摘(zhai)要:文章介紹了(le)用于注聚剖面(mian)測井的外流式(shi)電磁流量計 磁(ci)場解析式的推(tuī)導和磁場仿真(zhēn)研究結果。在長(zhang)筒電磁流量計(ji)的假設下,從磁(ci)偶極子的磁場(chang)理論出發,創新(xin)性地推導出外(wài)流式電磁流量(liang)計的磁場解析(xī)式。在磁場解析(xi)式的基礎上,利(lì)用MATLAB的數值分析(xi)方法對外流式(shi)電磁流量計和(he)油管所構成🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)環形空間中磁(cí)場的分布情況(kuàng)進行仿真研究(jiu)。研究結果表明(ming),在環形空間中(zhōng)磁場呈規律♉性(xing)的對稱分布,四(sì)個磁極附近🔞磁(cí)場強度的值相(xiang)對較大,其它位(wèi)置磁場🈲強度的(de)值相對較弱。
0引(yǐn)言
　　伴随着大慶(qìng)油田三次采油(you)技術的不斷發(fā)展,注聚合物驅(qu)油技術在提高(gao)原油采收率方(fang)面的作用日益(yi)突出，常規的注(zhù)人剖面監測技(ji)術已經不能滿(mǎn)足🥵注聚剖✌️面動(dong)态監測的實際(ji)要求。外流式電(dian)磁流量計在清(qing)水中和以高粘(zhan)度的聚㊙️合物溶(róng)液爲介質的⛷️流(liu)體中都具💛有良(liang)好的響應規律(lü),因此外流式電(dian)磁👄流量計在大(dà)慶油田廣泛應(yīng)用于聚合物驅(qu)注人井的注人(ren)剖面測井和分(fen)層流量調配。以(yǐ)往對電磁量計(ji)💃🏻在清水和聚合(hé)物🐕溶液中進行(hang)了大量的實驗(yan)研究[1],理論研🚶‍♀️究(jiū)開展的較📱少。文(wén)中詳細推導了(le)外流式😍電磁流(liu)量計的磁場解(jiě)析式，在此基礎(chu)上應用MATLAB軟件🍓對(duì)外流式電磁流(liu)量計的磁場分(fen)布進行仿真研(yan)究。研究工作對(dui)于外流式電磁(cí)流👨‍❤️‍👨量♻️計的應用(yòng)以及提高油田(tián)注聚開發效果(guo)具有重要意義(yi)。
1外流式電磁流(liu)量計磁場的解(jie)析式推導
　　外流(liu)式電磁流量計(jì)的磁場由四個(gè)線圈構成,對于(yu)實際的線圈結(jie)構計算磁感應(yīng)強度B的解析式(shì)是困難的。在長(zhǎng)簡電☔磁流🈲量計(ji)(2]的假設下,可以(yi)合理地将産生(sheng)交變磁場的四(si)個💘線圈等效爲(wèi)圖🚶‍♀️1所示的四個(gè)磁偶極子,位于(yú)垂直于傳感器(qì)軸向的平面上(shang)。根據柱對稱的(de)假設,四個磁偶(ou)極子的磁感應(yīng)強度分布📧可以(yi)認爲是在垂直(zhí)于軸向的平面(miàn)上的分布。
 
　　在柱(zhù)坐标系下求解(jiě)四個磁偶極子(zǐ)在平面上的矢(shi)量磁位A的分布(bu)。在該平面上,任(ren)意一點的矢量(liàng)磁位✏️應該爲四(sì)個磁♻️偶極子産(chan)生的矢量磁位(wèi)疊加，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意一(yi)點的磁感應強(qiáng)度B由下式求得(dé):
B=▽xA(2)
　　如圖1所示,四個(gè)磁偶極子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位(wèi)置在極坐标下(xià)分别表示爲:。四(sì)個磁偶極子的(de)極矩數值相等(děng),其值爲4Pm=μIS,μ爲線圈(quan)的磁導率,I爲電(dian)流強度,s爲線圈(quān)回路的面積。Pm1和(he)Pm3指向徑向,Pm2和Pm4指(zhǐ)向與徑🔆向相📧反(fan)。
　　磁偶極矩Pm1在空(kōng)間任意位置産(chǎn)生的矢量磁位(wei)[4]A爲:
 
　　把式(4)、(5).(6).(7)帶人式(shì)(1)可以得到矢量(liang)磁位A的表達式(shì):
 
　　由式(13)可知:矢量(liang)磁位A沿柱坐标(biāo)系的Z方向,是變(bian)量r,θ的✉️函數。磁感(gǎn)應強度B由式(14)求(qiú)得。
 
　　把式(14)進一步(bu)化簡求得磁感(gǎn)應強度B的表達(dá)式,式(15)即爲外流(liu)式電磁流量計(ji)的磁場解析式(shi)。
2外流式電磁流(liu)量計磁場分布(bù)的仿真
　　MATLAB數值分(fèn)析方法進行仿(pang)真研究的優點(dian).是:通過對公式(shi)進行📞數學編程(chéng)處理,可以把解(jiě)析式中各變量(liang)間的關☁️系用圖(tu)形進行形象直(zhi)觀的表現。
 
　　利用(yong)MATLAB數值分析方法(fa)對式(15)進行編程(chéng)求解,得到了圖(tu)2磁場矢量分布(bu)圖和圖3磁場等(deng)值線分布圖。圖(tu)2中箭頭的指向(xiang)🔱代表了磁🔴感應(yīng)☂️強度即磁場的(de)方向,它是由式(shì)(15)中沿e,方向(半徑(jing)方💁向)和沿eo方向(xiàng)(垂直于半徑方(fang)向)的礅感應強(qiang)度共同作用的(de)結.果。由圖🈲2可以(yi)直觀看出在外(wài)流⛹🏻‍♀️式電磁流量(liàng)計和油管構成(chéng)的環形空間中(zhong)磁場呈規律性(xing)的對稱分布。圖(tú)3中:色标顔色從(cong)紅色變爲藍色(sè)表示磁場強度(dù)由強逐漸變弱(ruò)。由圖3可💯以直觀(guān)看出在外流式(shi)電磁流量計和(hé)油管構成的環(huán)形空間中磁場(chang)呈規律性的對(duì)稱分布;在四個(gè)磁極附近的磁(cí)場強度的✔️值很(hen)大,沿着徑向迅(xun)速衰💋減。.由圖2和(he)圖3可以知道:在(zài)環形空間中,磁(cí)場呈規律性的(de)對稱分布,四個(gè)磁極附近磁場(chang)強度的值相對(dui)較大,其它位置(zhi)磁場強度的值(zhi)相對較弱。
 
 
3結論(lùn)
(1)本文從磁偶極(ji)子的磁場理論(lùn)出發，創新性地(di)推導出🧡了外流(liu)式⛹🏻‍♀️電磁流量計(jì)的磁場解析式(shì),爲進一步開展(zhǎn)外流式電磁流(liu)量計的研究奠(dian)定了理論基礎(chu)。
(2)通過磁場仿真(zhēn),直觀形象的給(gěi)出了外流式電(diàn)磁流量計和油(you)管所構成的環(huán)形空間中的磁(cí)場分布。在環形(xíng)空間中磁場呈(cheng)規律性的對稱(cheng)分布，四個磁極(ji)附近磁場強度(du)的值相對較大(dà),其它位置磁場(chang)強度的值相對(duì)較弱。

本文來源(yuán)于網絡,如有侵(qin)權聯系即删除(chu)！