摘要:文(wen)章介紹(shao)了用于(yu)注聚剖(pou)面測井(jing)的外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)
磁場解(jie)析式的(de)推導和(he)磁場仿(pang)真研究(jiu)結果。在(zai)長筒㊙️電(dian)磁🛀流💁量(liang)計的假(jia)設下,從(cong)磁偶極(ji)子的磁(ci)場理論(lun)出♈發,創(chuang)新性地(di)推👨❤️👨導出(chu)外流式(shi)電磁流(liu)量計的(de)磁場解(jie)析式。在(zai)磁場解(jie)析式的(de)基礎上(shang)🔞,利用MATLAB的(de)數值分(fen)析方法(fa)對外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)和油管(guan)所構成(cheng)的環形(xing)空間中(zhong)磁場的(de)分布情(qing)況進行(hang)仿真研(yan)究。研究(jiu)結果表(biao)✔️明,在環(huan)形空間(jian)中磁場(chang)呈規律(lü)性的對(dui)稱分布(bu),四個磁(ci)極附近(jin)磁場強(qiang)度的值(zhi)相對較(jiao)大,其它(ta)位置磁(ci)場強度(du)的值相(xiang)對較弱(ruo)🌂。
0引言
伴(ban)随着大(da)慶油田(tian)三次采(cai)油技術(shu)的不斷(duan)發展,注(zhu)聚合物(wu)🏃🏻♂️驅油技(ji)♻️術在提(ti)高原油(you)采收率(lü)方面的(de)作用日(ri)益突出(chu)，常規的(de)注人剖(pou)面監測(ce)技術已(yi)經不能(neng)滿足注(zhu)聚剖面(mian)動态監(jian)測的🛀🏻實(shi)際要👉求(qiu)。外流式(shi)電磁流(liu)量‼️計在(zai)清水💃🏻中(zhong)和以高(gao)粘度的(de)聚♌合物(wu)溶液爲(wei)介質的(de)流體中(zhong)都具有(you)良好的(de)響應規(gui)律,因此(ci)外流式(shi)電磁流(liu)量計在(zai)大慶油(you)田廣泛(fan)應用于(yu)聚合物(wu)驅注人(ren)井👨❤️👨的注(zhu)人剖面(mian)測井✏️和(he)分層流(liu)量調配(pei)。以往對(dui)電磁量(liang)計在清(qing)水和聚(ju)合物溶(rong)液中進(jin)行了大(da)量的實(shi)驗研究(jiu)[1],理論研(yan)👌究開展(zhan)的較少(shao)。文中💃詳(xiang)細推導(dao)了外流(liu)式👈電磁(ci)流量計(ji)的磁場(chang)解析式(shi)，在此基(ji)礎上應(ying)用MATLAB軟件(jian)對外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)的磁場(chang)分布進(jin)行仿真(zhen)研究。研(yan)究工作(zuo)對于外(wai)流式電(dian)磁流量(liang)計的應(ying)用以及(ji)提高油(you)田注聚(ju)開發效(xiao)果具有(you)重要⭕意(yi)義。
1外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)磁場的(de)解析式(shi)推導
外(wai)流式電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)場由四(si)個線圈(quan)構成,對(dui)于實際(ji)的線圈(quan)結構計(ji)算磁感(gan)應強度(du)B的解析(xi)式是困(kun)難的。在(zai)長簡電(dian)磁流量(liang)計(2]的假(jia)設下,可(ke)以合理(li)地将産(chan)生交變(bian)磁場的(de)四個線(xian)圈等效(xiao)爲圖1所(suo)示的四(si)個磁偶(ou)極子,位(wei)于垂直(zhi)🍓于傳感(gan)器軸向(xiang)的平面(mian)上。根據(ju)柱對稱(cheng)的假設(she),四個磁(ci)偶😍極子(zi)的磁感(gan)應強度(du)分布可(ke)以認爲(wei)是在垂(chui)直于軸(zhou)向的平(ping)面上的(de)分布。
在(zai)柱坐标(biao)系下求(qiu)解四個(ge)磁偶極(ji)子在平(ping)面上的(de)矢量磁(ci)📧位A的分(fen)布。在該(gai)平面上(shang),任意一(yi)點的矢(shi)量磁位(wei)應該爲(wei)四個磁(ci)偶極🔱子(zi)産生的(de)矢量磁(ci)位疊加(jia)，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意(yi)一點的(de)磁感應(ying)強度B由(you)下式求(qiu)得:
B=▽xA(2)
