 33-37 3.4.1 隔离电路 33-34 3.4.2 放大电路设计 34 3.4.3 毛刺消除及稳压电路 34-35 3.4.4 整流、整型及接口电平转换电路 35 3.4.5 RS232 电路设计 35-36 3.4.6 USB 接口电路设计 36-37 3.4.7 解码的实现 37 3.5 本章小节 37-38 第四章 软件系统设计 38-44 4.1 QUARTUS Ⅱ介绍 38 4.2 FPGA 开发流程 38-39 4.3 FPGA 程序设计 39-40 4.4 MCU 软件解码 40-41 4.5 串口通信设计 41-42 4.6 上位机的实现 42-43 4.7 本章小结 43-44 第五章 PCB 及系统调试 44-47 5.1 电路PCB 设计及其考虑因素 44 5.2 井下硬件电路及软件调试 44-45 5.3 地上硬件电路及软件的调试 45-46 5.4 本章小节 46-47 第六章 实验及分析 47-50 6.1 持率的计算 47 6.2 仪器角度对测量的影响分析 47-48 6.3 实验及结果分析 48-50 总结 50-51 参考文献 51-53 发表文章目录 53-54 致谢 54-55 大摘要 55-61
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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 采油工程 > 采油技术 > 水平井采油
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