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《西安石油大学》 2020年
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基于磁声耦合的油水两相流参数测量方法研究

陈凯莉  
【摘要】:在石油开采和运输过程中,油水两相流是管道流体的主要存在形式,其中含水相率和流速是表征两相流特性的重要指标之一,尤其是含水率的准确测量结果直接影响到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、冶炼等各个环节,也是石油工业设备正确设计和安全高效运行的重要保证。因此,探索油水两相流参数测量的新方法,提高含水率测量的精度,具有重要研究价值和现实意义。本文在分析现有油水两相流参数测量方法不足的基础上,提出了基于磁声耦合的油水两相流含水率参数测量的新方法。磁声耦合技术在生物医学领域是研究热点,但在油水两相流参数测量方面还是空白。文中分析了感应式和注入式磁声耦合技术的工作原理和适用性,重点探究感应式磁声耦合作用油水两相流激励声信号的机理,建立了激励声信号与油水两相流电导率之间的数学模型,构建了两种测量结构模型,并借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对两种结构模型进行仿真,对比仿真结果,选出更优的结构,并进行稳恒磁场、交变磁场、结构参数的优化研究。同时还研究了湿式超声波流量计流速测量原理,研制了磁声耦合交变磁场的激励源。最后,根据理论研究和仿真结果,搭建室内实验平台。本文探索磁声耦合技术用于油水两相流参数测量并开展了一些创新性的工作,对后续实验研究奠定了基础。
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