發(fā)布時(shí)間：2018-05-23 15:48

  本文選題：壓電音叉 + 流體密度��； 參考：《長(zhǎng)江大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：井下油、氣、水三相混合流體密度是石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要的決策與評(píng)價(jià)參數(shù),對(duì)于地層資源和產(chǎn)層特性評(píng)價(jià)提供及時(shí)準(zhǔn)確的依據(jù)。音叉密度測(cè)井是國(guó)外近幾年興起的一種井下流體密度測(cè)量方法,它根據(jù)音叉?zhèn)鞲衅鞯闹C振頻率來(lái)反映流體密度的變化。其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面:(1)確定音叉?zhèn)鞲衅鞯闹C振頻率,從而計(jì)算被測(cè)液體密度;(2)實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)測(cè)量,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下流體動(dòng)態(tài)。針對(duì)上述問(wèn)題,論文簡(jiǎn)要介紹了單個(gè)叉體的懸臂梁等效模型,分析了引起音叉?zhèn)鞲衅髡駝?dòng)頻率變化的主要原因,研究了被測(cè)液體密度與音叉?zhèn)鞲兄C振頻率的關(guān)系,從而闡明了音叉式流體密度檢測(cè)的基本原理,在此基礎(chǔ)上,(1)根據(jù)實(shí)時(shí)在線測(cè)量的需求,提出了基于音叉?zhèn)鞲衅鏖]環(huán)自激振蕩的設(shè)計(jì)方案;(2)針對(duì)音叉?zhèn)鞲衅髋c電路板連接線的分布電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,采用了電荷放大器作為前置放大電路;(3)為了進(jìn)一步提高傳感器的抗干擾能力,在頻率跟蹤電路中加入了解鎖模塊;(4)為了減小測(cè)量誤差,采用了等精度測(cè)頻法,并在FPGA芯片中植入8051軟核,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算。最后形成了音叉密度測(cè)井儀的總體方案,并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的電子線路。采用上述方案和措施,使音叉?zhèn)鞲衅鞣直媛矢?電路抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量誤差小。通過(guò)測(cè)試,結(jié)果表明系統(tǒng)的測(cè)量精度、分辨率以及測(cè)量范圍達(dá)到了預(yù)定技術(shù)指標(biāo)的要求。綜上所述,本文的研究與工作解決了音叉密度測(cè)井儀的幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難題,開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在0-1.25g/cm3密度范圍內(nèi)有良好的分辨率和較小的測(cè)量誤差。這對(duì)于打破國(guó)外壟斷市場(chǎng),研制擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的音叉密度測(cè)井儀具有重要的意義。
[Abstract]:The density of downhole oil, gas and water three-phase mixed fluid is an important decision and evaluation parameter in the process of oil exploration and development, which provides a timely and accurate basis for the evaluation of formation resources and formation characteristics. Tuning fork density logging is a kind of downhole fluid density measurement method developed in recent years. It reflects the change of fluid density according to the resonant frequency of tuning fork sensor. The difficulty lies in the following aspects: 1) determining the resonant frequency of the tuning fork sensor, thus calculating the measured liquid density and realizing on-line continuous measurement and real-time monitoring of the downhole fluid dynamics. Aiming at the above problems, this paper briefly introduces the equivalent model of cantilever beam of a single fork, analyzes the main causes of the vibration frequency change of tuning fork sensor, and studies the relationship between the measured liquid density and the resonant frequency of tuning fork sensor. The basic principle of tuning fork type fluid density measurement is expounded, and on this basis, according to the requirement of real time on-line measurement, A design scheme of closed-loop self-excited oscillation based on tuning fork sensor is proposed. The influence of the distributed capacitance of tuning fork sensor and circuit board connection line on the detection results is discussed. In order to further improve the anti-jamming ability of the sensor, an unlocking module is added to the frequency tracking circuit. In order to reduce the measurement error, the equal precision frequency measurement method is adopted. 8051 soft core is implanted into FPGA chip to realize complex data operation. Finally, the overall scheme of tuning fork density logging tool is formed, and the corresponding electronic circuit is developed. By adopting the above scheme and measures, the tuning fork sensor has high resolution, strong circuit anti-interference ability and low measurement error. The test results show that the measurement accuracy, resolution and measurement range of the system meet the requirements of the predetermined technical indicators. To sum up, the research and work of this paper have solved several key technical problems of the tuning fork density logging tool. The developed system has good resolution and small measurement error in the range of 0-1.25g/cm3 density. This is of great significance for breaking the monopoly of foreign markets and developing a tuning fork density logging tool with independent intellectual property rights.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.83;TP212

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