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第1章 油气水多相流参数检测技术概述1

1.1电导传感器多相流测量技术研究现状1

1.1.1多探针电导传感器2

1.1.2截面多极电导传感器2

1.1.3纵向多极电导传感器3

1.2油气水三相流持气率测量技术研究现状3

1.2.1非光学传感持气率测量技术3

1.2.2光纤传感器持气率测量技术4

1.3电磁流量测量技术研究现状5

1.3.1电磁传感器建模仿真及结构优化技术5

1.3.2电磁流量计在油田生产测井中的应用6

1.4相关流量测量技术研究现状7

1.4.1相关测量技术在多相流流量测量中的应用7

1.4.2电磁传感与相关技术结合的流量测量方法7

参考文献8

第2章 电导传感器敏感场理论分析15

2.1电导传感器测量原理15

2.1.1电导法持水率测量原理16

2.1.2相关法流速测量原理16

2.2均匀介质时电导传感器内部敏感场分布17

2.2.1传感器内部敏感场分布理论模型18

2.2.2理想情况下传感器内部敏感场分布20

2.2.3激励电流漏失情况下传感器内部敏感场分布23

2.3非均匀介质时电导传感器输出响应特性25

2.3.1传感器对单个柱状油泡的响应特性25

2.3.2传感器对多个球状油泡的响应特性28

2.3.3环状流型下传感器的响应特性32

参考文献34

第3章 电导传感器结构参数优化设计36

3.1电导传感器敏感特性分析36

3.1.1电导传感器有限元模型36

3.1.2电导传感器空间灵敏度分布38

3.1.3电导传感器空间滤波特性40

3.1.4电导传感器频率响应特性42

3.2激励屏蔽持水率测量电导传感器优化设计44

3.2.1屏蔽电极可行性理论分析45

3.2.2激励电极和测量电极结构优化49

3.2.3屏蔽电极结构优化51

3.3阵列相关流速测量电导传感器优化设计53

3.3.1阵列相关电导传感器结构设计53

3.3.2阵列相关电导传感器结构优化55

参考文献56

第4章 电导式持水率与流速测量仪研制57

4.1电导式持水率测量仪研制57

4.1.1系统硬件设计58

4.1.2系统软件设计65

4.2电导式流速测量仪研制70

4.2.1系统硬件设计70

4.2.2系统软件设计80

参考文献86

第5章 电导式持水率与流速测量仪实验结果分析87

5.1电导式持水率测量仪实验结果分析87

5.1.1室内实验结果分析87

5.1.2油水两相动态实验结果分析89

5.1.3油田现场试验93

5.2电导式流速测量仪实验结果分析98

5.2.1室内实验结果分析98

5.2.2油水两相动态实验结果分析100

5.2.3油田现场试验103

参考文献110

第6章 光纤探针持气率测量基本理论与优化技术111

6.1光纤探针相态检测工作原理111

6.2光纤探针敏感头材质优化设计114

6.3光纤探针敏感头形状优化设计116

6.3.1敏感头形状优化基本原理116

6.3.2敏感头形状优化方法实现120

6.4光纤探针敏感头锥角优化设计123

6.4.1敏感头灵敏区域仿真分析124

6.4.2敏感头对流体流动影响分析128

6.5光纤探针光路系统优化设计130

6.5.1耦合光路优化设计131

6.5.2光源光路优化设计135

参考文献137

第7章 光纤探针响应特性分析与阵列结构优化设计138

7.1光纤探针响应特性分析138

7.1.1气泡在油气水三相流中的存在形式138

7.1.2探针垂直刺穿气泡中心位置时的响应特性140

7.1.3探针垂直刺穿气泡不同位置时的响应特性141

7.1.4探针倾斜刺穿气泡不同角度时的响应特性143

7.2阵列光纤探针结构优化设计144

7.2.1阵列光纤探针结构设计145

7.2.2油气水三相流含气率分布仿真分析146

7.2.3阵列光纤探针结构优化实现151

参考文献155

第8章 光纤探针持气率测量仪研制与实验结果分析156

8.1光纤探针持气率测量仪整体结构设计156

8.2光纤探针持气率测量仪控制系统设计157

8.2.1控制系统整体设计思想158

8.2.2信号放大和A/D转换模块设计160

8.2.3 PIC单片机Manchester码编码模块设计162

8.2.4差分功率放大和电源供电模块设计166

8.3光纤探针持气率测量仪实验结果分析167

8.3.1室内实验结果分析167

8.3.2动态实验结果分析169

8.3.3油田现场试验结果分析172

参考文献177

第9章 电磁法流量测量基本原理与权重函数分析178

9.1电磁法流量测量基本原理178

9.1.1电磁法流量测量传感理论178

9.1.2电磁相关法流量测量原理180

9.1.3多对电极电磁相关法流量测量原理182

9.2电磁法流量测量权重函数分析184

9.2.1权重函数与虚电流184

9.2.2单对电极径向权重函数分析186

9.2.3多对电极径向权重函数分析191

参考文献195

第10章 电磁传感器磁场分布与响应特性分析197

10.1电磁传感器磁场分布197

10.1.1矩形励磁线圈磁场分布197

10.1.2马鞍形励磁线圈磁场分布201

10.2电磁传感器响应特性分析205

10.2.1单对电极电磁传感器响应特性分析206

10.2.2多对电极电磁传感器响应特性分析211

参考文献212

第11章 电磁传感器结构参数优化设计214

11.1小管径电磁传感器励磁结构优化214

11.1.1小管径电磁传感器励磁结构模型214

11.1.2螺线管线圈、磁芯参数优化设计216

11.1.3螺线管线圈相距距离优化设计219

11.2电磁相关传感器结构优化设计220

11.2.1励磁线圈轴向长度优化设计221

11.2.2上下游检测电极间距优化设计227

11.2.3多对电极电磁法传感器电极数目优化231

参考文献233

第12章 电磁法流量测量仪研制与实验结果分析234

12.1油井下小管径电磁法流量测量仪研制234

12.2电磁法流量测量仪驱动电路设计237

12.2.1电磁流量计励磁驱动电路设计239

12.2.2电磁流量计信号处理电路设计241

12.3动态实验及结果分析249

12.3.1垂直单相水流流量测量实验结果250

12.3.2垂直油水两相流流量测量实验结果252

12.4油田现场试验结果分析254

参考文献259