光纤持气率测井仪响应规律的实验研究

为考察现有光纤持气率计在油气水三相流中的响应特性,采用多相流标定装置对其进行测定,系统研究光纤持气率计在油量固定不变含水量不同条件下的持气率响应规律。实验结果表明,当油量为5m3/d、气量小于10m3/d时,持气率随含气量的增大而增大,二者线性变化程度较低;而气量在10～35m3/d之间变化时,持气率随含气量的增大而线性增大。     

光纤持气率测井仪响应规律的实验研究

为考察现有光纤持气率计在油气水三相流中的响应特性,采用多相流标定装置对其进行测定,系统研究光纤持气率计在油量固定不变含水量不同条件下的持气率响应规律。实验结果表明,当油量为5m3/d、气量小于10m3/d时,持气率随含气量的增大而增大,二者线性变化程度较低;而气量在10～35m3/d之间变化时,持气率随含气量的增大而线性增大。     

油气水三相流产出剖面光纤持气率计响应规律的实验研究

为进一步研究油气水三相流产出剖面测井中光纤持气率计在高含水情况下的响应规律,在大庆油田多相流实验装置上进行了动态实验研究。实验结果表明,当油的流量一定,高含水的情况下,气量在5~10m3/d变化时测量持气率值与实际持气率值之间误差变化较大。气量大于10m3/d时误差变化较小,说明该仪器适合测量气量在10m3/d以上的混合流体。此结果对光纤持气率计的进一步优化设计提供了实验依据。     

石油生产光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪研究

为解决石油生产多分相测量问题,基于课题组研制的创新型光纤-电导组合探针设计研制一种用于石油生产多参数测量的高精度、高灵敏度探测仪器。采用ZEMAX光线追迹方法和FEM数值分析方法对光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪电场分布、响应特性进行了理论分析,且验证了其在流量为5、10、20、30 m~3/d,持气率为10%、20%、30%、40%,持水率为90%、80%、70%、60%等工况下良好的测量效果。为进一步证明其优良性能,以液相流量30 m~3/d,液相持水率25%、45%、65%及85%,气流量6、12、24 m~3/d等多相流工况为例进行动态实验分析,其持气率测量误差在5%以内,持水率误差在10%以内。实际动态实验与仿真模拟结果保持相同。充分表明光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪的良好的性能。     

光纤传感技术测量气液两流持气率研究

文中提出了一种新气液两相流体参数测试方法。传感机理为弯典光纤的传输光功率随外界介质折射率而变化,在分析光纤弯曲波导传光能损耗与弯曲半径,等因素关系的基础上,提出了一种 光纤传感器系统,并将其应用于气液两相流体持气率测试中,进行了初步研究和探讨。     

石油生产多组分监测光纤电导一体式传感器研究

为了解决石油生产多组分监测问题,基于光纤技术和电导技术成功研制了一种用于石油生产多组分监测光纤电导一体式传感器。利用ZEMA光线追迹方法和FEM方法建立FOCIS仿真模型。对电导测量模块(CMM)电场分布、CMM响应特性、光纤测量模块(OFMM)返回光照强度分布、OFMM响应特性等进行了仿真分析。不同油气水三相流流型条件下CMM和OFMM测量值与标准含率值呈现出良好的线性关系,测量相含率误差均在5%以内。在内径为32 mm垂直管道内进行了FOCIS现场实验测试,实验结果表明:在气流量5、20、40 m~3/d,油水总流量10、30、50、70 m~3/d,液相含水率50%、60%、70%、80%、90%等工况下,测量含水率与含气率误差在5%以内。仿真与实验均证明FOCIS油气水多组分监测是可行和有效的。     

光纤传感技术测量气液两相流持气率研究

文中提出了一种新型气液两相流体参数测试方法。传感机理为弯曲光纤的传输光功率随外界介质折射率而变化。在分析光纤弯曲波导传输光能损耗与弯曲半径、外界折射率等因素关系的基础上,提出一种 Ｕ 型结构的光纤传感器系统,并将其应用于气液两相流体持气率测试中,进行了初步研究和探讨。     

基于MEMS工艺的半导体电阻式气敏元件的研究

介绍了半导体电阻式气敏元件工作原理,设计了一种基于MEMS工艺的薄膜气敏元件结构,此结构以Si3N4/SiO2/Si3N4复合薄膜作为支撑隔热层,蜿蜒状多晶硅作为加热层,梳状Ag电极作为气敏薄膜信号电极,SiO2作为加热层与Ag电极的绝缘层,并在SiO2绝缘层上刻蚀通孔形成加热层与金属互连。该结构具有通用性,对不同气敏特性的材料均适用,且易于改进为组合结构或阵列结构。最后,对其工艺进行了阐述。     

一种永置式石油生产地面多井组单井轮巡 三相流监测装置及应用研究

为了解决传统石油开发集中计量方式难以获取单口油井油气水三相流相关参数的难题,采用流体体积和有限元分析等方法在建立该测量装置的数值仿真模型基础上对其结构参数、气液分离效果等进行了深入研究与优化,从而确定了该监测装置的最优结构参数,并研制了可以在现有集中计量环境中长期、稳定与可靠使用的一种永置式石油生产多井组单井轮巡三相流监测装置。另外,还在搭建的永置式石油生产地面多井组单井轮巡三相流多参数监测平台上开展了实验研究,实验结果表明,所研制的装置在气、液相流量5～70 m³/d,液相持水率50%～90%等混合流体下持水率、气量测量误差均小于10%,流量测量误差小于4%。仿真和实验均证明了永置式监测装置具有良好的多分相测量性能。     

