稠油热采井下湿蒸汽温度、压力和干度一体化测量新方法研究

基本信息
批准号:51474069
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:刘超
学科分类:
依托单位:东北石油大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:付光杰,刘强,孙鉴,付天舒,王旭东,柴雅婷,汪发美
关键词:
测井稠油温度蒸汽干度压力
结项摘要

Steam quality is affected by many factors such as temperature, pressure and so on, whose accurate measurement is always an international difficult problem. Aimed at a fact that the measurement cycle of steam quality is too long for manual sampling method in heavy oil thermal recovery, a novel method of steam quality is put forward in this project. The refractive index of wet steam is measured by means of photonic crystal fiber based on surface plasmon resonance (SPR) technolgoy, at the same time, the temperature and pressure in situ for the measurement condition are gauged by using tilted fiber Bragg grating (TFBG),thus the steam quality can be obtained through the three parameters above mentioned. This project creatively concentrates upon the structure design of photonic crystal fiber SPR, and the influence factors of the optical spectrum characteristics and corresponding changing rules are systematically investigated by means of theoretical simulation, and then a design standard for structure optimization of the sensors is obtained.It is emphasized that the preparation processes of nano-sensing metal thin films are studied for photonic crystal fiber SPR, and internal physical mechanisms of the influence of process parameters and microstructure of the thin film on the optical spectral characteristics are clarified for photonic crystal fiber SPR. In addition, the internal links between refractive index of wet steam and resonant wavelength are also clarified. At last, combined with the values of temperature and pressure obtained by TFBG, the relative thermodynamic parameters of wet steam can be known through standard data base of water and steam, and then the steam quality can be determined. Therefore, the integrated measurement of temperature, pressure and steam quality can be realized in this project, and a novel method is provided for mastering downhole steam injection conditions in time.

湿蒸汽干度因受温度和压力等多种因素的影响,其准确测量始终为一国际难题。本项目针对稠油热采领域人工取样测量干度周期过长的问题,提出采用光子晶体光纤表面等离子体共振(SPR)技术测量湿蒸汽折射率,同时借助倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)传感器原位测量蒸汽温度和压力,综合运用上述三参数获得干度的新思路。创新性地围绕光子晶体光纤SPR传感元件的结构设计,通过理论仿真的方法系统考察光子晶体光纤SPR传感特性的影响因素及变化规律,建立传感元件结构设计优化准则;重点研究光子晶体光纤SPR传感所用金属纳米薄膜的制备工艺,阐明工艺参数和薄膜微观结构对光子晶体光纤SPR光谱特性影响的物理机制,揭示湿蒸汽折射率与SPR谐振波长之间的内在联系,确定湿蒸汽的折射率,然后结合TFBG所测得的温度和压力信息查知湿蒸汽的相关热力学参数,求得干度,实现井下湿蒸汽温度、压力和干度的一体化测量,为实时了解井下注汽状况提供新方法。

项目摘要

稠油热采蒸汽干度的准确测量始终为一国际难题,本项目针对人工取样测量干度周期过长的缺点,主要利用光子晶体光纤表面等离子体共振(SPR)传感器和倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)传感器原位测量蒸汽温度、压力和干度,提出一种光纤集成多参量测量的新思路。围绕光子晶体光纤SPR传感结构的设计与优化,创新性地提出多孔多芯型、高双折射型、双开口环型、圆形待测介质通道型等多种光子晶体光纤传感结构,系统考察光子晶体光纤结构参数如空气孔尺寸、间距、纤芯尺寸、金、银、石墨烯等薄膜及其厚度等参数对共振光谱的影响,研究传感器振幅灵敏度、光谱灵敏度的影响因素及其变化规律,揭示光子晶体光纤SPR光谱特性的内在物理机制,建立传感器结构设计优化准则;深入探索传感器对介质折射率的响应关系,阐明折射率与SPR谐振波长之间的内在联系,传感器最高灵敏度可达13000nm/RIU,共振波长在可见光和红外光范围内调控,最大共振波长处于2550nm-2900nm中红外区间,传感精度可达7.69×10-6 RIU;提出一种光子晶体光纤SPR温度传感器,在0℃- 100℃范围内,其平均温度传感灵敏度为3080 pm/℃,线性度为0.9984,传感器温度分辨率高达0.03125℃;利用超连续光源、ASE宽带光源、光纤光谱仪、光纤偏振器、光子晶体光纤SPR传感器及高温高压蒸汽发生器等装置搭建实验传感测试系统,对样机进行不同温压环境下测试;基于水蒸汽热动力学理论模型,结合水和水蒸汽ISPWS97数据资料,调取压力、温度、比容、比熵等信息,基于比容(密度)、波长、折射率三者之间的Lorentz-Lorenz函数关系,利用Matlab语言编制资料解释程序,构建湿蒸汽温度、压力、干度一体化资料解释模型,实现稠油热采井下湿蒸汽温度、压力和干度的一体化测量,为实时了解井下注汽状况提供新方法。在研究期内共发表论文30篇,其中SCI收录24篇,TOP期刊2篇,申请发明专利5项,授权实用新型专利3项,参加学术交流会议6次,培养博士生1名、硕士生4名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020
5

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020

刘超的其他基金

批准号:51279173
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:51009102
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302148
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30872487
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51505022
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271159
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:81201970
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104003
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805325
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101173
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773029
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21601178
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21904028
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808150
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371173
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:81870173
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:50779060
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31170971
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:90718018
批准年份:2007
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21402242
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600760
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51874233
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21901256
批准年份:2019
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50379045
批准年份:2003
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81101255
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302207
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60876004
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:61308082
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202034
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50902043
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471935
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:60373016
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81900974
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700727
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341012
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31700509
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61273230
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:60073005
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:60506006
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91745110
批准年份:2017
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51879175
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51101027
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871094
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81803468
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902367
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673261
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81803513
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41404004
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11373032
批准年份:2013
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31771501
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81172068
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51902282
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401199
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51609160
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21871283
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:59949010
批准年份:1999
资助金额:6.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81070646
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:30800068
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771055
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:41505018
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31571204
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41802184
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304154
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51202170
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11243003
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:39970351
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:81471010
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:81670357
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81672412
批准年份:2016
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:61805169
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51308446
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902266
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571348
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60276045
批准年份:2002
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81901021
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802152
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878546
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11873057
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21905092
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101026
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600484
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11005102
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41902102
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61503052
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674189
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

倾斜光纤Bragg光栅表面等离子体共振井下蒸汽干度测试新方法研究

批准号:51374072
批准年份:2013
负责人:牟海维
学科分类:E0402
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

底水稠油冷采技术- - - - 水平井井下油水分采机理研究和参数设计

批准号:51204192
批准年份:2012
负责人:秦文婷
学科分类:E0402
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于光纤光栅测量湿蒸汽两相流湿度场和温度场机理研究

批准号:50376059
批准年份:2003
负责人:盛德仁
学科分类:E0606
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
4

热力采油注汽井口蒸汽干度测量方法与应用研究

批准号:51046002
批准年份:2010
负责人:陈保东
学科分类:E0606
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目