摘要:文(wén)章介紹了(le)用于注聚(jù)剖面測井(jǐng)的外流式(shì)電磁流量(liang)計
磁場解(jie)析式的推(tui)導和磁場(chang)仿真研究(jiū)結果。在長(zhang)筒電磁流(liú)☎️量計的假(jia)設下,從磁(cí)偶極子的(de)磁場理論(lùn)出發,創新(xīn)性地推導(dao)出外流式(shi)電磁流量(liàng)計的磁場(chǎng)解🏃🏻析式。在(zai)✌️磁場解析(xī)式的基礎(chu)上🛀,利用MATLAB的(de)數值分析(xi)方法對外(wài)流式電磁(ci)流量計和(hé)油👄管所構(gou)成的環形(xing)空間中磁(ci)場的分布(bu)情況進行(hang)仿真研究(jiu)。研究結果(guo)表明,在環(huan)形空間中(zhong)磁場呈規(guī)律性的對(duì)稱分布,四(sì)個磁極附(fù)近磁場強(qiáng)度的值相(xiang)對較大,其(qi)它位置磁(ci)場強度的(de)值相對較(jiao)弱。
0引言
伴(bàn)随着大慶(qìng)油田三次(ci)采油技術(shù)的不斷發(fa)展,注聚合(hé)物驅油技(ji)術在提高(gāo)原油采收(shou)率方面的(de)作用日益(yì)突出，常規(gui)的注人☔剖(pou)面監測技(jì)術已經不(bu)能滿足注(zhù)聚剖🥵面動(dòng)态☀️監測的(de)實際要求(qiu)。外流式電(dian)磁流量計(jì)在清水中(zhōng)和以高粘(zhan)度的聚合(hé)物溶液爲(wei)介質的流(liú)體中都具(ju)有良好的(de)響應規律(lü),因此外流(liú)式電磁㊙️流(liú)量計在大(da)慶油田廣(guǎng)泛應用于(yu)聚合物驅(qū)注人井的(de)注人剖面(mian)測井和分(fen)層流量調(diao)配💯。以往對(dui)電磁量計(jì)在清水和(hé)聚合物溶(róng)液中進行(hang)了大量💜的(de)實驗研究(jiū)[1],理論研究(jiū)開展的較(jiao)少。文中🐕詳(xiáng)細推導了(le)外流式電(dian)磁流量計(jì)的磁場解(jiě)析式，在此(ci)基礎上📐應(ying)用MATLAB軟件對(dui)外流式電(diàn)磁流量計(jì)的磁場分(fèn)布進行仿(pang)真研究。研(yán)究工作對(duì)于外流式(shi)電磁流量(liang)計的應用(yòng)以及提高(gāo)油田注🥰聚(jù)開發效果(guǒ)具有重要(yao)意義。
1外流(liú)式電磁流(liu)量計磁場(chang)的解析式(shi)推導
外流(liú)式電磁流(liu)量計的磁(cí)場由四個(gè)線圈構成(chéng),對于實際(jì)的線圈結(jie)構計算磁(ci)感應強度(dù)B的解析式(shi)是困難的(de)㊙️。在長簡電(dian)磁流量計(ji)(2]的假設下(xià),可以合理(lǐ)地将産生(shēng)交變磁場(chang)的四個線(xian)圈等效爲(wèi)圖1所示的(de)四個磁偶(ǒu)極子,位于(yú)垂直于傳(chuan)感器軸向(xiang)的平面上(shàng)。根據♋柱對(dui)稱的假💃🏻設(she),四個磁偶(ou)極子的磁(cí)感✉️應強度(du)分布可以(yǐ)認爲是在(zài)垂直于軸(zhou)向的平面(miàn)上的分布(bù)。
在柱坐标(biao)系下求解(jiě)四個磁偶(ǒu)極子在平(píng)面上的矢(shǐ)量🈲磁位A的(de)分布。在該(gai)平面上,任(rèn)意一點的(de)矢量磁位(wei)應該爲四(sì)個磁偶極(ji)子産生的(de)矢量磁位(wei)疊加，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任(ren)意一點的(de)磁感應強(qiáng)度B由下式(shi)求得:
B=▽xA(2)
如圖(tu)1所示,四個(ge)磁偶極子(zǐ)Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位置在(zài)極坐标下(xia)分别表示(shi)爲:
