[发明专利]一种基于总流量与电导探针阵列信号的垂直井含水率测量方法

说明书

一种基于总流量与电导探针阵列信号的垂直井含水率测量方法，属于多相流检测领域。首先，分别测量总流量和每个探针的电压响应信号；其次，通过统计分析和小波分析两种技术从每个探针响应信号提取特征量；第三，对所提取的特征量进行Z‑score归一化，再采用主成分分析(PCA)技术提取主成分，成为PCA特征量；第四，利用支持向量回归(SVR)方法分别建立从总流量和各探针响应信号的PCA特征量到油水两相流含水率的SVR回归模型；第五，采用遗传算法优化SVR模型参数；最后，对各探针所预测的含水率进行基于算术平均的线性均方估计的决策级信息融合。本发明大幅降低了输入变量维数，相对于单探针方法，不仅提高了测井的鲁棒性和可靠性，而且大幅提高了测量精度。

【技术领域】

本发明属于多相流检测领域，尤其涉及一种基于总流量与电导探针阵列信号的垂直井含水率测量方法。

【背景技术】

生产测井在石油开采中发挥着不可替代的作用。除流型之外，含水率也是油水两相流的重要参数，指单位时间内流过井筒的水相体积流量占多相流总体积流量的百分比，对其准确测量对于实时监测原油的产量，进而对提高油井采收率和节约能耗具有重要意义。然而，油水两相流流型多变，相间存在复杂的界面效应和滑差，导致含水率的准确测量非常困难，至今仍然是生产测井中亟需解决但仍未很好解决的难题。而且，随着油田开发的深入，多层合采、注水开采被广泛应用，使得传统的含水率/持水率测量仪器和方法难以满足现场需求。

目前，多相流的含水率测量被广泛地研究。含水率测量方法有快关阀门法、差压法、电容法、电导法、探针法、射线法、光学法、超声法、微波法、电学层析成像法、热式法和软测量法。电导探针法不仅对油水两相流的流动参数变化响应迅速，而且成本低，安全、可靠、可实施性强，因而得到了广泛的应用。Zhao等采用了双电导探针研究垂直井油水两相流的含油率及速度的分布(参考文献Zhao D.J.,Guo L.J.,Hu X.W.Experimental Study onLocal Characteristics of Oil-Water Dispersed Flow in a Vertical Pipe[J].International Journal of Multiphase Flow,2006,V32(10-11):1254-1268)。Lucas等采用了双电导探针研究油水两相流在泡状流流型下的含油率(参考文献Lucas G.P.,Panagiotopoulos N.Oil Volume Fraction and Velocity Profiles in VerticalBubbly Oil-in-Water Flows[J].Flow Measurement and Instrumentation,2009,V20:127-135)。国家知识产权局授权了三项有关电导探针阵列传感器及其优化方法的发明专利“一种多环电极阵列成像传感器”(专利号ZL201010110504.0)，“一种环形持水率测井传感器阵列的结构优化方法”(专利号ZL201010543247.X)和“一种基于遗传算法的多环电极阵列传感器结构优化方法”(专利号ZL201210544383.X)。然而，电导探针法还远不成熟，探针响应信号的处理和使用还需要深入研究。将软测量方法与传统多相流传感器相结合可以极大地丰富多相流测量数据的使用，从而提高测量精度。一般地，软测量方法包含如下步骤：数据挖掘，特征提取，数据融合和参数估计等。国家知识产权局公布了两项有关水平井持水率测量的发明专利“一种基于电导探针阵列传感器的水平井多参数估计方法”(申请号201310193498.3)和“一种基于电导探针阵列和信息融合技术的水平井参数检测方法”(申请号201410214392.1)，但不能适用于垂直井含水率测量。