井下环空流量电磁测量理论与技术

《井下环空流量电磁测量理论与技术》主要内容包括井下环空流量电磁检测技术理论基础、环空流量电磁检测传感器虚电流密度求解、环空流量电磁测量系统优化设计、环空流量电磁测量系统响应特性仿真、环空流量电磁测量系统设计、地面试验平台搭建及地面样机测试。《井下环空流量电磁测量理论与技术》可供从事井下测量的技术人员、科研人员参考使用，也可供高等院校相关专业师生参考阅读。

1 绪论
1.1 国内外井下环空流量电磁测量研究现状
1.1.1 微流量控制钻井技术研究现状
1.1.2 井下环空流量测量技术研究现状
1.1.3 电磁流量测量技术研究现状
1.2 本书主要内容
1.3 创新点及展望
2 井下环空流量电磁检测技术理论基础
2.1 井下环空流量电磁检测机理
2.1.1 流量电磁检测基本原理
2.1.2 环形流道流量电磁检测原理模型
2.2 电磁流量测量理论
2.2.1 MAXWELL方程组
2.2.2 本构关系
2.2.3 边界条件
2.2.4 电磁流量测量的基本测量方程
2.3 权重函数相关理论
2.4 环空流道流速分布规律研究
2.4.1 层流和紊流
2.4.2 层流情况下环空中的流速研究
2.5 电磁场分析求解方法
2.5.1 电磁问题分类
2.5.2 常用电磁场解析方法
2.5.3 常用渐近法及其适用条件
2.5.4 常用电磁场数值计算方法
2.5.5 柱坐标系中拉普拉斯方程的求解
2.5.6 基于有限元法的电磁场求解思路
2.6 环空流量电磁检测系统设计基础
2.6.1 环空流量检测系统磁场激励方式
2.6.2 环空流量检测系统信号放大技术
2.6.3 环空流量检测系统检测信号中的噪声
2.6.4 环空流量检测系统的信号提取方法
2.7 影响环空流量电磁检测的因素分析
2.7.1 温度对环空电磁流量测量的影响
2.7.2 电导率对流量测量的影响
2.7.3 磁场边缘效应对测量的影响
2.7.4 电极表面效应对电磁流量测量的影响
2.7.5 油气泡对电磁流量测量的影响
2.7.6 流道变化对测量的影响
2.7.7 固体颗粒对电磁流量测量的影响
2.7.8 流体磁导率对电磁流量测量的影响
2.8 小结
3 环空流量电磁检测传感器虚电流密度求解
3.1 井壁材料对环形流道虚电流分布的影响
3.1.1 将井壁看成绝缘体时的求解
3.1.2 将井壁看成理想导体时的求解
3.1.3 将井壁看成一般导电媒质时的求解
3.2 电极数目和大小对虚电流密度分布的影响
3.2.1 多电极分布
3.3.2 线电极的虚电流分布
3.3 大电极短筒环流道虚电流分析
3.3.1 环域虚电流的级数展开法
3.3.2 基于交替迭代法的大电极环域虚电流的求解
3.3.3 具有大电极的井下环域虚电流的交替迭代法
3.3.4 环域大电极权函数分析
3.4 小结
4 环空流量电磁测量系统优化设计
4.1 环空流量电磁测量系统优化评价思路和指标
4.1.1 环空流量电磁测量系统矢量权重函数分布优化思路
4.1.2 优化效果评价指标
4.2 环空流量电磁测量系统励磁线圈的磁场计算
4.2.1 有限长直线流产生的位和磁场
4.2.2 弧形段电流产生的位和磁场
4.2.3 马鞍形线圈的位和磁场
4.3 环空流量电磁测量系统的仿真模型的建立
4.3.1 COMSOL仿真软件
4.3.2 多耦合场仿真模型的建立
4.3.3 仿真结果
4.4 基于单对线圈的励磁结构优化仿真设计
4.5 基于双对线圈的励磁结构优化仿真设计
4.6 电极形状和大小对矢量权重函数分布的影响
4.6.1 半球形电极大小对矢量权重函数分布的影响
4.6.2 弧面矩形电极形状和大小对矢量权重函数分布的影响
4.7 小结
5 环空流量电磁测量系统响应特性仿真
5.1 气体或者油等非导电物质对环空流量电磁测量的影响
5.1.1 轴向位置对测量的影响
5.1.2 油气泡大小对测量的影响
5.1.3 油气泡个数对测量的影响
5.1.4 油气泡距离轴向中心的位置对测量的影响
5.1.5 油气泡间距离对测量的影响
5.2 固体颗粒对环空流量电磁测量的影响
5.2.1 轴向位置对测量的影响
5.2.2 固体颗粒大小对测量的影响
5.2.3 固体颗粒个数对测量的影响
5.2.4 固体颗粒距离中心的位置对测量的影响
5.2.5 固体颗粒间距离对测量的影响
5.2.6 颗粒磁导率对测量的影响
5.2.7 颗粒电导率对测量的影响
5.3 偏心或者井眼变化对流量电磁测量的影响
5.3.1 井眼直径变化对测量的影响
5.3.2 井眼偏心对测量的影响
5.4 流体性质对环空流量电磁测量的影响
5.4.1 流体电导率对测量的影响
5.4.2 流体磁导率对测量的影响
5.5 小结
6 井下环空流量电磁测量系统设计
6.1 井下环空流量电磁测量系统框架设计
6.2 环空流量电磁检测传感器关键结构部件
6.2.1 环空流量电磁检测传感器结构设计
6.2.2 机械结构设计和受力分析
6.2.3 机械结构仿真分析
6.2.4 环空流量电磁检测传感器外壁及衬里
6.2.5 电极
6.2.6 线圈和铁芯
6.3 流量信号采集与处理关键电路设计
6.3.1 激励电路
6.3.2 信号调理电路
6.3.3 微处理器和信号采集
6.4 系统程序设计
6.4.1 系统主程序设计
6.4.2 数据采集与处理程序设计
6.5 井下环空流量电磁测量系统高可靠性设计
6.5.1 系统元器件选择
6.5.2 环空电磁流量检测系统抗干扰方法
6.5.3 在线自诊断技术
6.6 小结
……
7 地面试验平台搭建流程及样机测试内容
参考文献