。四個磁(ci)偶極子的(de)極矩數值(zhí)相等,其值(zhi)爲4Pm=μIS,μ爲線圈(quan)的🥰磁導率(lǜ),I爲電流強(qiáng)度,s爲線圈(quan)回路的面(mian)積。Pm1和Pm3指向(xiàng)徑向,Pm2和Pm4指(zhǐ)向🥰與徑向(xiang)相反。
磁偶(ǒu)極矩Pm1在空(kōng)間任意位(wèi)置産生的(de)矢量磁位(wèi)[4]A爲:
把式(4)、(5).(6).(7)帶(dài)人式(1)可以(yǐ)得到矢量(liang)磁位A的表(biǎo)達式:
由式(shi)(13)可知:矢量(liàng)磁位A沿柱(zhù)坐标系的(de)Z方向,是變(biàn)量r,θ的♍函⭐數(shù)。磁感應強(qiang)度B由式(14)求(qiú)得。
把式(14)進(jin)一步化簡(jian)求得磁感(gan)應強度B的(de)表達式,式(shì)(15)即爲外流(liu)式🌈電磁流(liú)量計的磁(cí)場解析式(shì)。
2外流式電(diàn)磁流量計(ji)磁場分布(bu)的仿真
MATLAB數(shù)值分析方(fang)法進行仿(pang)真研究的(de)優點.是:通(tōng)過對公式(shi)🌈進🌈行數㊙️學(xué)編程處理(lǐ),可以把解(jiě)析式中各(gè)變量間的(de)關系用圖(tú)形進行形(xing)象直觀的(de)表現。
利用(yòng)MATLAB數值分析(xi)方法對式(shì)(15)進行編程(cheng)求解,得到(dào)了圖2磁場(chǎng)矢量分布(bu)圖和圖3磁(cí)場等值線(xian)分布圖。圖(tu)2中箭頭的(de)指向代表(biǎo)了磁感應(ying)強度即磁(cí)場的方向(xiang),它是由式(shi)(15)中🤞沿e,方向(xiang)🚩(半徑方向(xiang))和沿🛀eo方向(xiàng)(垂直于半(ban)徑方向)的(de)礅感應強(qiang)度共同作(zuò)用的結.果(guǒ)。由圖2可以(yi)直觀看出(chu)在外流式(shi)電磁流量(liàng)計和油管(guan)構📱成的環(huan)形空間中(zhong)磁場呈規(gui)🧡律性的對(duì)稱分布。圖(tú)3中:色标顔(yá)色從♉紅色(sè)變爲藍色(se)表示磁場(chǎng)強度由強(qiang)逐漸變弱(ruo)。由圖🥵3可以(yi)直觀看出(chū)在外📧流式(shì)電磁流量(liàng)計和油管(guan)構成的環(huan)形空間中(zhōng)磁場呈規(guī)律性的對(dui)稱分布;在(zài)四個❗磁極(ji)附近的磁(cí)場強度的(de)值很大,沿(yán)着徑向迅(xùn)速衰減。.由(yóu)圖2和圖3可(kě)以知道:在(zài)環形空間(jian)中,磁場呈(cheng)規律性的(de)對稱分布(bu),四個磁極(ji)附近🤟磁場(chǎng)強度的值(zhí)相對較大(dà),其它位置(zhi)磁場強度(dù)的值相對(dui)較弱。
3結論(lun)
(1)本文從磁(ci)偶極子的(de)磁場理論(lùn)出發，創新(xin)性地推導(dǎo)出🚶♀️了外流(liu)式電磁流(liu)量計的磁(cí)場解析式(shì),爲進一步(bù)❌開展外流(liú)式電磁流(liú)量計的研(yán)究奠定了(le)理論基礎(chǔ)。
(2)通過磁場(chǎng)仿真,直觀(guān)形象的給(gěi)出了外流(liú)式電磁流(liú)量㊙️計和🆚油(you)管所構成(cheng)的環形空(kōng)間中的磁(cí)場分布。在(zai)環形空間(jian)⛱️中磁場呈(cheng)規律性的(de)對稱分布(bù)，四個磁極(jí)附近磁場(chǎng)強度的值(zhi)相對較大(da)😄,其它位置(zhì)磁場強度(dù)✔️的值相對(duì)較弱。
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