油气水多相流普遍存在于油田开发中后期的油井中，其流动参数的准确测量对石油生产过程控制及资源合理开发具有重要意义，但油气水多相流的复杂性和随机性致使其参数检测的难度很大。本书全面系统地介绍了油田生产测井油气水多相流电导传感技术、光纤传感技术和电磁传感技术。全书共 12 章，第 1 章介绍了油气水多相流参数检测技术的国内外研究现状，第 2～5 章介绍了电导法油气水多相流持水率和流量测量技术，第 6～8 章介绍了光纤探针油气水多相流持气率测量技术，第 9～12 章介绍了电磁法油气水多相流流量测量技术。
样章试读
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前言
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
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