摘(zhai)要:文章介紹了(le)用于注聚剖面(miàn)測井的外流式(shi)電磁流量計 磁(ci)場解析式的推(tui)導和磁場仿真(zhēn)研究結果。在長(zhǎng)筒電磁流量計(jì)的假設下,從磁(ci)偶極子的磁場(chang)理論出發,創新(xin)性地推🌂導出☁️外(wài)流式電磁流量(liàng)計的磁場解析(xi)式。在磁場解析(xī)式的基礎上,利(li)用MATLAB的數值分析(xī)方法對外流式(shì)電磁流量計和(hé)油管所構成的(de)環形空間中磁(cí)場的分布情況(kuang)進行仿真研究(jiū)。研究結果表明(ming),在環形空❄️間中(zhong)磁場呈規律性(xing)的對稱分布☂️,四(si)個磁極附近磁(cí)場強度的值相(xiàng)對較大🐕,其它位(wèi)置磁場強度的(de)值相對較弱。
0引(yin)言
　　伴随着大慶(qing)油田三次采油(yóu)技術的不斷發(fa)展,注聚合物驅(qu)💛油📐技術在提高(gāo)原油采收率方(fāng)面的作用日益(yi)突出，常規的✊注(zhu)人剖面監測技(ji)術已經不能滿(man)足注聚剖面動(dòng)态㊙️監測的實際(ji)要💔求。外流式電(diàn)磁流量計在清(qing)水中和以高粘(zhan)度的聚合物溶(róng)液🚶‍♀️爲介質的流(liu)體中都具🐪有良(liáng)好的響應規律(lǜ),因此㊙️外流式電(diàn)磁流量計在大(da)慶🐅油田廣泛應(ying)用于聚合物驅(qū)注人井✍️的注人(rén)剖面測井和分(fèn)層流量調配👨‍❤️‍👨。以(yi)往對電磁量計(ji)在清水和聚合(hé)物💚溶液中進行(háng)了大量的實驗(yan)研究[1],理論研🔴究(jiu)開展的較少。文(wen)中詳細推導了(le)外流式🍉電磁流(liú)量計的磁場解(jie)析式，在此基礎(chǔ)上應用MATLAB軟件對(duì)外流式電磁流(liú)量計的磁場分(fen)布進行仿真研(yán)究。研究工作對(duì)于外流式電磁(ci)流量計的應用(yòng)以及提高油田(tián)注聚開發效果(guo)具有重要意義(yi)。
1外流式電磁流(liú)量計磁場的解(jiě)析式推導
　　外流(liú)式電磁流量計(ji)的磁場由四個(ge)線圈構成,對于(yu)實際的線圈結(jie)構計算磁感應(yīng)強度B的解析式(shi)是困難的。在長(zhang)簡電磁流量計(jì)(2]的假設下,可以(yi)合理地将産生(shēng)交變磁場的四(sì)個線圈等效爲(wèi)圖1所示的四個(gè)磁偶極子🌏,位于(yú)垂直🐇于傳感器(qì)軸向的平面上(shang)。根據柱對稱的(de)假設,四個磁偶(ǒu)極子的磁感㊙️應(ying)強度分布♋可以(yi)認爲是在垂直(zhí)于軸向的平面(mian)上的分布。
 
　　在柱(zhù)坐标系下求解(jiě)四個磁偶極子(zǐ)在平面上的矢(shi)量磁位A的👈分布(bù)。在該平面上,任(rèn)意一點的矢量(liang)磁位應該爲四(si)個磁偶極🈲子産(chan)生的矢量磁位(wèi)疊加，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意一(yi)點的磁感應強(qiang)度B由下式求得(dé):
B=▽xA(2)
　　如圖1所示,四個(gè)磁偶極子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位(wèi)置在極坐标下(xia)分别表示爲:。四(si)個磁偶極子的(de)極矩數值相等(deng),其值爲4Pm=μIS,μ爲線圈(quan)的磁🈲導率,I爲電(diàn)流強度,s爲線圈(quān)回路的面積。Pm1和(he)Pm3指向徑向,Pm2和☂️Pm4指(zhǐ)向與徑♋向相🌈反(fǎn)。
　　磁偶極矩Pm1在空(kōng)間任意位置産(chan)生的矢量磁位(wèi)[4]A爲:
 
　　把式(4)、(5).(6).(7)帶人式(shì)(1)可以得到矢量(liàng)磁位A的表達式(shi):
 
　　由式(13)可知:矢量(liang)磁位A沿柱坐标(biao)系的Z方向,是變(bian)量r,θ的函數🤞。磁⭐感(gan)應強度B由式(14)求(qiú)得。
 
　　把式(14)進一步(bù)化簡求得磁感(gan)應強度B的表達(da)式,式(15)即爲外💘流(liú)😄式電磁流量計(ji)的磁場解析式(shì)。
2外流式電磁流(liu)量計磁場分布(bu)的仿真
　　MATLAB數值分(fèn)析方法進行仿(páng)真研究的優點(diǎn).是:通過對公式(shì)進行數學編程(cheng)處理,可以把解(jiě)析式中各變量(liàng)間的關系用圖(tu)形🔅進行形象直(zhi)觀的表現。
 
　　利用(yòng)MATLAB數值分析方法(fǎ)對式(15)進行編程(chéng)求解,得到了圖(tu)2磁💰場矢量分布(bù)圖和圖3磁場等(deng)值線分布圖。圖(tu)2中箭頭的㊙️指向(xiàng)代表了磁感應(yīng)強度即磁場的(de)方向,它是由式(shì)(15)中沿e,方向(半徑(jing)方向)和沿eo方向(xiàng)(垂🌈直于半徑方(fang)向)的礅感應強(qiáng)度共同作用的(de)結.果。由圖2可以(yi)直觀🤩看出在外(wai)流式電磁流量(liang)🔞計和油管構🔞成(cheng)的環形空間中(zhong)磁場呈規律性(xing)的對稱分布。圖(tu)3中:色标顔色從(cóng)紅色變爲藍色(se)表示磁場✏️強度(du)由強逐漸變弱(ruo)。由圖3可以直觀(guan)看出在外🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流式(shì)電磁流量計和(hé)油管構成的環(huán)形空間中磁場(chang)呈⭕規律性的對(duì)稱分布;在四個(ge)磁極附近的磁(ci)場🚩強度的🏃值很(hěn)大,沿着徑向迅(xun)速衰💋減。.由圖2和(hé)圖3可以知道:在(zài)環形空間中,磁(cí)場呈規律📱性的(de)對稱分布,四個(gè)磁極附近🔴磁🆚場(chang)強度的值相對(dui)較大,其它✔️位置(zhi)磁場強度的值(zhí)相對較弱。
 
 
3結論(lun)
(1)本文從磁偶極(jí)子的磁場理論(lùn)出發，創新性地(di)推導出了外流(liú)✌️式電磁流量計(ji)的磁場解析式(shi),爲進一步💚開展(zhǎn)外流式電🐕磁流(liú)🔆量計的研究奠(diàn)定了理論基礎(chǔ)。
(2)通過磁場仿真(zhēn),直觀形象的給(gei)出了外流式電(dian)磁流量計👌和油(you)管所構成的環(huan)形空間中的磁(ci)場分布。在環形(xing)空間中磁場呈(cheng)規律性的對稱(cheng)分布，四個磁極(jí)附近磁場強度(du)的值相對較大(dà),其它位置磁場(chǎng)強度的值相對(duì)較弱。

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