基于fbg扭振式粘度测量精度分析

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2、复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要油液的粘度值是油气运移、聚集和油气田开发等环节的关键参考指标之一。对粘度指标的精确测量，在石油行业，以及食品业、油漆业、聚合涂层业及其它工业中均具有重要意义。毛细管法、旋转法、落球法和振动法等，这些测量方法已较为成熟，并已被广泛应用。然而，在现场恶劣环境下实施粘度在线测量，尚存在较多问题。由于油井平均深度可达千米左右，深井下

3、的高温、高压、强电磁干扰环境、以及井口口径的限制，均对粘度传感器的材料、结构、工艺等方面提出苛刻要求，因此测量部分需具有小型化的特点。传统的粘度测量仪器由于测量原理和工艺上的局限性，并不适用于现场应用。因此，文章提出了基于FBG（光纤Bragg光栅）的扭振式粘度传感方法。针对扭振式粘度测量中，不同测头形状所受到的粘性力不同，进而对测量灵敏度产生影响的问题，本文基于FBG扭矩微振粘度测量原理，研究柱形、球面、锥形三种测头装置的测量精度及灵敏度。通过对不同形状的测头建立数学模型，得出相应的电压-粘度关系式，在实验室

4、环境下通过标定实验确定待定系数，并比较三种测头的测量特性。实验数据表明，柱形测头的测量精度及灵敏度高于球面测头和锥形测头，验证了理论分析。同时，对影响测量精度的其他因素（驱动力不平衡、温度补偿等）进行了分析，并给出解决方法，为后续实验提供了理论基础。关键词：粘度测量；灵敏度分析；流体粘性力；测头；标定ABSTRACTTheoilviscosityisoneofthemostimportantindexesoftheoilandgasmigration,accumulationandoilgasfielddeve

5、lopment.AccuratemeasurementofviscosityindexhasimportantsignificanceIntheoilindustry、foodindustry、paintindustry、polymerizationcoatingindustryandotherindustry.Thecurrentcommonlyusedviscositymeasurementmethodincludescapillarytubemethod,rotationmethod,thefalling

6、ballmethodandvibrationmethodandsoon.Thesemeasurementmethodshavebeenverymature,andwidelyused.However,inbadenvironmenttoimplementtheon-linemeasurementofviscosity,stillexistmanyproblems.Astheaveragedepthofoilwelluptokm,inthedeep,thehightemperature、highpressure、

7、strongelectromagneticinterferenceenvironment,aswellaswellheadborerestriction,allaffectonviscositysensormaterial,structure,technologyandotheraspects,sothemeasuringparthasthefeaturesofsmallsize.Becauseofthemeasuringprincipleandtechnologicallimitationsofthetrad

8、itionalviscosityinstrument,theyaren'tsuitableforfieldapplication.Therefore,taskgroupproposedtorsionalvibrationviscometersensingmethodbasedonFBG(FiberBraggGrating).Aimingattheproblemsintorsionalv