智能封堵器管内外双向通信系统设计与实现

智能封堵器管内外双向通信系统是封堵器实现智能化的关键。为了解决封堵器通信系统的通信难题,打破国外技术封锁,以ELF电磁波为通信载体,完成了智能封堵器管内外双向通信系统总体结构设计,并结合自行设计的智能封堵器样机,完成了通信码和整个通信系统管内外通信实现流程的设计。同时模拟智能封堵器真实作业过程搭建了试验平台。试验结果表明:所设计的智能封堵器管内外双向通信系统可以很好地实现对智能封堵器的通信,通信距离沿管线方向达到4.8 m,满足实际作业要求;ELF电磁信号的衰减与接收距离的三次方成反比,20 Hz的ELF电磁信号穿透能力比30 Hz的ELF电磁信号穿透能力强。所得结论可为智能封堵器管内外双向通信系统的设计和优化提供参考。     

一种井中电磁波CT场源的时域特性分析

电磁波CT场源性直接影响到穿透深度、成像分辨率的效果。设计了一种LRC电路控制的瞬变垂直偶极子场源,该场源可通过线路中的电阻调节其振荡频率和衰减速率,以获取能量高、穿透能力强的时域电磁波信号。理论分析与计算结果表明,接收波形随距离衰减的程度远大于随电阻率减小而衰减的程度;当观测距离大到一定程度或电阻率小到一定值时,记录的时域波形近似为源信号的包络线,相对简单,易于测量其峰值旅行时,从而达到高分辨率成像目的。     

油田管道超声波除垢技术实验研究

目前油田管道的结垢问题已经严重影响到油田的正常生产运行,超声波除垢技术作为一种新型物理除垢技术越来越受到重视。为了深入研究超声波对油田管道除垢的效果,设计了一套超声波除垢装置,分别进行了20、28、68、120 k Hz四种频率下的超声波除垢模拟实验。针对碳酸钙垢,超声波频率为28 k Hz时除垢效果最佳;超声波作用时间为5 min时除垢效果和经济效益最佳,垢质晶体形成能力较弱;超声波作用周期为12 h时,除垢能力较强。通过对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等四种常见的无机垢进行超声波除垢实验并对比,发现超声波对于硫酸钙垢的除垢效果最好。     

电磁波衰减系数特性分析

为了探索勘探深度大且分辨率高的电磁勘探技术,采用数值计算的方法研究了电磁波在1~1015Hz整个波谱范围内的衰减规律。计算了多种模型下,电磁波衰减系数的频率响应曲线,得到了电阻率分别为50、100、150、200、250、300、350、400、450、500Ω·m共10条曲线。这些曲线共同揭示了一个规律,从低频到高频,衰减系数随频率的增大而急剧增大;到一定频率后,波衰减系数趋于稳定;频率增大到某个阀值后,衰减系数急剧下降。在任意给定的电阻率下,频率超过某一阀值频率后,电磁波呈慢衰减或基本不衰减特性。因此,大于阀值的高频电磁波可进行大深度高分辨率勘探。     

影响地质雷达工作的因素分析

广泛用于工程勘查、水文调查、考古探测领域的地质雷达技术日趋成熟.针对不同的勘察目标、不同的地下介质,科学地设计其探测深度和分辨率是技术应用的关键.为此,必须分析、掌握雷达工作的三个重要参数:环境电导率、介电常数和探测频率.环境电导率σ是表征介质导电能力的参数,它决定了电磁波在介质中的穿透深度,其穿透深度随电导率的增加而减小,并与土壤中的含水量有密切的关系;当σ＜10-7S/m,并满足介电极限条件时,电磁波衰减小,最适宜发挥地质雷达应用效果.介电常数是影响应用效果的另一个重要因素,高频电磁波在介质中的传播速度主要取决于介质的相对介电常数,而反射信号的强弱取决于介电常数的差异.探测频率不但是制约探测深度的一个关键因素,同时也决定了探测的分辨率;探测频率越高,探测深度越浅,探测的垂直分辨率和水平分辨率越高.     

集流微波含水率仪在油气井测试中的应用

微波含水率仪是利用高频电磁波的谐振状态来测量含水率的。高频电磁波在含水原油中传播时,其波长随含水率的不同而不同,并引起谐振回路频率的变化,从而导致谐振回路和晶振电路之间的谐振状态发生变化。当介质为纯水时,谐振回路的固有频率与晶振电路发出的电磁波频率相等,这时,电磁波在回路中引起谐振,检波后,输出的电压值较高。当探头周围介质为纯油时,谐振回路的固有频率与电磁波的频率相差较大,回路处于失谐状态,检波后,输出电压较低。当探头周围的介质为油水混合物时,电磁波     

