基于电导法的原油含水率测量改进方法

基于电导法开展原油含水率测量具有硬件结构简单,系统稳定可靠及测量准确等特点。根据Maxwell模型原理,电导法测量原油含水率需要获知纯水相电导率。然而,开展井下实时含水率测量时,纯水相电导率无法直接测得,直接使用预设的纯水相电导率无法真实得出井下原油的实时含水率。鉴于此,本文根据原油的馏分性质,通过测量不同温度下两组油水,混合相的电导率值并进一步推导得出原油含水率表达式,规避纯水相电导率测试问题及预设纯水相电导率不精确问题,实现对现有原油含水率测量方法的改进。基于ARM Cortex M4处理器及多种传感器测量技术开展了实验研究.实验结果表明,当测量含水率大于90％的油水两相流时,误差可在２％以内。当测量纯水相矿化度在7g/L以内的油水两相流时,含水率误差基本不受矿化度影响。实验结果验证了优化方法理论的有效性,具有实际应用的可行性。     

集流型流体电容仪测量井下油水两相流的含水率

对集流型流体电容含水率计在井下油水两相流高含水时应用的可行性进行了研究。建立了泡状流、水为连续相时传感器的等效电路模型。该模型认为在泡状流、高水矿化度、水为连续相的情况下，传感器只敏感于碰撞到内电极绝缘介质层上的油滴。在通常的测量条件下，传感器仍具有较高的灵敏度。为验证理论的正确性，设计了四个静态实验，并进行了模拟井动态实验。实验结果与理论预测完全一致。     

电导法原油含水率测量传感器的模型优化与仿真

电导法原油含水率测量是基于阵列电极传感器的一种测量方法,电极系的结构与参数对传感器性能有着重要影响.拟研究电极系传感器结构的优化设计方法,在建立传感器电场分布理论模型的基础上,利用ANSYS有限元软件仿真电极系传感器不同参数下的电场分布,分析电极环宽度、激励电极对间距、测量电极间距等参数对传感器性能的影响.依据仿真结果,确定传感器的优化参数,并对传感器进行了灵敏度的模拟测试,测试结果显示:传感器灵敏度仿真结果与实际测试结果一致性较好;在高含水(大于85%)的油水两相流含水率测试精度可达3%.测试结果验证了传感器理论和仿真分析方法的有效性,为优化设计传感器提供一种有效的方法.     

矿化度对微波含水率传感器测量精度影响的研究

原油含水率是石油生产中的重要数据,是计量油井产量,评价油藏的开采价值、采出程度及制定开采方案的重要指标。相移法微波含水率检测传感器利用不同的原油和水介电常数来检测含水率。而矿化度对相移法微波含水率检测传感器的精度有直接的影响。针对硫酸锶、碳酸钙、硫酸钡三种矿化度组分,采用单因素试验方法,研究不同矿化度对相移法微波含水率检测传感器测量精度的影响。运用MATLAB分析数据,拟合出相应变化曲线方程,得出矿化度对原油含水率检测精度影响的规律,并对检测结果加以修正,提高了相移法微波含水率检测传感器测量精度。试验结果表明,相移法微波含水率检测传感器测量精度提高至3%,为提高运用微波相移法测量原油含水率精度提供了试验与理论依据。     

基于电容层析成像技术的两相流可视化测量仪器

针对油水两相流参数测量问题,依据二重积分微元原理建立了油水两相流分布信息的数学模型,采用一种具有抗杂散电容的测量电路和80C32单片机完成了极板间电容的测量和采集系统的控制,组建了一套8电极油水两相流电容层析成像测量系统,系统采用了自适应阈值的图像重建的方法完成了油水两相流的截面图像的重建和油水两相流含水率的计算,其重建精度在1%左右,满足了油水两相流流型识别的要求,为油水两相流参数的可视化测量提供一种新方法.     

水平油水两相流测井仪器测量通道内流型识别

水平井产出剖面测井中集流型仪器内油水两相流流型通常呈复杂多态性,正确认识流型演化规律有助于井下流量测量精度提高．在油水两相流流动环路中采集电导及电容传感器波动信号的基础上,基于非线性时间序列递归图纹理分析方法,对集流型仪器内油水两相流流型特征进行了表征,研究发现：在不同流量及含水率下,递归图纹理特征与流型之间具有较好的对应关系,可通过递归图纹理特征有效识别水平油水两相流流型．     

RBF神经网络在油水两相流含率超声测量中的应用

介绍了一种油水两相流含率测量新方法——超声散射法．该方法利用超声波散射效应测量流体中的分相含率，通过非集流方式，在基本不改变流体流动状态的情况下实现油水两相含水率的测量．动态实验结果表明，该方法在油水两相条件下，可以实现分相的测量．但由于受流型、油泡直径及吸收系数等因素的非线性影响，使得测量模型难于建立．文章通过构建RBF神经网络，对含水率进行预测，提高了含水率测量精度．     

