关于油藏物理模拟饱和度的钽丝电容测量方法研究

论文摘要

油藏岩石和流体的物性参数是油田开发、油藏工程研究的重要基础数据。获取这些岩石、流体以及岩石与流体共同作用的物性参数主要依靠油藏物理模拟实验。而油藏物理模拟实验中油水饱和度的动态测量是至关重要而又十分复杂的难题,由于模型内油水存在形式的多样性,要使其达到理想的测量结果比较困难。为此,本课题针对油藏物理模拟饱和度测量这一难题,研究并提出了一种解决方案。首先,对油藏物理模拟饱和度检测技术的背景以及国内外发展状况做了简要介绍,并阐述了课题主要内容、技术路线及论文组织结构。其次,在介绍了本课题的主体框架之后,详细介绍了本课题三个方面内容:电容探针传感器设计、二维油藏模拟实验装置硬件设计及软件设计。在传感器设计中,讨论了电容传感器的基本工作原理及特点,重点研究了电容式传感器的数学模型,分析了电容传感器测量油水饱和度的方法,并根据油藏物理模拟实验装置的特点,设计出了电容探针传感器及电容检测电路;在实验装置硬件设计中,主要介绍了油藏物理模拟原理,然后给出了装置总体设计方案及关键技术,详细介绍了本方案所选用的数据采集板卡、控制板卡的特性,重点介绍了数据采集单元,分析了系统工作流程,最后给出了它的硬件电路设计;在软件设计中,重点讲述了实验装置的软件设计和实现,包括数据采集程序、控制程序、天平通信程序与数据库连接程序,并做了软件功能测试,测试结果表明软件符合实验需求。最后,通过升降温、饱和油、饱和水、水驱油实验对本课题设计的传感器及实验装置进行了测试,得到了较满意的实验结果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 油藏物理模拟饱和度测量方法概述
• 1.2.1 超声波法
• 1.2.2 CT扫描和结果重建法
• 1.2.3 电阻法
• 1.2.4 核磁共振法
• 1.2.5 微波法
• 1.3 油藏物理模拟测量技术的研究现状
• 1.4 课题主要研究内容及理论技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 理论方法和技术路线
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 钽丝电容探针传感器设计
• 2.1 电容式传感器理论基础
• 2.1.1 电容式传感器的特点
• 2.1.2 电容传感器的基本原理
• 2.1.3 电容传感器的等效电路
• 2.2 钽电容传感器的特点
• 2.3 电容式饱和度传感器结构与原理分析
• 2.3.1 电容式饱和度传感器测量原理
• 2.3.2 电容式饱和度传感器结构
• 2.3.3 电容式饱和度传感器数学模型
• 2.4 电容式饱和度传感器的电路设计
• 2.4.1 常用电容检测方法介绍
• 2.4.2 容抗法检测电路基本原理
• 2.4.3 检测电路设计
• 2.4.4 电容式饱和度传感器电路图及印刷电路图
• 2.4.5 仿真分析
• 2.4.6 实验测试分析
• 第3章 二维油藏物理模拟实验装置硬件设计
• 3.1 油藏物理模拟原理
• 3.1.1 相似理论基础
• 3.1.2 物理模拟和数学模拟区别
• 3.1.3 平板模型
• 3.2 实验装置设计方案
• 3.2.1 实验装置总体框图
• 3.2.2 关键技术
• 3.2.3 实验装置工作流程
• 3.3 实验装置构成单元
• 3.3.1 工作液供给单元
• 3.3.2 平板模型单元
• 3.3.3 出口计量单元
• 3.3.4 数据采集控制单元
• 第4章 二维油藏物理模拟实验装置软件设计
• 4.1 编程语言
• 4.2 软件需求分析
• 4.3 软件总体设计
• 4.4 算法说明
• 4.5 关键程序编程思想
• 4.5.1 电容测量方式选择
• 4.5.2 PCI-1713 的采集程序设计
• 4.5.3 PCI-1753 的控制程序设计
• 4.5.4 电子天平通信程序
• 4.5.5 数据库创建与访问
• 4.6 软件功能测试
• 4.6.1 主要模块测试
• 4.6.2 测试结论
• 第5章 数据分析与处理
• 5.1 实验方案设计
• 5.2 饱和度的计算
• 5.3 数据采集与分析
• 5.3.1 升降温实验
• 5.3.2 饱和水实验
• 5.3.3 饱和油实验
• 5.3.4 水驱油实验
• 5.4 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文完成内容
• 6.2 创新点
• 6.3 不足与展望
• 参考文献
• 附录A 设备图
• 附录B 采集数据表
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果