摘要:文(wen)章介紹了(le)用于注聚(ju)剖面測井(jǐng)的外流式(shì)電磁流量(liang)計 磁場解(jie)析式的推(tui)導和磁場(chang)仿真研究(jiu)結果。在長(zhǎng)筒電磁流(liú)♍量✉️計🥰的假(jia)設下,從磁(ci)偶極子的(de)磁場理論(lun)出✨發,創新(xīn)性地推導(dǎo)出外流式(shi)電磁流量(liàng)計的磁場(chang)解析式。在(zai)磁場解🈲析(xi)式的基礎(chǔ)上㊙️,利用MATLAB的(de)💛數值分析(xi)方法對外(wai)流式電磁(ci)流量計和(he)油管所構(gou)成的環形(xíng)空間中磁(ci)場的分布(bu)情況進💯行(hang)仿真研究(jiu)。研究結果(guǒ)表明,在環(huán)形空間中(zhong)磁場呈規(gui)律性的對(duì)稱分布㊙️,四(si)個磁極附(fu)近磁場強(qiáng)度的值‼️相(xiàng)對較大,其(qí)它位置磁(cí)場強度的(de)值相對較(jiào)弱。
0引言
　　伴(ban)随着大慶(qing)油田三次(ci)采油技術(shù)的不斷發(fa)展,注聚🛀🏻合(he)物✏️驅油技(ji)術在提高(gao)原油采收(shou)率方面的(de)作用日🈲益(yi)突出，常🎯規(gui)的注人剖(pōu)面監測技(jì)術已經不(bu)能滿足注(zhù)聚剖面動(dòng)态監測的(de)實際要求(qiu)。外流式電(diàn)磁流量計(jì)在清水中(zhōng)和以高粘(zhān)度的聚合(he)物溶液爲(wei)介質的流(liú)體中都具(jù)有良好的(de)響應規律(lü),因此🈲外流(liú)式電磁🔆流(liú)量計在大(dà)慶油田廣(guǎng)泛應用🈲于(yu)聚合物驅(qū)注人井的(de)注人剖面(miàn)測井和分(fen)層流量調(diào)配。以往對(duì)電磁量計(jì)在清水和(he)聚合物溶(rong)液中進行(háng)了大🚩量的(de)實驗研🧑🏾‍🤝‍🧑🏼究(jiu)[1],理論研究(jiu)開展的較(jiào)少。文中⛷️詳(xiáng)細推導了(le)外流式電(diàn)磁流量計(jì)的磁場解(jiě)析🔞式，在此(cǐ)基礎上應(yīng)用MATLAB軟件對(dui)外流式電(diàn)磁流量計(ji)的磁場分(fèn)布進行仿(páng)真研究。研(yan)究工作對(dui)于外流式(shì)電磁流🛀🏻量(liang)計的應用(yong)以及提高(gao)油田注聚(ju)開發效果(guo)具有重要(yao)意義。
1外流(liú)式電磁流(liú)量計磁場(chang)的解析式(shi)推導
　　外流(liú)式電磁流(liu)量計的磁(ci)場由四個(gè)線圈構成(chéng),對于♌實際(jì)的線圈結(jie)構計算磁(ci)感應強度(du)B的解析式(shì)是困難的(de)。在長簡電(dian)磁流量計(jì)(2]的假設下(xia),可以合理(lǐ)地将産生(sheng)交變磁場(chang)的四個線(xiàn)圈等效爲(wèi)圖✉️1所示的(de)四個磁偶(ǒu)極子,位于(yú)垂直于傳(chuán)感器軸向(xiàng)的平面上(shang)。根據柱對(duì)稱的假設(shè),四個磁偶(ou)🈲極子的磁(ci)感應強度(dù)分布🔅可以(yǐ)認爲是在(zài)⛷️垂直于軸(zhou)向的平面(mian)上的分布(bu)。
 