微波透射法测量含水率的研究

基于微波透射法,设计了一套液液两相流(其中一相为水)的中高含水率测量系统,该系统与现有方法不同之处在于系统中设计的传感器减小了干扰效应,适于测量中高含水率液液两相流.根据测量介质合理选择测量频率,对实验数据曲线拟合,获得测量经验公式.实验结果表明:设计的装置可对含水率为30%～75%的液液两相流进行有效测量;采用测量经验公式,其测量精度高于5%.     

基于介电常数法的高精度油品含水率检测仪

油品含水率影响潜艇和飞机等装备的液压系统、燃油系统、滑油系统的可靠性和安全性,要求含水率小于0.01%。基于介电常数法建立了采集油水混合乳液介电常数变化的电容传感器的数学模型,并经过温度补偿修正。采用S3C2410ARM9作为控制核心,以WinCE作为操作系统管理多个任务,通过AD7745实现介电常数与电容量的数字转换,设计实现了0.01级精度的油品含水率检测仪。实验表明:在-5℃~60℃温度条件下和0~0.35%含水率范围内,润滑油和轻质成品油的含水率精度达到了0.01,且具有重复性好、可靠性高、设备简单等优点。可应用在舰艇、电力、航空航天等对油品含水率要求严格的领域,以保证装备的可靠性和安全性。     

油水混合物含水率在线检测技术最新研究进展

综述了基于油水物性机理、多维回归分析、多传感器信息融合、神经网络人工智能、电容层析成像、油水模态辨识等方法的含水率在线检测技术研究进展,剖析了影响原油含水率测量精度的多种因素,指出了原油含水率在线检测技术的发展趋势。     

基于混合专家网络的智能检测系统

为解决原油含水率测量中存在的问题,提出一种基于多传感器技术的智能检测系统,对原油的水分、温度、水矿化度进行检测,并采用混合专家网络对多传感器信息进行智能融合处理,以提高含水率的检测精度。在提出的混合专家网络中,采用了专家决策、多神经网络集成等先进技术,且专家子网络采用LM算法和最优停止法相结合以确定网络最佳权值,提高模型的泛化能力。仿真结果表明:该混合专家网络模型在原油含水率测量系统中取得很好的应用效果,获得较高的测量精度。     

射频法原油含水率测量中的幅度检波方法分析

原油含水率的测量是监测油井储层特性和评价强化开采的重要参数,也是油井生产的重要参数。射频法测量原油含水率是根据不同比例的含水原油呈现出不同的介电损耗,不同的介电损耗对射频信号幅度产生不同程度的衰减。为此本文提出接收天线与发射天线共同作用的双天线结构模型,推导了不同比例含水原油中接收天线上电压幅度值。测试结果显示：理论推导的电压幅度值与实际测得的电压幅度值一致性较好;且双天线结构相比传统的单根天线或单个检测电阻具有更明显的区分度。双天线上电压经幅度检测模块解调成直流电压,双天线结构含水率测量范围为0%～100%,测量误差在0.88%以内。     

Dielectric Properties of Saline Soil and an Improved Dielectric Model

The measurement and analysis of the dielectric constant of soil samples with different moisture and salinity are achieved based control experiment. The saturation is introduced to the dielectric model of salinity soil to improve simulation accuracy by taking the Stogryn model and the influence of soil solution ion concentration, conductivity, moisture content, and salt content for dielectric constant imaginary part into consideration. The results indicate that the soil salt content has little influence on both real part and imaginary part of dielectric constant when soil volumetric moisture content is low, while soil volumetric moisture content is high, the real part of the dielectric constant decreases with the increase of soil salt content, and the imaginary part of the dielectric constant increases. The improved dielectric model of salinity soil can well reveal the changes of dielectric constant, and it is also having a great effect in Baiyin soil samples. That is to say, the improved dielectric model can apply to different soil types.     

