[发明专利]油气水三相流分相流速声电双模态测量方法

说明书

本发明涉及一种油气水三相流分相流速声电双模态测量方法，包含如下步骤：针对油气水三相水基‑分散流，利用电学传感器采集水相含率信号，利用连续波超声传感器采集多普勒频移信号；根据去噪后的电学传感器的水相含率测量数据，结合特征提取与分类算法实现油气水三相流流型的识别；提取水相含率信号的局部波动特性；利用集合经验模态分解，对连续波超声多普勒频移信号进行分解并选取主分量；采用超声电学联合分析的方法，获得不同流型下水相含率和多普勒频移信号中不同波动尺度的之间的对应关系；对不同流型下、反映分相流速信息的相应本征模态函数进行快速傅里叶变换并计算平均多普勒频移，根据多普勒效应的基本原理，计算分相流速。

技术领域

本发明属于流体测量技术领域，涉及一种超声传感器和电学传感器组合式测量方法，用于三相流分相流速的非扰动式测量。

技术背景

油气水三相流即为气/液/液三相流中的三组分流，它广泛存在于石油的开采及运输过程中。近年来，油田进入高含水期，油气水三相流多以水为连续相、油滴和气泡作为离散相伴随连续相一起流动。对其流动参数的测量成为多相流领域研究的热点问题，尤其是相含率、流速的测量对于产量的准确估计和生产安全的保证具有重要意义。然而与单相流相比，三相之间复杂的相互作用和相对运动特性致其流动结构十分复杂，流型复杂多变，对流动参数的准确获取带来了巨大挑战。

对于多相流过程参数的测量方法多种多样。在传统的测量方式中，多采用单相仪表完成过程参数的直接获取，物理意义明确。比较典型的例子如涡轮流量计、差压流量计、涡街流量计等，但是这些方法多属于侵入式测量，在获得流动参数的同时会对流动过程产生扰动，影响流动结构并降低测量精度。因此，在科学研究和工业生产过程中，采用非侵入式的方法完成对多相流过程参数的准确获取具有重要意义。一些新兴的测量方式，如电学法、超声法、微波法、激光法等逐渐应用于多相流测量中。其中电学法和超声法具有非侵入、传感器结构简单、安装方便、成本低廉而备受关注。

电学相含率测量方法通过测量混合流体的电学参数间接获取流体的相分布.根据传感器结构、形状和激励方式的不同，分为环形电导阵列、电导探针、电学过程层析成像等方法。其中电导法基于环形电阻抗测量传感器，是一种常用的相含率测量方法，具有非扰动、无辐射、响应快等优势。它要求被测对象是以导电介质为连续相的混合物。它通过在激励电极对上施加恒定的激励电压建立电学敏感场，当被测流体的相含率发生变化时，敏感场的阻抗特性随之发生变化，通过获取测量电极对上的电势差实现被测流体相含率的测量，在多相流测量中具有十分广泛的应用。