网络分析仪法测量稠油介电常数

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1、网络分析仪法测量稠油介电常数魏爱军金友煌王颖(西安石油学院邮编710065)[摘要]本文阐述丁甩同络分析仪在x波段8～11．5GH的6个频率点上，对大港、胜利、辽河油田穗油的介电常效进行测置，并对测量结果进行误差源分析．测量结果可以为徼波采油工艺中的弗下轴射器的设计及微波能利用率的估算提供理论依据．[关键词]稠沽，介电常数，x波段，网络分析使Heavyoil7sdielectricpermittivitymeasurementbymetworkanalyzerWeiAijIlnJirIYouhuangWangYing()豇，anPetroleumInstitmeP．C?10

2、065)Abstract：Theauthorsd鹉cr锺'edthatheavyon’sdielectrjcpermittivitymeasuredbyn砒。worka／1丑lyzer．TheeheavyoilcomefromDag矗ng，Shengli∞dLiaoheeilflelclrespectively·theirdielectricpermittivityweremeasuredmsixfrequency—points．mthefrequencyregionfrom8GHztoU，50HzinX—band．Andmeasurementel"rQr‘3sourc鼍w

3、as越值I弘edsimply·Re目ultsofm髓su捌nren【canprovidetheoreticalfoundationforevaluationofmicrowavepowerofficientanduhedestSnofmicrowaverad纽EorOilextractingheavyoildownhoieKeywordsheavyoil，dielectricpermittivity，x—band，networkanalyzer概述微渡开采稠油主要是将微波能辐射到储屡中去，将微波能转变成热能，储层温度升高，稠油粘度降低，从而流入井筒被开采出来。因此，测量储层

4、中稠油的介电常效在微波开采稠油中至关重要，尤其是在微波采油过程中，天线浸泡在稠油中，稠油的复介电常数对于天线技术参数的设计必不可少。一53一因此，稠油介电常数的测量。对于教波采油现场推广，井下辐射天线设计，储层中微波穿透深度研究，微波能的利用率等提供了必要的理论依据。一、介电常数测量的基本原理1．介电常数的基本概念一种给定的均匀材料，介电特性一般的描述方法是用介电常数表示，实际应用中，又常用相对介电常数￡r表示．即￡，=￡‘一je”(1)其中s’——相对介电常数，表示储能能力；e一——损耗因子，表示介质损耗。通常，上式又可表示为8。=￡，(1一jt96)(2)t96=，／￡

5、7(3)t96称为损耗角正切，它表征了每周期内介质损耗与储能的比值。2．介质样品8r的测量原理把介质样品放入波导管内，如下图l所示。可把试样看作是一个双端口等效网络，介质试样的两个端面分别为T。i和T“一■开曩■晶z··jl厶-Jt／·i：盔型，：!：毫生iY“，5．．+—墨．r_一．矗广F圈l介质样品双曩。等效嘲绪图l表示将波导中介质样品分别等效为阻抗网络、导纳网络和散射网络．由于试样是对称的，这三种表示法也是对称的，导纳表示法的行列式的值yI=detFY]只与介电常数有关，它与Z参数和S参数的关系可由下式表示为yl=Yh—Y}z=磊暑乏不(1--S11)2--S：2。百

6、霜丽耳磊(4)孔一般是复数，它可表示为yI；Gl+A(5)又因为Y。同填充介质波导的特性阻抗互和特性导纳Y。的关系为V々K=[争]2=[笋]2一硷／B]2‘O‘’(6)式中Y。、己和8分别是填充空气波导的特性导纳、特性阻抗和传输常数。假定波导中传输单一主模TE模，则空气填充波导的特性阻抗为Z,=1209／l一(蹇)2(7)l目：时，，r质螟冗2匮导的行性E的笸为厂——-互=120靠／、／￡r一(冬)2(8)于是有至=Jer一(蹇)。／√l一(笔)2(9)yl=[乏]2=[岛一(鲁)2]／[1一(恚)2](10)式中k为该波导在主模时的截止波长，k为自由空间波长，因为有意=是

7、+砉(11)碡。霹十霹uu以代(11)入(10)可得到er；甑+(冬)2]／[1+(恚)2](12)[Ge+(争)2]+j耽￡，--jc一一一——2；—一(13)l+(善)2在测量时，矩形波导中传输TE。o模，则k=2a，于是可得到忙!箜(14)￡，；———÷()1-t-(去)2￡，，：—二譬(15)l+(萎)2式中k：空气填充波导的波导波长；a：波导宽边尺寸。二、测量系统依据上述基本原理分析，我们将待测油样填充于一段B卜100型波导中，作为两端口待测元件(DUT)。测试过程中，在网络分析仪测试电缆同轴波导转换的法