本文關鍵詞：油氣井出砂信號檢測與處理系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 油氣井出砂 壓電陶瓷 出砂監(jiān)測 傳感器 信號處理

【摘要】：在油氣井生產(chǎn)作業(yè)過程中,由于地質(zhì)因素和開采因素等造成的油氣井出砂問題限制了油氣田生產(chǎn)率的提高。而出砂信號檢測技術(shù)的研究可以為解決這一問題提供依據(jù),使決策者在制訂油氣井生產(chǎn)計劃時有效地規(guī)避風險,提高生產(chǎn)率。通過對比國內(nèi)外的出砂信號檢測技術(shù),選擇了外置式聲波檢測法。通過多次試驗,確定了出砂信號的幅頻特性。然后根據(jù)出砂信號的特性,選用PZT-51型號的壓電陶瓷作為傳感器的敏感材料,并優(yōu)化了相關的參數(shù)。根據(jù)超聲波的傳播特性,確定了內(nèi)部聲楔的角度,研制了出砂信號檢測傳感器。為了提高出砂信號檢測系統(tǒng)的性能,研制了與傳感器匹配的硬件電路,包括阻抗變換電路,濾波和放大電路,還有數(shù)據(jù)采集電路。研究了出砂信號采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理方法,以便實時地分析計算出砂量。對整個系統(tǒng)的各個模塊進行了聯(lián)調(diào),構(gòu)建了室內(nèi)模擬實驗系統(tǒng),開展了大量的室內(nèi)實驗,包括流速設置、出砂量標定和信號檢測等。驗證了研制的傳感器和檢測電路的穩(wěn)定性、可靠性和實用性,在油田開展了實際應用,包括油井出砂、氣井出砂、氣井放噴等。結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠測量的最小砂粒直徑為0.1mm,在不同流速下的誤差為±20%以內(nèi),全系統(tǒng)在長時間工作條件下性能穩(wěn)定,有很好的實用性。
【關鍵詞】：油氣井出砂 壓電陶瓷 出砂監(jiān)測 傳感器 信號處理
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE938;TN911.23
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 研究背景及意義7-8
• 1.1.1 出砂的原因及危害7-8
• 1.1.2 防砂與出砂監(jiān)測8
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀8-9
• 1.3 論文研究方向來源及主要研究內(nèi)容9-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 第二章 油氣井出砂信號檢測理論分析12-19
• 2.1 出砂信號的產(chǎn)生12
• 2.2 理論模型的建立12-14
• 2.3 出砂信號的轉(zhuǎn)換分析14-16
• 2.4 出砂信號的幅頻特征16-18
• 2.5 本章小結(jié)18-19
• 第三章 出砂信號檢測傳感器19-31
• 3.1 傳感器內(nèi)部敏感材料的選擇19-23
• 3.2 傳感器主要性能參數(shù)23-25
• 3.2.1 測量頻率范圍24
• 3.2.2 傳感器靈敏度24-25
• 3.3 內(nèi)部敏感元件25-27
• 3.4 聲楔及其匹配層27-29
• 3.4.1 聲楔的設計27-28
• 3.4.2 匹配層的設計28-29
• 3.5 傳感器的外殼結(jié)構(gòu)29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 第四章 信號處理電路31-45
• 4.1 出砂信號檢測傳感器的等效電路31-32
• 4.2 電荷放大器32-35
• 4.3 濾波電路35-37
• 4.4 電壓放大電路37-38
• 4.5 數(shù)據(jù)采集電路38-44
• 4.5.1 FPGA控制的AD采樣電路39-41
• 4.5.2 STM32控制電路41-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 系統(tǒng)實驗45-60
• 5.1 室內(nèi)實驗45-55
• 5.1.1 室內(nèi)模擬出砂系統(tǒng)45-47
• 5.1.2 傳感器的性能測試47-49
• 5.1.3 影響測量結(jié)果的因素分析49-50
• 5.1.4 理論模型參數(shù)的討論50-51
• 5.1.5 系統(tǒng)測量誤差51-55
• 5.2 現(xiàn)場試驗55-58
• 5.2.1 第一次試驗及結(jié)論55-57
• 5.2.2 第二次試驗及結(jié)論57-58
• 5.3 本章總結(jié)58-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-61
• 6.1 完成的工作60
• 6.2 主要創(chuàng)新點60
• 6.3 對今后工作的建議60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文65-66

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本文編號：554654