Введение
Глава 1. Обзор методов и средств измерения уровня и состава компонентов водонефтяной смеси 15
1.1. Характеристика водонефтяной смеси как объекта измерения 15
1.2. Аналитический обзор существующих методов и средств измерений, позволяющих определить количественные и качественные характеристики компонентов многофазной водонефтяной смеси 17
1.2.1. Методы измерения уровня жидких сред 18
1.2.1.1. Методы, использующие различие плотностей сред 19
1.2.1.2. Акустические методы измерения уровня 22
1.2.1.3. Электромагнитные методы измерения уровня 25
1.2.1.4. Оптические методы измерения уровня 31
1.2.1.5. Тепловые методы измерения уровня 32
1.2.2. Методы измерения влажности водонефтяной эмульсии 36
1.2.2.1. Прямые методы измерения влажности 36
1.2.2.1.1. Абсолютные методы 36
1.2.2.1.2. Химические методы 39
1.2.2.2. Косвенные методы измерения влажности 39
1.2.2.2.1. Электрофизические методы 39
1.2.2.2.2. Физические методы 45
1.2.3. Методы идентификации компонентов многофазных сред 46
Выводы по первой главе. Постановка задачи исследования 52
Глава 2. Измерительный преобразователь в виде длинной двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа 53
2.1. Обзор первичных преобразователей, применяемых при высокочастотном методе измерения 53
2.2. Первичные (погонные) параметры преобразователя 57
2.2.1. Емкость отрезка двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа 57
2.2.2. Определение обобщенной диэлектрической проницаемости двухпроводной линии с учетом параметров окружающей ее смеси 60
2.2.3. Индуктивность отрезка двухпроводной линии 61
2.2.3.1 Обобщенная магнитная проницаемость датчика 62
2.2.4. Активное сопротивление отрезка неэкранированнои двухпроводной линии 64
2.2.5. Проводимость изоляции 65
2.3. Определение вторичных параметров двухпроводной линии 67
2.3.1. Волновое сопротивление отрезка длинной линии 67
2.3.2. Коэффициент распространения преобразователя 68
2.3.3. Коэффициенты затухания и фазы 68
2.3.4. Зависимость коэффициентов затухания и фазы от частоты 69
2.3.5. Оптимизация параметров датчика 70 Выводы и результаты по второй главе 76
Глава 3. Распространение электромагнитного сигнала сквозь границы раздела слоев многофазной смеси 77
3.1. Общие замечания 77
3.2. Вычисление коэффициента отражения сигнала от границы раздела двух сред 78
3.3. Определение обобщенных характеристик компонентов многофазной среды 79
3.4. Распространение электромагнитной волны через многофазную среду 80
3.4.1. Общие замечания 80
3.4.2. Вычисление регистрируемой приемником сигнала величины волны, распространяющейся через многофазную среду с потерями 81
3.4.3. Определение значения уровня двухфазной среды 86
3.4.3.1. Вычисление шага перестройки частоты генератора 90
3.4.4. Определение значения уровня второго компонента трехфазной среды 92
Выводы по третьей главе 98
Глава 4. Исследование свойств компонентов, входящих в состав многофазной среды 99
4.1. Общие замечания 99
4.2. Комплексный характер диэлектрической проницаемости 104
4.3. Влияние поляризации диэлектриков на их свойства 105
4.3.1. Поляризация диэлектриков и ее особенности 105
4.3.2. Виды диэлектриков в зависимости от типа поляризации 106
4.4. Зависимость свойств диэлектриков от изменения частоты 107
4.4.1. Изменение диэлектрических проницаемостей нефти и воды 107
4.4.2. Зависимость тангенса угла потерь диэлектрика (воды) от
частотного диапазона информационного сигнала 108
4.5. Вычисление влажности водонефтяной эмульсии 109
4.5.1. Общие положения 109
4.5.2. Использование флокуляционной теории для определения влажности прямых и обратных водонефтяных эмульсий 111
4.5.2.1. Понятие флокулы 111
4.5.2.2. Определение диэлектрической проницаемости флокулированной эмульсии 113
4.5.2.3. Определение влияния потерь в воде на диэлектрическую проницаемость эмульсии 115
4.5.2.6. Анализ зависимости ДП эмульсии от частоты опорного сигнала 117
Выводы по четвертой главе 123
Глава 5. Метод идентификации однородных компонентов многофазных сред 124
5.1. Общие замечания 124
5.2. Описание метода идентификации компонентов многофазных сред 133
5.2.1. Алгоритм получения информации о влажности однородных компонентов многофазной смеси 133
5.2.2. Влияние степени минерализации водной фракции эмульсии на ее диэлектрические характеристики 140
5.2.2.1. Содержание минеральных солей в пластовой воде 140
5.2.2.2. Влияние минерализации воды на диэлектрическую проницаемость
водонефтяной смеси 141
5.3. Анализ погрешностей метода определения влажности 144
Выводы и результаты по пятой главе 152
Заключение 154
Список использованной литературы
