摘要:文(wen)章介紹(shao)了用于(yu)注聚剖(pou)面測井(jing)的外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji) 磁場解(jie)析式的(de)推導和(he)磁場仿(pang)真研究(jiu)結果。在(zai)長筒電(dian)磁🌈流量(liang)計的假(jia)設下,從(cong)磁偶極(ji)子的磁(ci)場理論(lun)出發,創(chuang)新性地(di)推導出(chu)外流式(shi)電磁流(liu)量計的(de)磁場解(jie)🥵析式。在(zai)磁場解(jie)🏃析式的(de)基礎上(shang),利用MATLAB的(de)數值分(fen)析方法(fa)對外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)和油管(guan)所構成(cheng)的環形(xing)空間中(zhong)磁場的(de)分布情(qing)況進👉行(hang)仿真研(yan)究。研究(jiu)結果表(biao)✍️明,在環(huan)形空㊙️間(jian)中磁場(chang)呈規律(lü)性的對(dui)稱分布(bu)㊙️,四個磁(ci)極附近(jin)磁場強(qiang)👌度的值(zhi)相對較(jiao)大,其它(ta)位置磁(ci)場強😘度(du)的值相(xiang)對較弱(ruo)㊙️。
0引言
　　伴(ban)随着大(da)慶油田(tian)三次采(cai)油技術(shu)的不斷(duan)發展,注(zhu)聚合物(wu)驅油技(ji)術在提(ti)高原油(you)采收率(lü)方面的(de)作用日(ri)益突出(chu)，常規的(de)注人剖(pou)面監測(ce)技術已(yi)經不能(neng)滿足注(zhu)聚剖🙇‍♀️面(mian)動态🔞監(jian)測的實(shi)際要求(qiu)。外流式(shi)電磁流(liu)量計在(zai)清水中(zhong)和以高(gao)🌏粘度的(de)聚🈲合物(wu)溶液爲(wei)介質的(de)🏃流體中(zhong)都具有(you)良好的(de)響應規(gui)律,因此(ci)外流式(shi)電磁流(liu)量計在(zai)大慶油(you)田廣泛(fan)應用🙇🏻于(yu)聚合物(wu)驅注人(ren)井⭐的注(zhu)人剖⛹🏻‍♀️面(mian)測井㊙️和(he)分層流(liu)量調配(pei)。以往對(dui)電磁量(liang)💜計😘在清(qing)水和聚(ju)合物溶(rong)液中進(jin)行了大(da)量的實(shi)驗研究(jiu)[1],理論研(yan)🔞究開展(zhan)的較少(shao)。文中詳(xiang)細推導(dao)了外💃🏻流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)的磁場(chang)解析式(shi)，在此基(ji)礎上應(ying)用MATLAB軟件(jian)對外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)的磁場(chang)分布進(jin)行仿真(zhen)研究。研(yan)究工作(zuo)對于外(wai)流式電(dian)🌈磁流量(liang)計的應(ying)用以及(ji)提高油(you)田注⛷️聚(ju)開發效(xiao)果具有(you)重要意(yi)義。
1外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)磁場的(de)解析式(shi)推導
　　外(wai)流式電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)場由四(si)個線圈(quan)構成,對(dui)于實🌂際(ji)的🌂線圈(quan)結構計(ji)算磁感(gan)應強度(du)B的解析(xi)式是困(kun)難的。在(zai)長簡電(dian)磁流💜量(liang)計(2]的假(jia)設下,可(ke)以合理(li)地将🚶産(chan)生交變(bian)磁場的(de)四個線(xian)圈等🐕效(xiao)爲圖㊙️1所(suo)示的四(si)個磁偶(ou)極子,位(wei)于垂直(zhi)🔞于傳感(gan)器軸向(xiang)的平面(mian)上。根據(ju)柱對稱(cheng)的假設(she),四個磁(ci)偶極子(zi)的磁感(gan)應強度(du)分布可(ke)以認爲(wei)是在垂(chui)直于軸(zhou)向的平(ping)面上的(de)分布。
 
　　在(zai)柱坐标(biao)系下求(qiu)解四個(ge)磁偶極(ji)子在平(ping)面上的(de)矢😍量✍️磁(ci)位A的分(fen)布。在該(gai)平面上(shang),任意一(yi)點的矢(shi)量磁位(wei)🎯應該㊙️爲(wei)四個磁(ci)偶極子(zi)産生的(de)矢量磁(ci)位疊加(jia)，即
A=A1+A2+Ag+A4(1)
任意(yi)一點的(de)磁感應(ying)強度B由(you)下式求(qiu)得:
B=▽xA(2)
　　如圖(tu)1所示,四(si)個磁偶(ou)極子Pm1,Pm2,Pm3，Pm4的(de)位置在(zai)極坐标(biao)下分别(bie)表示爲(wei):。四個磁(ci)偶極子(zi)的極矩(ju)數值相(xiang)等,其值(zhi)爲4Pm=μIS,μ爲線(xian)圈的磁(ci)導率,I爲(wei)❗電流強(qiang)度,s爲線(xian)圈回路(lu)的面積(ji)。Pm1和Pm3指向(xiang)徑🤟向,Pm2和(he)Pm4指向與(yu)徑向相(xiang)反。
　　磁偶(ou)極矩Pm1在(zai)空間任(ren)意位置(zhi)産生的(de)矢量磁(ci)位[4]A爲:
 
