[发明专利]一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法

说明书

一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法，通过电导波动信号采集系统采集油气水多相流电导波动信号，对采集到的电导波动信号进行EEMD分解，对各级IMF的求归一化能量和相关系数，根据归一化能量和相关系数剔除噪声模态，然后选择能量较大的前几个模态进行时频分析，以此研究和分析多尺度油、气、水多相流动力学特性。该方法在EEMD分解过程中有效分离了噪声模态和固有模态，避免了模态混叠现象，提高了Hilbert‑Huang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性，有助于更加有效和准确地分析油、气、水多相流不同流型的动力学行为特性，为流型识别和多相流参数测量提供更加有效和准确判别依据。

技术领域

本发明属于油、气、水多相流动态参数识别和测量领域，特别涉及以集成经验模式分解(EEMD)进行Hilbert-Huang变换的油、气、水多相流的一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法。

背景技术

石油开采过程中，产出液大多是油、水两相流或是油、气、水多相流，由于对油气井产出液动态信息的掌握不够全面通常会造成开采过程中的早期见水，被迫关闭整个油气井，由此导致油气井寿命缩短和产量下降等问题，严重影响了石油工业的经济效益。因此研究和分析油、气、水多相流的动力学特性，不仅对多相流型识别和多相流动态参数测量，而且对油气井优化开采，有效保护储层，提高采收率均有非常重要的意义。

由于多相流动过程的复杂性和流动型态的随机多变性导致多相流测量信号表现出非线性和非平稳性等特征，信号中包含了复杂的、非平稳的多频谱信息。Hilbert-Huang变换以其自适应性、分辨率高等优点被广泛用于非线性、非平稳随机信号的分析。Hilbert-Huang变换采用经验模态分解EMD(Empirical mode decomposition)，没有固定的先验基底，是一种自适应的多尺度分解方法。然而当信号中包含噪声时，经验模式分解(EMD)分解过程中将会出现噪声与模态之间的混叠现象，严重影响非线性、非平稳信号的Hilbert-Huang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种以集成经验模式分解(EEMD)进行Hilbert-Huang变换的油、气、水多相流的一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法，通过EEMD分解，消除噪声与模态之间的混叠现象，提高油、气、水多相流测量信号Hilbert-Huang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性，更加有效和准确地分析油、气、水多相流不同流型的动力学行为特性，为流型识别和多相流参数测量提供更有效的依据，避免了模态混叠现象对Hilbert-Huang变换多尺度频谱特性的影响。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多尺度油气水多相流动力学特性分析方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：首先通过电导波动信号采集系统获取油、气、水多相流电导波动信号x(t)；

第二步：对采集到的电导波动信号x(t)进行EEMD分解为多个固有模态函数IMF和一个残差项，表达式如下：

其中C_j(t)为第j级IMF，rN(t)为残差项。

第三步：计算各级IMF的能量，公式如下：

第四步：对各级IMF能量作归一化处理，其归一化能量表示如下：

其中为总能量。

第五步：计算各级IMF信号C_j(t)与原始信号x(t)的相关系数为表达式如下：