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(cí)場解析式的推(tui)導和磁場仿真(zhen)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(chǎng)理論出發,創新(xīn)性地推導出外(wài)流♌式電磁流量(liang)計的磁場解析(xi)式。在磁場解析(xī)式的基礎上,利(lì)用MATLAB的數值分析(xī)方法對外流🏃‍♂️式(shì)電磁流量計和(he)油管所構成👨‍❤️‍👨的(de)環形空🤩間中磁(ci)場的🔞分布情況(kuang)進行仿真研究(jiu)。研究結果表明(míng),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(wei)置磁場強度的(de)值相對較弱。
0引(yin)言
　　伴随着大慶(qìng)油田三次采油(yóu)技術的不斷發(fā)展,注聚合物驅(qū)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(zhù)人剖面監測技(jì)術已經不能滿(mǎn)足🐪注聚剖🤞面動(dong)态監測的實際(ji)要求。外流式電(diàn)磁流量計在清(qīng)水中和以高粘(zhan)度的聚合物溶(rong)液爲介質的流(liú)體中都具有良(liáng)好的響應規律(lǜ),因此外流式電(dian)磁流量計在大(dà)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(yǐ)往對電磁量計(jì)在清水和聚合(he)物☂️溶液中進行(hang)了大量的實驗(yàn)研究[1],理論研究(jiū)開展的較少。文(wen)中詳細推導了(le)外流式電磁流(liu)量計的磁🔞場解(jiě)析式，在此基礎(chu)上應用MATLAB軟件對(dui)外流式電磁流(liú)量計的磁場分(fèn)布進行仿真研(yán)究。研究🔞工作對(dui)于外流式電磁(cí)流量計的應用(yong)以及提高油田(tián)注♊聚開發效果(guǒ)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(jì)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(zhǎng)簡電磁流量計(jì)🛀(2]的假設下,可以(yǐ)合理地将産生(sheng)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(yu)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(yīng)強度分布🔴可以(yǐ)認爲是在垂直(zhí)于軸向的平面(mian)上的分布。
 
　　在柱(zhu)坐标系下求解(jie)四個磁偶極子(zǐ)在平面上的矢(shǐ)量磁👅位A的分布(bù)。在該平面上,任(ren)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(wei)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(de):
B=▽xA(2)
　　如圖1所示,四個(ge)磁偶極子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的位(wèi)置在極坐标下(xià)分别表🐕示爲:。四(sì)個磁偶極子的(de)極矩數值相等(děng),其值爲4Pm=μIS,μ爲線圈(quan)的🌈磁導⭕率🤩,I爲電(dian)流強度,s爲線圈(quān)回路的面積。Pm1和(hé)Pm3指向徑向,Pm2和Pm4指(zhi)向與徑向相反(fǎn)。
　　磁偶極矩Pm1在空(kōng)間任意位置産(chǎn)生的矢量磁位(wei)[4]A爲:
 
　　把式(4)、(5).(6).(7)帶人式(shi)(1)可以得到矢量(liàng)磁位A的表達式(shì):
 
　　由式(13)可知:矢量(liang)磁位A沿柱坐标(biāo)系的Z方向,是變(biàn)量r,θ的函數。磁感(gan)🈚應強度B由式(14)求(qiu)得。
 
　　把式(14)進一步(bu)化簡求得磁感(gǎn)應強度B的表達(da)式,式(15)即爲外流(liú)式電🌏磁流量計(jì)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(pang)真研究的優點(dian).是:通過對公式(shì)進✏️行😄數學編程(cheng)處理,可以把解(jie)析式中各變量(liang)間💯的關系用圖(tú)形💯進行形象✨直(zhí)觀的表現。
 
　　利用(yong)MATLAB數值分析方法(fǎ)對式(15)進行編程(cheng)求解,得到了圖(tu)2磁場矢量分✂️布(bù)圖和圖3磁場等(děng)值線分布圖。圖(tu)2中箭頭的指向(xiang)代表♊了磁感應(yīng)強度即磁場的(de)方向,它是由式(shi)(15)中♋沿e,方向(半徑(jìng)方向)和沿eo方向(xiang)(垂直于半徑方(fāng)🤩向)的礅感應強(qiang)度共💰同作用的(de)結.果。由圖2可以(yǐ)直觀看出在外(wài)流式電磁流量(liang)計和油管構💜成(chéng)的環形空間中(zhong)磁場呈規律性(xìng)的對稱分布。圖(tú)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(shi)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(dui)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(xùn)速衰🌈減。.由圖2和(hé)圖3可以知道:在(zai)環形空間中,磁(ci)場呈規律性的(de)🔆對稱分布,四個(ge)磁極附近磁場(chǎng)強度的值相對(duì)😍較大,其它❤️位置(zhì)磁場強度的值(zhi)相對較弱。
 
 
3結論(lun)
(1)本文從磁偶極(jí)子的磁場理論(lun)出發，創新性地(di)推導出了外流(liú)式電磁流量計(jì)的磁場解析式(shi),爲進一步開展(zhǎn)外流式電磁流(liu)量計的研究奠(diàn)定了理論基礎(chu)。
(2)通過磁場仿真(zhen),直觀形象的給(gěi)出了外流式電(dian)磁流量計❄️和油(yóu)管所構成的環(huan)形空間中的磁(ci)場分布。在環形(xíng)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(da),其它位置磁場(chang)強度的值相對(dui)較弱。

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