隨著油田開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展,分層注水技術(shù)因其可以恢復(fù)油井壓力、提高油田采收率而廣泛應(yīng)用于各大油田。而對(duì)注水量的精確計(jì)量可以有效提高分層注水的效率,但井下溫度及壓力等環(huán)境因素會(huì)對(duì)注水量的測(cè)量產(chǎn)生影響。因此在分層注水的過(guò)程中,補(bǔ)償環(huán)境因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響以及提高對(duì)注水量的測(cè)量精度尤為重要。本文的研究工作主要包括以下幾方面:傳統(tǒng)頻差測(cè)量法將超聲波在流體內(nèi)傳播的聲速作為常量看待,忽略了因環(huán)境因素而造成的流量測(cè)量誤差。針對(duì)上述缺陷,將超聲波聲速作為變量看待,分析了各類(lèi)環(huán)境因素對(duì)聲速的影響及其對(duì)超聲波回波信號(hào)及注水量測(cè)量結(jié)果的影響。通過(guò)MATLAB對(duì)典型數(shù)據(jù)進(jìn)行了曲面擬合,建立了超聲波頻差法注水量誤差補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型�；陬l差法提出了一種考慮地層溫度和井下壓力綜合影響的注水量誤差校正方法。誤差分析表明,擬合曲面與數(shù)據(jù)高度相關(guān),整體趨勢(shì)一致,擬合效果良好。針對(duì)超聲波回波信號(hào)的處理方法,本文對(duì)比了Zoomfft算法及CZT算法等。從計(jì)算量及精度方面進(jìn)行了比較,最終采用了Zoomfft算法并應(yīng)用于實(shí)際信號(hào)處理中。設(shè)計(jì)了一套基于頻差法的注水量測(cè)量系統(tǒng),硬件系統(tǒng)包括發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生及放大電路、回波信號(hào)處理電路等,軟件系... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超聲波頻差法測(cè)量原理圖

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-2等壓條件下超聲波在水中傳輸速度與井下溫度的關(guān)系由圖2-2可知，在壓力一定時(shí)，超聲波在水中傳輸速度c與溫度t間存在非線性關(guān)系，先隨溫度的升高而加快，后隨溫度的升高而放慢。將△c帶入回波信號(hào)頻率公式(2-3)可知，回波信號(hào)的頻率會(huì)隨波速發(fā)生變化，受到井下溫度變化的影響，如式（2-10）所示：)sin("VccffTR溫溫(2-10)將△c帶入頻差公式(2-6)可得：溫cvffLTsin2(2-11)由式(2-11)可知，頻差信號(hào)的頻率會(huì)收到波速波動(dòng)的影響，二者之間呈反比關(guān)系，又因?yàn)槌暡ㄔ谒袀鬏斔俣扰c溫度間存在非線性關(guān)系，因此在溫度較低時(shí)頻差信號(hào)的頻率隨溫度的升高而減小，在溫度較高時(shí)隨溫度的升高而增大，造成頻差法流量測(cè)量誤差。如圖2-2所示，對(duì)三種壓力下的溫度-波速曲線進(jìn)行多項(xiàng)式趨勢(shì)線擬合，可以看到在三種壓力下，擬合曲線各項(xiàng)擬合系數(shù)均不相同。無(wú)法單一的將某一壓力下的溫度-波速擬合曲線作為誤差擬合標(biāo)準(zhǔn)。因此在從波速的角度對(duì)頻差法流量測(cè)量公式進(jìn)行誤差補(bǔ)償時(shí)，要綜合考慮溫度和壓力對(duì)超聲波波速產(chǎn)生的影響。才能最大限度降低環(huán)境因素對(duì)流量測(cè)量結(jié)果的影響，降低部分環(huán)境誤差，提高測(cè)量精度。2.2.2井下壓力對(duì)超聲波回波信號(hào)的影響井下壓力主要是指管道內(nèi)的壓力，這個(gè)壓力的主要來(lái)源是注水泵加壓產(chǎn)生的對(duì)流體的壓力，由上一小節(jié)可以知道在流體中，超聲波傳播速度與流體的體積彈性模量和密度

第二章基于超聲波頻差法的注水量測(cè)量原理及誤差分析13圖2-3等溫條件下超聲波在水中傳輸速度與井下壓力的關(guān)系圖由圖2-3可知，在溫度一定時(shí)，超聲波在水中波速與壓力呈正比例關(guān)系，波速隨著壓力的增加而增大。將△c帶入式（2-3）可知，回波信號(hào)的頻率會(huì)隨波速發(fā)生變化，如式（2-13）所示：)sin("VccffTR壓壓(2-13)將△c帶入式（2-6）可知，頻差信號(hào)隨著波速的增大而減小，如式（2-14）所示：壓cvffLTsin2(2-14)由式(2-14)可知，在溫度一定時(shí)頻差信號(hào)頻率會(huì)隨壓力的增大而減小，隨壓力的減小而增大，造成頻差法流量測(cè)量誤差。對(duì)三種溫度下的壓力與波速曲線進(jìn)行趨勢(shì)線擬合，可以看到在不同溫度下，擬合曲線的斜率不同，無(wú)法單一的將某一溫度下的壓力-波速擬合曲線作為誤差擬合標(biāo)準(zhǔn)。因此在從波速的角度對(duì)頻差法流量測(cè)量公式進(jìn)行誤差補(bǔ)償時(shí)，要綜合考慮溫度和壓力對(duì)超聲波波速產(chǎn)生的影響。才能最大限度降低環(huán)境因素對(duì)流量測(cè)量結(jié)果的影響，降低部分環(huán)境誤差，提高測(cè)量精度。對(duì)井下溫度與壓力造成的測(cè)量誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖⑺髁啃Ｕ椒▽?huì)在本章后節(jié)統(tǒng)一介紹。2.2.3超聲波探頭安裝方法對(duì)超聲波傳輸?shù)挠绊懗暡l差法是典型的非接觸式測(cè)量方法，即超聲波探頭是不接觸待測(cè)流體的。探頭在注水井的管壁上的安裝位置和安裝角度不同，都會(huì)對(duì)測(cè)量情況產(chǎn)生影響，下面將從安裝位置和安裝角度兩方面來(lái)簡(jiǎn)要分析。

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本文編號(hào)：3030004