盐渍土介电特性及模型改进研究

基于控制试验对配制的具有不同含水量和含盐量的土壤样本进行介电特征量测和分析,同时结合Stogryn盐水介电模型和土壤溶液离子浓度、电导率、含水量和含盐量等参数对介电常数虚部的影响,将饱和度这个关键参量引入盐渍土介电模型中,提高盐渍土介电模型模拟精度。结果表明：①当土壤体积含水量较低时,土壤含盐量对介电常数的实部和虚部均未产生明显的作用。当土壤体积含水量较高时,介电常数实部则随着土壤含盐量的增加呈逐渐下降趋势,介电常数虚部以增加态势为主;②修正后的盐渍土介电模型可以较好地刻画介电常数变化特征。此外,将修正后的模型在白银采样点进行验证,同样取得较好的模拟结果,表明修正后的盐渍土介电模型对不同土壤类型具有一定的适用性。     

电容式传感器测量油品中水的体积分数之新方法

提出了一种采用电容式传感器测量油品中水的体积分数的新方法,运用油品中水的体积分数的不同引起油水混合物的介电常数的变化原理设计相应的电容式传感器,传感器调理电路中运用最新集成电容/电压转换芯片XE2004,有效的消除了电路中的引线电缆的分部电容的影响。实验结果表明:当电容式传感器结构一定时,该方法能够较好的克服寄生电容及环境对电容式传感器的干扰,以较高的精度实现油品中水的体积分数的在线测量。     

基于介电常数温变特性的食用油品质机理研究

食用油在高温煎炸过程中会生成有害物质,对身体健康及食品安全产生影响.根据食用油温度变化对其介电常数的影响,设计基于介电常数温变特性的食用油品质分析系统.在电容传感器探头设计中,采用等位环和驱动电缆技术来避免边缘电场的影响和寄生电容的产生.文中对3种食用油在32 ℃~150 ℃下进行加热检测,并对测量数据进行拟合分析,结果表明:3种被测食用油在不同温度下呈现不同介电特性,可用于分析和评价食用油的质量.     

基于多传感器信息融合的油品水分检测系统

在油品含水量智能检测系统中，基于水的介电常数远远大于油的介电常数，因而两者所呈现的射频阻抗特性不相同的原理，使用了射频电容传感器，但在测试过程中发现传感器的输出不但决定于含水量一个参量，环境温度发生变化时系统的输出值也会发生变化，即系统对温度存在交叉灵敏度，从而影响系统性能和测量准确度，因此在油品含水量智能检测系统中，通过对温度和水分两个参量进行监测，并采用多传感器信息融合技术对传感器输入信息温度和水分，输出信息温度电压和水分电压进行融合处理以提高目标参量的测量准确度和测量系统的温度稳定性。     

电磁相关法流量测量传感器检测电极距离研究

多相流流量测量在工业生产与科学研究中有着广泛的应用。针对石油生产测井狭小空间环境下的油气水多相流流量测量问题,提出了一种能扩大生产测井中多相流油气含率的量程范围并提高流量测量精度,且具有连续测量、无放射性、低成本等优点的油气水多相流电磁相关法流量测量传感器。电磁相关法流量测量传感器两对检测电极之间的距离设计是该类传感器设计的关键技术之一,通过传感器内部虚电流及其敏感场的仿真研究与分析,为电磁相关法流量测量传感器的两对检测电极之间的距离设计提供帮助,以促进新型多相流流量仪表的发展。     

Comparative Analysis of Soil Water and Salt Dielectric Model

The soil dielectric constant，the basis of the microwave remote sensing inversion of soil water and salt，is one of the main parameters of microwave remote sensing research.It is very important to select the high precision soil water and salt dielectric model to improve the precision of soil water and salt inversion.However，the existing soil water and salt model still can’t quantitatively describe the effect of salt factor on soil permittivity.This paper simulates the complex permittivity of different texture，water content and salinity wet soil by Dobson model，Dobson\|S model，GRMDM model，HQR model and WYR model at L，Cand X bands when soil temperature equal 25 ℃.Comparison and analysis the simulation values with measured values by microwave vector network analyzer.The results show：(1)Dobson model and GRMDM model can accurately simulate the real part of dielectric constant of non\|saline soil，while the stimulated values of imaginary part is less than the measured values;(2)Dobson\|S model can well simulate the real part of the dielectric constant of saline soil，at L，C\nd Xbands the correlation coefficient R equal 0.97，the RMSE is less than 2.10.But for the imaginary part of the dielectric constant of saline soil，the Dobson\|S model，HQR model and WYR model with different simulation accuracy，when soil water content different.This study would benefit the choice of a suitable soil dielectric model for soil moisture and salinity retrieval.     

一种润滑油污染度检测传感器的仿真设计

针对润滑油中金属磨粒的数量是引起润滑油裂变的重要原因,设计并仿真了润滑油介电常数检测传感器,研究了润滑油中磨粒数量对介电常数的影响。利用ANSYS有限元工具仿真出润滑油中磨粒含量引起的介电常数变化,优化了传感器结构参数。润滑油中磨粒含量由0.1%变化到0.5%时该传感器输出电容值变化量约为2 pF,并且电容变化量与磨粒含量呈线性关系,因此,可通过检测润滑油介电常数的变化来确定润滑油劣化度。