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研究人員用石英音叉傳感器原位測量井下流體密度和粘度
2020/09/08 | 作者:超声技术中心 张咪 | 【 【打印】【關閉】

  在石油和天然氣行業中,儲層流體的密度和粘度可爲評估地層中油氣資源的商業開采價值和生産潛力提供參考依據。由于受到地表溫度和壓力的影響,地層中碳氫化合物的粘度在地面會發生不可逆轉的改變,因此通過測量地面的壓力-體積-溫度(PVT)得到的碳氫化合物的粘度並不能真實地反應地層中流體的性質。

  最近,超聲技術中心王秀明、陳德華課題組提出使用石英音叉傳感器原位測量井下流體密度和粘度的方法。相關研究成果發表于國際學術期刊 Sensors 

  研究人員選用成本低、穩定性好且在真空中諧振頻率爲32.768 kHz的石英晶振作爲測量流體密度和粘度的傳感器。石英音叉传感器不仅體積小、易安装,而且可同时测量溶液的密度和粘度。從歐拉-伯努利梁的振動理論出發,可推導得到一種簡化模型,通過石英音叉傳感器在流體中振動的諧振頻率和品質因數,反演流體的密度和粘度。該簡化模型計算得到的八種溶液粘度,相對均方誤差比用傳統等效電路法低了一個數量級。

  在後續研究中,研究人員將分析高溫環境下石英音叉傳感器在各種溶液中受溫度的影響及校准方法。

  

  1 石英音叉传感器的振动模态和实物圖(圖/中科院聲學所)

  

  2 石英音叉傳感器的實驗測試平台(圖/中科院聲學所)

  關鍵詞:

  密度傳感器;粘度傳感器

  參考文獻:

  ZHANG Mi, CHEN Dehua, HE Xiao, WANG Xiuming. A hydrodynamic model for measuring fluid density and viscosity by using quartz tuning forks, Sensors, 2020, 20(1),198. DOI: 10.3390/s20010198.

  論文鏈接:

  https://doi.org/10.3390/s20010198

 
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