长啁啾光纤光栅分布式双参量传感特性研究

针对在复杂条件下传统精密位置传感器易受电磁干扰,复合材料兼容性差等问题,提出了一种基于长啁啾光纤光栅的分布式位置与压力双参量传感器。建立了长啁啾光纤光栅双参量传感模型,通过数值仿真对长啁啾光纤光栅双参量传感器理论模型进行了验证。并建立了长啁啾光纤光栅双参量传感系统,实验表明该传感器对于位置参量在全量程范围内具有50μm的空间分辨率与99.99%的线性度;对于横向力具有0.003 399 d B/N的灵敏度系数与99.8%的线性度。该传感器可以应用于复杂环境下的精密横向力测量及定位。     

Measurement of gas holdup profiles in a gas liquid cocurrent bubble column using electrical resistance tomography

Radial variation of the gas holdup and mean holdups were investigated in a 0.160 m i.d. bubble column using electrical resistance tomography with two axial locations (Plane 1 and Plane 2). In all the experiments tap water was used the liquid phase and air was the gas phase. Superficial gas velocity was varied from 0.02 to 0.25 m/s, and superficial liquid velocity varied from 0 to 0.011 m/s. The effect of liquid velocity on the mean holdups and radial gas holdup distribution was discussed. The experimental results showed the liquid velocity slightly influence the mean holdup and radial hold-ups distribution in the operating condition, and the liquid flow can improve the transition gas velocity for the homogeneous regime to heterogeneous regime. Meanwhile the mean gas holdups as a function of gas velocity were derived from using differential pressure method and electrical resistance tomography method. The agreement between results obtained by these two methods is generally very good in the homogeneous regime. But in the transition regime and heterogeneous regime, results with ERT are slightly larger than one with the differential pressure method. According to the experimental results, a correlation for the centreline holdup is obtained.     

一种石油生产永置式地面井口持水率动静态测量装置研究

为满足采油地面井口多相流持水率测量的实际要求,本文结合电导动态测量与筒状电容静态测量技术,研制了一种永 置式石油生产地面井口多相流持水率动静态测量装置(PDSWHMD_SM)。 具体地,文中采用有限元方法(FEM)构建了电导-电 容一体式传感器(CCIS)数值模型,在此基础上对 CCIS 管道内流体处于流动及静止状态下分相介质的分布特性、CCIS 结构参 数、CCIS 电学分布特性、不同多相流工况下的响应特性等进行了深入研究,最终确定了 CCIS 最优结构参数:He = 90 mm、ID = 30 mm、Ihe = 3 mm、Hc = 375 mm、IR1 = 26 mm、Tc = 1 mm、Hm = 56 mm,证明了其测量误差在 5% 以内。 另外,本文以总流量 5~ 70 m 3 / d,持水率 50% ~ 90% 等多相流工况为例进行了实验研究,实验结果表明:研制的装置 PDSWHMD_SM 持水率测量误差 同样在 5% 以内。 仿真和实验均证明了 PDSWHMD_SM 具有良好的持水率测量性能。     

银掺杂氧化锌基乙炔气体传感器的 检测特性研究

乙炔(C_2H_2)气体是运行电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映变压器的放电故障;气体检测传感器及其检测特性是实现故障气体在线分析的关键。提出一种金属银(Ag)掺杂氧化锌(ZnO)基的纳米传感器,基于实验室微量气体平台研究其对C_2H_2气体的检测特性及气敏机理。结果表明:由于Ag掺杂以后为ZnO表面引入了杂质能级,掺杂后的ZnO纳米传感器表现出比未掺杂更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性。该结果为高性能ZnO基C_2H_2气体传感器的研究提供了新思路。     

基于CPW的油水两相流持水率检测方法研究

为了提高原油的开采效率,各油田越来越多地采用注水采油的措施和水平井开采的方法。这对井下油水两相持水率的在线检测提出了更高的要求,其一要求传感器在高持水条件下具有与低持水段一样高的检测精度,其二要求单支传感器体积结构小,便于在油井截面上布置多支传感器形成检测阵列,提供水平井或大斜度井油水截面上持水率分布的差异信息,提高测量的空间分辨率。为此,提出基于共面微带传输线的油水两相流持水率检测方法。通过保角变换法分析了共面微带传输线传感器的结构参数和材料参数与电磁波传播特性之间的关系,采用片状双面S形布线结构,在小型化传感器的同时提高了检测的动态范围。数值模拟和实验结果表明,信号在传输线上的相移与持水率间具有近似线性的关系,传感器在持水率0%~100%全程范围内具有小于3%的分辨率,该方法弥补了电容法和电导法仅适合于低持水率和高持水率的弊端。     

基于气体传感器阵列的混合气体定量分析

优选CO和H2气体敏感的半导体气体传感器组成阵列，建立实时数据采集系统，结合BP神经网络模式识别技术，实现了混合气体组分的定量分析。讨论了不同响应时间下的阵列输出值、不同的数据预处理算法及不同的神经网络结构等主要影响因素对网络输出结果的影响。结果表明，采用RRD预处理算法对3min响应时间下的阵列输出值进行处理，再输入到有12个隐层神经元数的3层BP神经网络进行训练，预测的效果最好。该处理模式能较准确地完成CO和H2混合气体组分的定量分析。     

高速气相色谱快速分离检测毒害气体研究

传统的对毒害气体的快速现场分析或报警器材具有快速响应、灵敏度高等优点,但是由于缺乏分离手段,不同程度存在抗干扰方面的问题。国外将高速或快速气相色谱应用在现场快速分析检测中已经屡见不先,色谱突出的分离特点使分析准确性大大增加。本文介绍高速分离后,使用声表面波、离子迁移等检测器快速检测有毒有害气体的情况;并详细分析相关的技术概况。