摘要(yao):文章介紹(shao)了用于注(zhu)聚剖面測(ce)井的外流(liu)式電磁流(liu)量計 磁場(chang)解析式的(de)推導和磁(ci)場仿真研(yan)究結果。在(zai)長筒電磁(ci)流量計的(de)假設下,從(cong)磁偶極子(zi)的磁場理(li)論出⛱️發,創(chuang)新性地推(tui)導出外流(liu)☀️式電磁流(liu)量計的磁(ci)場解析式(shi)。在磁場解(jie)析式的♊基(ji)礎上,利用(yong)MATLAB的數值分(fen)析方❓法對(dui)外流式電(dian)磁流量計(ji)和油管所(suo)構成的環(huan)形空間中(zhong)磁場的分(fen)布情況進(jin)行仿真研(yan)究。研究結(jie)果表明,在(zai)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(chang)強度的值(zhi)相對較大(da),其它位置(zhi)磁場強度(du)的值相對(dui)較弱🙇🏻。
0引言(yan)
　　伴随着大(da)慶油田三(san)次采油技(ji)術的不斷(duan)發展,注聚(ju)合物驅油(you)技術在提(ti)高原油采(cai)收率方面(mian)的作用日(ri)益突出，常(chang)🚶‍♀️規的🔴注人(ren)🚶‍♀️剖面♊監測(ce)技術已經(jing)不能滿足(zu)注聚剖面(mian)動态監測(ce)的☔實際要(yao)求。外流式(shi)電磁流量(liang)🌈計在清水(shui)中和以高(gao)粘度的聚(ju)合物溶液(ye)爲介質的(de)🏃‍♀️流體中都(dou)具有良好(hao)的響⭐應規(gui)律,因此外(wai)流式電磁(ci)🌈流量計在(zai)大🔞慶油田(tian)廣泛應用(yong)于聚合物(wu)驅注人井(jing)的注人剖(pou)🈲面測井🐉和(he)分層流量(liang)調配🏃‍♂️。以往(wang)對電磁量(liang)計在清水(shui)和聚合物(wu)🐪溶液中進(jin)行了大量(liang)的實驗研(yan)究[1],理論研(yan)究開展的(de)較少。文中(zhong)詳細推導(dao)了外流式(shi)電磁流量(liang)計的磁場(chang)解析式，在(zai)此基礎上(shang)🤞應用MATLAB軟件(jian)對外流式(shi)電🔅磁流量(liang)計的磁場(chang)分布進行(hang)仿真研究(jiu)。研究工作(zuo)對于外流(liu)式電磁流(liu)🈲量計的應(ying)用以及提(ti)高油田注(zhu)❤️聚開發效(xiao)果具有重(zhong)要意義。
1外(wai)流式電磁(ci)流量計磁(ci)場的解析(xi)式推導
　　外(wai)流式電磁(ci)流量計的(de)磁場由四(si)個線圈構(gou)成,對于實(shi)際的💰線圈(quan)結構計算(suan)磁感應強(qiang)度B的解析(xi)式是困難(nan)的。在長☀️簡(jian)電磁流🐕量(liang)計(2]的假設(she)下,可以合(he)理地将産(chan)生交變磁(ci)場的四個(ge)線圈等🤩效(xiao)爲圖1所示(shi)的四個磁(ci)偶極子,位(wei)于垂直于(yu)傳感器軸(zhou)向的平面(mian)上。根據⛹🏻‍♀️柱(zhu)對稱的假(jia)設,四個磁(ci)偶極子的(de)磁感應強(qiang)度分布❌可(ke)以認爲是(shi)在垂直于(yu)軸向的平(ping)面上的分(fen)布。
 
