鉆井過程中,若可實時的測量原油各項特性指標(biāo),如原油的組分含量、油氣比、粘度、密度、電阻率等,可及時得知地層原油的種類、污染程度等,進(jìn)而快速調(diào)整鉆井方案。其中,粘度和密度是原油的物理特性,對原油開采,油藏儲量估計起重要作用。傳統(tǒng)的粘度和密度測量方法雖精度高,但儀器體積大,實時性差,無法用于井下。因此,設(shè)計一種能用于井下在線測量流體粘度和密度的傳感器可有效的解決問題。目前,用于井下的粘密度傳感器,有振動弦傳感器,聲表面波傳感器和音叉?zhèn)鞲衅鳌Ｆ渲姓駝酉覀鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,能同時測量粘度和密度,聲表面波傳感器只能測量粘度和密度的乘積,音叉?zhèn)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)簡單,可同時測量粘度、密度和介電常數(shù)。音叉通常由石英晶體制成,石英音叉品質(zhì)因數(shù)高,諧振點穩(wěn)定,測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好,本文主要研究石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臏y量方法。首先,論文分析了石英晶體的物理特性,石英音叉的機(jī)械能和電能轉(zhuǎn)換模型以及石英晶體的電極設(shè)置等,并介紹了波蘭Waszczuk K等人提出的石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臏y量理論,闡述了如何通過石英音叉諧振電阻和諧振頻率的變化獲得流體的粘度和密度。本文以該理論作為基礎(chǔ),并將其應(yīng)用在油品測量領(lǐng)域。其次,論文使用石英音叉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行測量實驗,實現(xiàn)測量理論的驗證。其一,介紹了傳感器測量數(shù)據(jù)的處理方法,包括如何獲得正確的諧振電阻和諧振頻率,以及對測量數(shù)據(jù)的濾波方法。其二,用已知粘度和密度的有機(jī)物對石英音叉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定,并將標(biāo)定結(jié)果與文獻(xiàn)進(jìn)行比對,從而驗證理論的正確性。其三,探究了音叉?zhèn)鞲衅髦C振頻率與溫度的關(guān)系并分析溫度修正方法。其四,在高溫環(huán)境下測量幾種潤滑油的粘度和密度,并分析測量誤差,評估測量的效果。最后,進(jìn)行了嵌入式硬件電路設(shè)計及軟件程序設(shè)計,論文選擇矢量電流-電壓法作為音叉?zhèn)鞲衅髯杩箿y量電路的實現(xiàn)方法。本文使用STM32F103RB微控制器和AD5933阻抗測量芯片搭建阻抗測量系統(tǒng),并設(shè)計了粘度和密度測量算法程序,實現(xiàn)了方法的嵌入式移植。并對該系統(tǒng)進(jìn)行測試實驗,確定了系統(tǒng)的測量范圍以及測量精度。結(jié)合本文選用的測量方法,系統(tǒng)可實現(xiàn)單傳感器粘度和密度的同時在線測量。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP212;TE27
【部分圖文】：

圖 1-4 超聲波傳感器上安裝兩個壓電陶瓷板，在壓。另一端的音叉臂感應(yīng)聲波振蕩波信號。當(dāng)音叉被液體淹沒時[11]。該方法僅用于測量密度�，F(xiàn)場環(huán)境，測量數(shù)據(jù)可靠，應(yīng)用激勵壓電陶瓷振動接收壓電陶瓷音叉音叉圖 1-5 音叉密度計基本結(jié)構(gòu)

圖 1-4 超聲波傳感器上安裝兩個壓電陶瓷板，在壓電。另一端的音叉臂感應(yīng)聲波振蕩波信號。當(dāng)音叉被液體淹沒時，度[11]。該方法僅用于測量密度�，F(xiàn)場環(huán)境，測量數(shù)據(jù)可靠，應(yīng)用激勵壓電陶瓷振動接收壓電陶瓷音叉音叉圖 1-5 音叉密度計基本結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文度密度測量方法使用不銹鋼振動弦測量粘度或不晶體或其他壓電材料制成的壓電傳制作的傳感器探頭，不僅耐用性式傳感器，能同時進(jìn)行多參數(shù)測量量液體的物理特性。級別）諧振的 AT 切型厚度剪切模諧振器的固有頻率通常在 1MHz微天平(QCM)。QCM 利用晶體厚動。測量時傳感器僅單側(cè)與液面接體沿厚度方向運動[12]。該方法可以個參數(shù)[13]。

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本文編號：2826382