某大型离心压缩机出口管道的阻尼减振器应用总结

某企业离心式压缩机出口管道振动剧烈,现场振动测量发现管道最大振动加速度高达185.84 m/s²,利用颗粒碰撞阻尼技术对出口管道进行了减振应用。对管道振动原因进行了分析,运用ANSYS有限元分析软件对管道模态分析,发现第2阶模态频率13.195 Hz与实测激振频率13 Hz几乎一致,得出管道剧烈振动原因是由于管道机械固有频率与激振频率相近,发生共振。运用EDEM离散元分析软件探究颗粒阻尼器最优减振方案,计算得出填充率选择50%时结构耗能速率最大,减振效果最好。选择粒径20 mm,填充率50%的减振方案,现场安装后,振动加速度从185.84 m/s²降至50.549 m/s²,最大降幅72.80%,其他位置平均降幅在65%以上,管道振动明显得到抑制,压缩机出口管道的安全得到保障。     

过金属套管电磁响应的频率特征研究

在有金属套管的井中通过测量电磁响应的方法获取套管外地层电阻率时,电磁信号的频率至关重要.采用解析法正演计算了在不同频率的源信号激励下金属套管外的电磁响应,分析得出发射源频率约在126Hz时可以获得最佳观测信号.为了验证计算的结果,利用实验室模拟装置进行了实验室物理模拟,结果验证了计算结果的正确性.研究结果也表明,采用最佳频率激励的电磁场能穿透金属套管并产生随地层电阻率变化的电磁响应.     

井下短程通信载波频率的研究

井下短程通信是以电磁波为载体,来实现旋转导向钻井系统中稳定平台与钻井工具之间数据传送的。由于井下电磁波传播介质为导电介质,高频电磁波在电介质中传播时衰减很快,所以应选择低频电磁波,而频率太低又会影响通信距离,所以选择合适的电磁波频率,对井下短程通信来说至关重要。文章主要通过对经典麦克斯韦电磁理论的分析,结合井下实际情况,找到适合在井下环境传输的载波频率,使通信效果满足要求。     

海底管道悬空锤击内检测方法及振动信号分析

敷设在海床的油气管道可能会在洋流冲刷、地质运移等多种因素的影响下出现管道局部悬空现象，海底管道悬空会严重威胁油气输送安全。为有效检测管道悬空状态，提出了一种基于锤击检测法的海底管道悬空内检测器设计方案；结合MSC/Adams动力学仿真软件，采集经内检测器主动锤击激励管道内壁后不同敷设状况管段的振动响应信号，对采集的振动响应信号分别进行基于短时傅里叶变换(STFT)、频率切片小波变换(FSWT)和改进希尔伯特黄变换(HHT)时频分析，结合3种时频分析结果建立了管道悬空内检测效果评价指标。研究结果表明：经力锤激励后，管道振动响应信号整体幅值主要集中在50～120 Hz范围内，峰值频率主要集中在80 Hz左右；不同悬空状态下的管段振动响应信号幅值存在明显差别，越接近悬空管段中心位置，振动响应信号峰值频率对应的幅值越大；基于锤击法的管道悬空内检测器在仿真模拟环境中可有效辨别管道悬空状态。研究结果可为锤击内检测法应用于海底管道悬空状态内检测提供指导。     

管道轴向导波检测技术

为了推动管道轴向导波检测技术的发展,介绍了电磁超声导波检测技术在圆柱管道检测方面的应用,在近年来管道轴向导波检测技术研究的基础上,对管道轴向导波检测技术做了系统的阐述,重点分析了轴向导波的频散特性,以及近年来采用电磁超声传感器激发轴向导波的基本原理和设计方法,指出扭转导波无频散的特性在检测上具有重要意义。最后提出了管道轴向导波无损检测技术目前存在的问题及进一步的研究发展方向。     

油气管道电磁超声法检测的信号处理

为从油气管道电磁超声检测的反射信号中提取出有用信息采用了新的时域分析技术进行电磁超声反射信号的处理。对该算法进行了数学推导,数学仿真试验证明,该算法具有高的抗干扰性。当设置的初始频率偏离输入信号频率20%时,输出信号仍可以正常收敛。实际信号处理表明,该方法可以明显地降低电磁超声回波信号的噪声,有助于提高电磁超声管道检测器的测量精度。     

消除50 Hz干扰波的地震资料处理新方法

目前,大庆地区高分辨率地震采集资料的主频范围主要为40－60Hz,而50Hz工业电简谐波与有效信号的主要频段重叠,严重影响地震信号的保真度,使得易除单炮记录中50Hz干扰波成为地震资料处理中不容忽视的问题。为此,提出一种崭新的处理思路及实现方法,即根据50Hz信号具有固定频率和初相位的简谐振动及振幅特性,采用互相关原理检测并剔除50Hz干扰波。该方法的优点是在消除50Hz干扰波的过程中保证有效信号不受影响,进而极大地提高了地震信号的保真度,为地震储层预测奠定了基础。     

套管井电磁测井技术及套管影响规律研究

对套管井中发射线圈与接收线罔在轴向排列条件下,发射线圈通以交变电流时,接收线圈上的电磁场响应进行了数值模拟.确定了发射电流频率的最大值,并分析了套管厚度及磁导率等参数对接收线圈中感应电动势幅值的影响规律.数值计算结果表明,当发射电流频率高于200 Hz时,套管中的电磁场几乎完全被套管吸收,电磁波信号无法穿过套管进入地层;当套管厚度在4～7 mm范围内变化时,接收信号幅值较强;随着套管相对磁导率的增加接收信号幅值单调下降.研究结论可为普通井或套管井电磁测井解释及电磁测井仪器的研制提供理论依据.     

