[发明专利]一种油气两相流中整体含气率的测定方法

说明书

本发明公开了一种油气两相流中整体含气率的测定方法，该方法先对各种工况下的油气实验结果与功率谱密度的累计特征值进行关联，形成一张工况—累计特征值之间的表格。根据这张表格，利用查表，可快速获取管道中的整体含气率。

技术领域

本发明涉及油气两相流测量，特别是涉及一种油气两相流中整体含气率的测定方法。

背景技术

两相流系统普遍存在于石油、化工、能源和动力等工业过程中。在原油开采过程中，为了制定油气开发时的运输和处理等策略，需考虑油气两相在管道中的流量比情况。并且由于两相流系统的复杂性，上述参数的在线测量十分困难。

油气两相在管道中的流量比，即管道中的整体含气率或者整体含液率，和油气两相流的流型息息相关。而流型与环境的温度、压力、流体物理性质、管道材料和管道尺寸等多种因素密切相关，故流型种类非常复杂。目前测量多相流相含率的方法主要有快关阀门法、射线法、光学测量法和微波法等。这些方法造价不菲，易被污染，受流型干扰严重，且只能测量局部相含率。而在油田的实际开发中，一般只关心某一段时间内的连续若干管道内的整体含气率情况，而不考虑某一时刻的某一段管道内的局部含气率。

在多相流检测领域中，电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是一种能对管道空间中介质分布进行可视化的新型监测技术。ECT的基本原理是在工业管道周围安置电容传感器阵列，从而测量电容传感器两两电极之间的电容值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气两相流中整体含气率的测定方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油气两相流中整体含气率的测定方法，包括以下步骤：

S1、针对至少一类工况中的多个不同种工况，用ECT传感器测量在某一段时间内的多个时间点的电容数据，并用气体流量计和油相流量计测量气油两相各自的流量，其中所述一类工况中的多个不同种工况是指油相流量相同而气相流量不同的工况；

S2、对于每个不同种工况，将采集到的电容数据按时间序列展开为一系列尖角波，并获取每种工况的含一个振幅超过预定阈值的尖角波的数据集；

S3、对每种工况的电容数据进行归一化处理；

S4、对每种工况归一化后的电容数据求功率谱密度(Power Spectral Density，PSD)，形成每种工况与相应功率谱密度一对一的映射关系；

S5、提取各功率谱密度中的一个累计特征，形成每种工况与相应累计特征值之间的映射关系；

S6、根据每种工况与累计特征值之间的映射关系，形成反映工况与累计特征值之间对应关系的表格；

S7、实际测量时，利用ECT传感器采集的电容数据确定某种工况下的累计特征值，通过查表，确定该工况下的含气率范围。

进一步地：

还包括以下步骤：

S8、利用所述表格，使用线性拟合的方法确定累计特征值与含气率的拟合曲线，实际测量时，根据拟合曲线确定该工况下的含气率的具体值。

步骤S1中，所述至少一类工况为多个不同类工况，所述不同类工况是指油相流量不同的工况。

步骤S2中，将由ECT传感器的对称电极在每一时间点测得的电容数据的均值作为该时间点的实际电容值。

步骤S3中，按照下式进行归一化处理：