如圖(tu)1所示,四(si)個磁偶(ou)極子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的(de)位置在(zai)極坐标(biao)下分别(bie)💜表示爲(wei):
。四個磁(ci)偶極子(zi)的極矩(ju)數值相(xiang)等,其值(zhi)爲4Pm=μIS,μ爲線(xian)圈的😍磁(ci)💔導率,I爲(wei)電流強(qiang)度,s爲線(xian)圈回路(lu)的面積(ji)。Pm1和Pm3指向(xiang)徑向,Pm2和(he)Pm4指向與(yu)徑🌈向相(xiang)反。
磁偶(ou)極矩Pm1在(zai)空間任(ren)意位置(zhi)産生的(de)矢量磁(ci)位[4]A爲:
把(ba)式(4)、(5).(6).(7)帶人(ren)式(1)可以(yi)得到矢(shi)量磁位(wei)A的表達(da)式:
由式(shi)(13)可知:矢(shi)量磁位(wei)A沿柱坐(zuo)标系的(de)Z方向,是(shi)變量r,θ的(de)函數。磁(ci)感應🏃♀️強(qiang)度B由式(shi)(14)求得。
把(ba)式(14)進一(yi)步化簡(jian)求得磁(ci)感應強(qiang)度B的表(biao)達式,式(shi)(15)即🌈爲外(wai)流式⛷️電(dian)㊙️磁流量(liang)計的磁(ci)場解析(xi)式。
2外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)磁場分(fen)布的仿(pang)真
MATLAB數值(zhi)分析方(fang)法進行(hang)仿真研(yan)究的優(you)點.是:通(tong)過對公(gong)式進行(hang)🈲數學編(bian)程處理(li),可以把(ba)解析式(shi)中各變(bian)量間的(de)關系用(yong)圖形進(jin)行形象(xiang)直觀的(de)表現。
利(li)用MATLAB數值(zhi)分析方(fang)法對式(shi)(15)進行編(bian)程求解(jie),得到了(le)圖2磁場(chang)⭕矢量❓分(fen)布圖和(he)圖3磁場(chang)等值線(xian)分布圖(tu)。圖2中箭(jian)💞頭的✍️指(zhi)向代表(biao)🔅了磁感(gan)應強度(du)即磁場(chang)的方向(xiang),它是由(you)式(15)中沿(yan)e,方向(半(ban)徑方向(xiang))和沿eo方(fang)向(垂直(zhi)于半徑(jing)方向)的(de)礅感應(ying)強度共(gong)🧑🏽🤝🧑🏻同作用(yong)的🛀🏻結.果(guo)。由圖👣2可(ke)以直觀(guan)♌看出在(zai)外流式(shi)電磁流(liu)量計和(he)油管構(gou)成的環(huan)形空☀️間(jian)中磁場(chang)呈規律(lü)性的對(dui)稱分🛀🏻布(bu)。圖3中:色(se)标顔色(se)從紅色(se)變爲藍(lan)色表💜示(shi)磁場強(qiang)度由強(qiang)⛹🏻♀️逐漸變(bian)弱。由圖(tu)3可以直(zhi)觀看出(chu)在外👈流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)和油管(guan)構成💞的(de)環形空(kong)間中磁(ci)場呈🍉規(gui)律性的(de)對稱分(fen)布;在🥰四(si)個磁極(ji)附近的(de)磁場強(qiang)度的值(zhi)很大,沿(yan)着徑向(xiang)迅速衰(shuai)減。.由圖(tu)2和圖🔴3可(ke)以知道(dao):在‼️環形(xing)空間中(zhong),磁場呈(cheng)規律性(xing)的對稱(cheng)分布,四(si)個磁極(ji)附近磁(ci)♊場強度(du)的值相(xiang)對較大(da),其它🆚位(wei)置磁場(chang)強度的(de)值相對(dui)較💛弱。
3結(jie)論
(1)本文(wen)從磁偶(ou)極子的(de)磁場理(li)論出發(fa)，創新性(xing)地推導(dao)出💃🏻了外(wai)流式🛀電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)場解析(xi)式,爲進(jin)一步🙇♀️開(kai)展外流(liu)式電📧磁(ci)流量計(ji)❓的研究(jiu)奠定了(le)理論基(ji)礎。
(2)通過(guo)磁場仿(pang)真,直觀(guan)形象的(de)給出了(le)外流式(shi)電磁流(liu)量計和(he)油💃🏻管所(suo)構成的(de)環形空(kong)間中的(de)磁場分(fen)布。在環(huan)形空間(jian)中磁🌍場(chang)呈規律(lü)🐉性的對(dui)稱分布(bu)，四個磁(ci)極附近(jin)磁場強(qiang)度🔞的值(zhi)相💜對較(jiao)大💃🏻,其它(ta)位置磁(ci)場強度(du)的值相(xiang)對較弱(ruo)。
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