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《浙江大学》 2006年
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基于GMM的低频大功率井下声发生器的应用基础研究

李明范  
【摘要】:针对采用声波技术提高进入开发中后期的高含水油田的原油采收率,在充分分析国内外对声波采油机理的研究以及当前声波采油设备存在的不足和发展方向的基础上,本文将超磁致伸缩致动器的低频大功率特性和弯张换能器体积紧凑、在较低频率上实现大功率声辐射的优势相结合,设计了一种外部驱动弯张声辐射器的新型井下声源——低频大功率井下声发生器系统,并进行了相关基础研究如下: 1.根据油田的储层资料,基于多相介质的渗流物理模型,研究了声波在储层介质中的能量传播规律,进行了工程算例的理论计算,确定了声发生器的系统总体设计要求和主要设计参数; 2.设计了外部驱动的弯张声辐射器结构,避免了安装空间对功能材料的体积约束和工作深度对功能材料元件的预应力影响;对声辐射器的振动特性分析表明:具有初始曲率的辐射板能实现运动的有效放大,在轴向简谐力作用下声辐射器的参数振动存在着运动稳定区,分析结果为系统激振源的性能指标确定了设计要求; 3.通过对功能材料特性进行对比分析,本文选用了GMM研制直动式GMA,分析了GMA的性能影响因素并通过实验确定了最优参数值,进行了GMM棒结构确定,预应力机构设计、电气设计、磁路设计、散热措施和机械传递机构设计等相关研究; 4.通过对声发生器系统的合理简化和边界条件确定,建立了系统的电-机-声转换模型,基于GMM棒的纵向磁机耦合压磁方程,推导了励磁线圈和GMM棒的电-机耦合关系,分析了系统各部分的运动关系,绘制了GMM棒磁致伸缩力、空载GMA机械输出和声发生器系统输出的传递函数图,并对影响系统动态性能的几个关键参数进行了仿真分析; 5.搭建了基于Labview虚拟仪器的综合实验测试平台,对本文研制的声发生器原型系统性能进行了实验测试与仿真对比研究。 本文的研究为用于声波采油的新型低频大功率井下声发生器的研制奠定了基础,对超磁致伸缩材料的产业应用和低频大功率声发生器在相关领域中的发展具有重要的参考价值。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TE931.2

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【参考文献】
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