　　在柱坐标(biāo)系下求解(jiě)四個磁偶(ou)極子在平(píng)面上的矢(shi)量磁位A的(de)分☀️布。在該(gāi)平面上,任(rèn)意一點的(de)矢量磁位(wei)應該爲四(sì)個磁偶極(jí)子産生的(de)矢量磁位(wèi)疊加，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任(rèn)意一點的(de)磁感應強(qiang)度B由下式(shi)求得:
B=▽xA(2)
　　如圖(tu)1所示,四個(gè)磁偶極子(zi)Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位置在(zài)極坐标下(xià)分别表示(shi)爲:。四個磁(ci)偶極子的(de)極矩數值(zhí)相等,其值(zhí)爲4Pm=μIS,μ爲線圈(quān)的磁導率(lü),I爲電流強(qiáng)度,s爲線圈(quān)回路的面(mian)積。Pm1和Pm3指向(xiang)徑向,Pm2和Pm4指(zhǐ)向與徑向(xiang)相🚶反。
　　磁偶(ǒu)極矩Pm1在空(kōng)間任意位(wei)置産生的(de)矢量磁位(wèi)[4]A爲:
 
　　把式(4)、(5).(6).(7)帶(dai)人式(1)可以(yǐ)得到矢量(liang)磁位A的表(biao)達式:
 
　　由式(shì)(13)可知:矢量(liang)磁位A沿柱(zhu)坐标系的(de)Z方向,是變(biàn)量r,θ的🤩函♻️數(shù)。磁感🔞應強(qiang)度B由式(14)求(qiu)得。
 
　　把式(14)進(jin)一步化簡(jiǎn)求得磁感(gan)應強度B的(de)表達式,式(shi)(15)即爲外流(liú)🤞式電磁流(liu)量計的磁(cí)場解析式(shi)。
2外流式電(diàn)磁流量計(ji)磁場分布(bu)的仿真
　　MATLAB數(shu)值分析方(fang)法進行仿(pang)真研究的(de)優點.是:通(tong)過對公式(shì)進行數♍學(xué)編程處理(li),可以把解(jie)析式中各(ge)變量間的(de)關系用📧圖(tu)形進行形(xíng)象直觀的(de)表現。
 
　　利用(yong)MATLAB數值分析(xi)方法對式(shi)(15)進行編程(chéng)求解,得到(dao)了圖2磁場(chǎng)矢量分布(bu)圖和圖3磁(cí)場等值線(xiàn)分布圖。圖(tú)2中箭頭的(de)指向😄代表(biǎo)了磁感應(yīng)🧡強度即磁(ci)場的方向(xiàng),它是由式(shi)(15)中🌂沿e,方向(xiàng)(半徑方👉向(xiang))和沿eo方向(xiàng)(垂🐕直于半(ban)徑方✍️向)的(de)礅感應強(qiang)度共同作(zuo)用的結.果(guǒ)。由圖2可以(yi)直觀看出(chu)在外流😘式(shì)電磁流量(liang)計和油管(guan)構成的環(huan)形空🌈間中(zhōng)磁場呈規(gui)律性的對(duì)稱分布。圖(tú)3中:色标顔(ya)色從紅色(se)變爲藍色(sè)表🛀🏻示磁場(chang)🐉強度由強(qiáng)逐漸變弱(ruo)。由圖3可以(yǐ)直觀看出(chu)在外💃流式(shì)電磁流量(liàng)計和油管(guan)構成的環(huan)形空間中(zhong)磁場呈規(gui)律性的對(duì)稱分布;在(zai)💋四個磁極(jí)附近的磁(ci)場強度的(de)值很大,沿(yán)着徑向迅(xun)速衰減。.由(you)圖2和圖3可(kě)以知道:在(zài)環形空間(jiān)中,磁場呈(cheng)規律性的(de)對稱分布(bù),四個磁極(ji)附近磁場(chǎng)強度的值(zhí)相對較大(dà),其它位置(zhi)磁場強度(du)的值相對(duì)較弱🈚。
 
 
3結論(lùn)
(1)本文從磁(ci)偶極子的(de)磁場理論(lùn)出發，創新(xin)性地推導(dǎo)☔出了外流(liú)式電磁流(liu)量計的磁(cí)場解析式(shi),爲進一步(bù)開展外流(liú)🔆式電磁流(liú)量計的研(yán)究奠定了(le)理論基礎(chǔ)。
(2)通過磁場(chang)仿真,直觀(guān)形象的給(gěi)出了外流(liu)式電磁流(liu)量🌈計和油(yóu)管所構成(chéng)的環形空(kōng)間中的磁(ci)場分布。在(zai)環形空間(jiān)✌️中磁場呈(chéng)⭐規律性的(de)對稱分布(bu)，四個磁極(ji)✊附近磁場(chǎng)強度的值(zhí)相對較大(da),其它位置(zhì)磁場強度(dù)的值相對(duì)較弱。

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