开题报告(有关岩石渗透率)样例

开题报告

一、课题任务与目的

有压力差时岩石允许液体及气体通过的性质称为岩石的渗透性，渗透率是岩石渗透性的数量表示。它表征了油气通过地层岩石流向井底的能力，单位是平方米（或平方微米）。这是储层岩石最基本的宏观参数，为开发油、气田所必需。受地质条件的影响，低渗透率不仅随油层的部位而异（非均质性），而且随油田开采的进展而发生变化。这个参数主要是在实验室内用专门的仪器测试岩心取得的，并用测井和试井等间接方法进行校核。本系统设计一种岩石低渗透率测量系统，用于测量岩石中的低渗透率。原理为测量通过岩石内部的液体的流速，即测量液体流过一定的距离所用的时间，从而得到岩石的低渗透率。

本项目主要设计岩石渗透率的系统结构框架，对测量渗透率的实现测量方法进行研究，完成测量数据的采集及存储，完成测量结果的显示，完成部分实验。

任务内容：

(1) 设计岩石渗透率的系统结构框架；

(2) 完成测量渗透率的实现测量方法研究；

(3) 完成测量数据的采集及存储；

(4) 完成测量结果的显示；

(5) 完成部分实验；

(6 )撰写毕业设计论文，答辩。

二、调研资料情况

1、单片机调研

本系统选用ATMEL公司的AT89C51作为控制芯片，AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：（1）与MCS-51 兼容，（2）4K字节可编程闪烁存储器，（3）可以1000写/擦循环，（4）数据可保留10年，（5）0Hz-24Hz全静态工作，（6）三级程序存储器锁定，（7）128*8位内部RAM，（8）32可编程

I/O线，（9）两个16位定时器/计数器，（10）5个中断源，（11）可编程串行通道，（12）低功耗的闲置和掉电模式，（13）片内振荡器和时钟电路。

2、光电断续器调研

本系统选用的光电断续器的型号为EE-SX398，由欧姆龙公司推出的光电断续器，光电断续器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。电路图如图1所示：

图1 光电断续器原理图

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电断续器的结构元件中还有发射板和光导纤维。其测量范围是5米-25米。

主要参考资料:

1．王平等编著. 计算机控制技术及应用, 机械工业出版社，2005.5

2．何希才主编。传感器技术及应用，北京航空航天大学出版社.2005.4

3．田景文，高美娟.物联网的设计及应用, 清华大学出版社.2013.6

4．付华, 郭虹, 徐耀松，智能仪器设计，国防工业出版社, 2007.8

三、初步设计方法与实施方案

系统方块图如图所示

光电断续器位置如图所示

本系统以2cm 为间距放置一定数量的光电断续器，选用的光电断续器的型号为EE-SX398，通过实验设备将岩石用真空泵在一定负压下抽空，用标准盐水饱和，将岩心放入岩心夹持器中，先打开环压，然后打开气瓶，从容器中挤入实验用原油，直到原油流出为止，通过液体经过等间距光电断续器的时间来计算液体的流速。

当经岩石渗透的液体流进毛细管，之后通过光电断续器的时候，光电断续器发出一低电平脉冲信号送至单片机，单片机开始计时，当液体通过第二个光电断续器时，光电断续器也发出一低电平脉冲信号送至单片机，单片机暂停计时，把

这一段的时间保存到单片机的内部寄存器中，随后单片机继续计时，液体再通过下一个光电断续器的时候再记录一个时间，由相应的距离和对应的时间计算液体的流速。

当测量完成每按此开关一下，即可显示液体通过每一个光电断续器的不同时间，操作人员可以根据相应的距离和时间计算出流速，从而得到岩石的渗透率。

由于要显示液晶显示屏上，在显示的过程中要实现动态显示，就需要加入锁存器将当前显示的数据进行锁存，单片机系统中常用的地址锁存器芯片74LS373以及CMOS的74HC373，是带三态缓冲输出的8D触发器。

四、预期结果

液晶显示屏显示时间，根据相应的距离和时间计算出流速，得到岩石的渗透率。

五、进度计划

第1周：查找资料，完成前期调研工作，充分了解题目的背景和意义，完成芯片选型。

第2周：方案确定，完成系统结构图

第3周：熟悉开发板及开发环境,学习Protel软件工具使用

第4周：器件选型，测试各器件功能及参数并设计电路原理图.

第5周：完成前端部分的硬件完成PCB电路板的设计并进行检查。

第6周：完成系统设计和结构布局、通信电路

第7周：完成测量渗透率的实现测量方法研究

第8周：完成测量数据的采集及存储

第9周：学习Proteus软件并仿真硬件和软件是否满足设计

第10周：完成测量结果的显示，实验及系统调试

第11周：总结毕业设计阶段的工作

第12周：撰写毕设论文

第13周：撰写毕业论文

第14周：撰写毕业论文

第15周：修改毕设论文，准备毕业设计答辩

第16周：毕业设计答辩