金属套管对井间电磁测井的影响

以电磁场理论为基础 ,导出了过套管进行井间电磁测井问题的理论公式 ,并用低频电磁波进行了数值模拟 ,分析了套管对井间电磁测井的影响。结果表明 ,用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间电磁测井仪器的研制、井间电磁层析成像技术及测井解释提供理论依据     

变频电磁场除防垢装置在CB11A井组平台上的试验

埕岛油田采用注水开发工艺,油井结垢严重影响生产。介绍了磁阻垢除垢、超声波阻垢除垢及变频电磁场阻垢除垢的原理。提出采用变频电磁场来阻垢、除垢,并开发了一套适合现场使用的装置。现场试验表明：该装置可有效防止注水系统结垢,对含水量较高的输油管线也有阻垢、除垢的作用,效果可以延伸到油水分离罐、除油器以及污水罐。采用该技术可极大降低管线中加阻垢剂的药量,避免因清洗结垢管线而停产,节约生产成本,减少二次污染。     

大埋深油气管道防腐层破损检测技术研究

为了解决大埋深油气管道由于表面的腐蚀和破损对管道安全、高效、持续的运输造成的不利影响,针对大埋深管道进行防腐层破损检测研究。利用电磁波衰减的理论研究,对大埋深管道检测防腐层破损处的变化规律进行了分析;采用Comsol软件建立了相应的三维埋地管道仿真模型,模拟管道防腐层破损检测研究;通过对仿真模型的分析,得出了在不同埋深情况下、不同防腐层破损面积、不同频率的对应结果;研究确定了埋地管道防腐层更容易出现破损的位置。      

输气管道泄漏声源特性及其变化规律

泄漏声源基本特征及变化规律是声波传播研究的基础,对泄漏信号预处理、特征准确提取及泄漏识别算法改进具有重要意义。为此,以输气管道泄漏喷注产生的声源为研究对象,基于气动声学理论推导泄漏喷注流场中的声源项构成,建立了泄漏声源区域三维仿真模型,基于M?hring声类比提取高马赫数和高雷诺数流场中的等效声源,采用气动噪声混合数值模型进行仿真。分析过程中提取了不同条件下(压力及泄漏孔径)泄漏声源的质点最大速率和平均速率、声压级及声功率级等基本特征参数,并利用管道泄漏模拟测试平台进行验证,明确了泄漏声源基本特征及其变化规律。研究结果表明:(1)泄漏喷注噪声主要是由气体高速喷射湍流和气固耦合引起的,声源以四极子和偶极子为主;(2)针对管道运行压力和泄漏孔径,得出了泄漏声源基本特征参数的变化规律;(3)泄漏产生的能量集中于低频部分,各频段(小于等于200 Hz)能量分布分析结果表明0~20 Hz能量比大于等于0.81,无泄漏及正常输送条件下能量分布趋于平均,可作为泄漏识别的特征指标。     

多相流动电磁波成像测井基础研究

研究多相流动电磁波成像测井要涉及到两个物理基础问题 :一是油井中电磁波的传播特性 ,二是油井中流体介质的电磁性质。首先 ,采用场分析的方法 ,分析井内套管和流体介质对电磁波传播的影响。油井内的套管是钢铁质圆管 ,对电磁波的传播将产生限制和引导作用 ;油井内流体介质的电性质将决定导波的传播常数 ,影响电磁场在井的轴向上和横向上的分布状态和波的传播特性。通过研究提出了由于井内流体为有耗媒质 ,油井构成的导波系统不同于一般的圆波导 ,可以传播高频或低频电磁波的新观点。其次 ,从物理机理出发 ,对油、气与水的介电特性和导电特性差异进行分析 ,指出油井内混合流体的电性质不仅与各相流体的电性参数有关 ,而且与流体的流动速度、各相含量、分布状态以及测量电磁场有关。研究结果不仅论证了电磁波成像测井具有坚实的物理基础 ,而且明确了正确测量和显示井内流体流动截面必须合理选择电磁波的工作模式和频率。     

高频电磁加热稠油储层温度分布及其影响因素分析

为了准确分析高频电磁加热过程中影响稠油储层温度分布的因素,以电磁场和传热理论为基础,考虑稠油储层电导率、相对介电常数随频率变化,导热系数、比热容随温度变化的实际情况,建立了描述储层性质动态变化的数学模型,并采用多物理场模拟软件COMSOL求解数学模型,采用对比法分析了不同因素对温度分布的影响规律。计算分析发现:电磁波功率的提高有助于增大储层加热深度;较大的电磁波频率可引起波源附近储层温度升高,但温度随深度增大急剧下降;考虑储层性质动态变化时计算出的温度分布,与假设储层性质恒定时的计算结果存在差异;在一定变化范围内,储层温度值随相对介电常数和电导率增大而增大。研究结果表明,储层性质、电磁波功率和频率对储层的温度分布有明显影响,建立的考虑储层性质动态变化的数学模型为高频电磁加热稠油技术的现场应用提供了理论依据。