　　在柱坐(zuo)标系下求(qiu)解四個磁(ci)偶極子在(zai)平面上的(de)矢量磁位(wei)A的分布。在(zai)該平面上(shang),任意一點(dian)的矢量磁(ci)位應該爲(wei)四個磁偶(ou)極子産生(sheng)的矢量磁(ci)位疊加，即(ji)
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意一點(dian)的磁感應(ying)強度B由下(xia)式求得:
B=▽xA(2)
　　如(ru)圖1所示,四(si)個磁偶極(ji)子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位置(zhi)在極坐标(biao)下分别表(biao)示爲:。四個(ge)磁偶極子(zi)的極矩數(shu)值相等,其(qi)值爲4Pm=μIS,μ爲線(xian)圈的磁導(dao)率,I爲電㊙️流(liu)強度,s爲線(xian)圈回路的(de)面積。Pm1和Pm3指(zhi)向徑向,Pm2和(he)👨‍❤️‍👨Pm4指向與徑(jing)向相反。
　　磁(ci)偶極矩Pm1在(zai)空間任意(yi)位置産生(sheng)的矢量磁(ci)位[4]A爲:
 
　　把式(shi)(4)、(5).(6).(7)帶人式(1)可(ke)以得到矢(shi)量磁位A的(de)表達式:
 
　　由(you)式(13)可知:矢(shi)量磁位A沿(yan)柱坐标系(xi)的Z方向,是(shi)變量r,θ的函(han)數。磁感💚應(ying)強度B由式(shi)(14)求得。
 
　　把式(shi)(14)進一步化(hua)簡求得磁(ci)感應強度(du)B的表達式(shi),式(15)即⛹🏻‍♀️爲外(wai)流式電磁(ci)流量計的(de)磁場解析(xi)式。
2外流式(shi)電磁流量(liang)計磁場分(fen)布的仿真(zhen)
　　MATLAB數值分析(xi)方法進行(hang)仿真研究(jiu)的優點.是(shi):通過對公(gong)式進行數(shu)學編程處(chu)理,可以把(ba)解析式中(zhong)各變量間(jian)的關系用(yong)圖形🧡進行(hang)形象直觀(guan)的表現。
 
　　利(li)用MATLAB數值分(fen)析方法對(dui)式(15)進行編(bian)程求解,得(de)到了圖2磁(ci)場矢💛量分(fen)布圖和圖(tu)3磁場等值(zhi)線分布圖(tu)。圖2中箭頭(tou)的指向代(dai)表了磁感(gan)應❗強度即(ji)磁場的方(fang)向,它是由(you)式(15)中沿e,方(fang)向❓(半徑方(fang)向)和沿eo方(fang)向(垂直于(yu)半徑方向(xiang))的礅感應(ying)強度共同(tong)作用的結(jie).果。由圖2可(ke)以直觀看(kan)出在外流(liu)式電磁流(liu)量計和油(you)管構成的(de)環形空間(jian)中磁場呈(cheng)規律性的(de)對稱分布(bu)。圖3中:色标(biao)顔色從紅(hong)色變爲藍(lan)色表示磁(ci)場強度由(you)強逐漸變(bian)弱。由圖3可(ke)以直觀看(kan)出在外流(liu)式電磁流(liu)量計和油(you)管構成的(de)環形空間(jian)中磁場呈(cheng)規律性的(de)對稱分布(bu);在四個💞磁(ci)極附近的(de)磁場強度(du)的🤩值很大(da),沿着徑向(xiang)迅速衰‼️減(jian)。.由圖2和圖(tu)3可以知道(dao):在環🍉形空(kong)間中,磁場(chang)呈規律性(xing)的對稱分(fen)布,四個磁(ci)極附近磁(ci)場強度的(de)值相對較(jiao)大,其它位(wei)置磁場強(qiang)度的值相(xiang)對較弱。
 
 
3結(jie)論
(1)本文從(cong)磁偶極子(zi)的磁場理(li)論出發，創(chuang)新性地推(tui)導出👄了外(wai)‼️流式電磁(ci)流量計的(de)磁場解析(xi)式,爲進一(yi)步開展外(wai)流式電磁(ci)流量計的(de)研究奠定(ding)了理論基(ji)礎。
(2)通過磁(ci)場仿真,直(zhi)觀形象的(de)給出了外(wai)流式電磁(ci)流量計和(he)油管❄️所構(gou)成的環形(xing)空間中的(de)磁場分布(bu)。在📱環形空(kong)間🍉中磁場(chang)呈規律性(xing)的對稱分(fen)布，四個磁(ci)極附近磁(ci)場強度的(de)值相對較(jiao)大,其它位(wei)✔️置磁場強(qiang)度🍓的值相(xiang)對較弱。

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