　　把(ba)式(4)、(5).(6).(7)帶人(ren)式(1)可以(yi)得到矢(shi)量磁位(wei)A的表達(da)式:
 
　　由式(shi)(13)可知:矢(shi)量磁位(wei)A沿柱坐(zuo)标系的(de)Z方向,是(shi)變量r,θ的(de)函數。磁(ci)感應強(qiang)度B由式(shi)(14)求得。
 
　　把(ba)式(14)進一(yi)步化簡(jian)求得磁(ci)感應強(qiang)度B的表(biao)達式,式(shi)(15)即🈚爲外(wai)流式電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)場解析(xi)式。
2外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)磁場分(fen)布的仿(pang)真
　　MATLAB數值(zhi)分析方(fang)法進行(hang)仿真研(yan)究的優(you)點.是:通(tong)過對公(gong)式進行(hang)✊數學編(bian)程處理(li),可以把(ba)解析式(shi)中各變(bian)量間🌍的(de)關系用(yong)圖形進(jin)行💁形象(xiang)直觀的(de)表現。
 
　　利(li)用MATLAB數值(zhi)分析方(fang)法對式(shi)(15)進行編(bian)程求解(jie),得到了(le)圖2磁場(chang)矢量😍分(fen)布圖和(he)圖3磁場(chang)等值線(xian)分布圖(tu)。圖2中箭(jian)☀️頭的指(zhi)向代表(biao)了磁🙇‍♀️感(gan)應強度(du)即磁場(chang)的方向(xiang),它是由(you)式(15)中沿(yan)e,方向(半(ban)徑方向(xiang))和沿eo方(fang)向(垂直(zhi)于半徑(jing)方🐉向)的(de)礅感應(ying)強度共(gong)同作用(yong)的結.果(guo)。由圖2可(ke)以直觀(guan)看出在(zai)外流式(shi)電磁流(liu)量計和(he)油管構(gou)成的環(huan)形空💜間(jian)中磁場(chang)呈規律(lü)性的對(dui)稱分🚶‍♀️布(bu)。圖3中:色(se)标顔色(se)從紅色(se)變爲🔅藍(lan)色表示(shi)磁場強(qiang)度由強(qiang)♻️逐漸變(bian)弱。由圖(tu)✌️3可💜以直(zhi)觀看出(chu)在外流(liu)式電磁(ci)流量計(ji)和💜油管(guan)構成的(de)環形空(kong)間中磁(ci)場呈規(gui)律性的(de)對稱分(fen)布;在四(si)個磁極(ji)附近的(de)磁場強(qiang)度的值(zhi)很大,沿(yan)着徑向(xiang)迅速衰(shuai)減。.由圖(tu)2和圖3可(ke)以知道(dao):在環📧形(xing)空間中(zhong),磁場呈(cheng)規律🔞性(xing)的對稱(cheng)分布,四(si)個磁極(ji)附近磁(ci)場強度(du)的值相(xiang)對較大(da),其它位(wei)置磁場(chang)強度的(de)值相💃對(dui)較🐉弱。
 
 
3結(jie)論
(1)本文(wen)從磁偶(ou)極子的(de)磁場理(li)論出發(fa)，創新性(xing)地推導(dao)出了💋外(wai)🤟流㊙️式電(dian)磁流量(liang)計的磁(ci)場解析(xi)式,爲進(jin)一步開(kai)展外流(liu)⭕式電磁(ci)流量計(ji)的研究(jiu)奠定了(le)理論基(ji)礎。
(2)通過(guo)磁場仿(pang)真,直觀(guan)形象的(de)給出了(le)外流式(shi)電磁流(liu)量計和(he)油⭐管所(suo)構成的(de)環形空(kong)間中的(de)磁場分(fen)布。在環(huan)形♌空間(jian)中磁場(chang)呈🧡規律(lü)性的對(dui)稱分布(bu)，四個磁(ci)極附近(jin)磁場強(qiang)度的值(zhi)相對較(jiao)大💃,其它(ta)位置磁(ci)場強度(du)的值相(xiang)對較弱(ruo)。

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