基于ICA和时延估计的油气水三相流气液相速度测量方法研究

论文摘要

油、气、水多相流广泛存在于现代石油工业中,流动参数检测技术己成为多相流研究领域的一个热点问题,其中速度测量是一项极其重要的研究内容,流速的准确测量可为揭示多相流动机理,建立多相流流动模型提供必要的依据。但油气水多相流动过程的复杂性和随机性致使其速度参数的测量难度很大。本文基于独立成分分析(ICA)和时延估计算法,对油气水三相流气液相速度测量方法进行了深入研究。首先,根据油气水三相流电导信号具有混合性的特点,提出了基于ICA的油气水三相流气液相信息提取的算法。该算法采用ICA分离出流体的分相信号,采用Pearson相关系数作为气液相信息的辨识依据。文中建立了油气水三相流气液相信息提取的理论模型,论证了算法的可行性,并采用仿真数据和实测数据对算法进行了验证。其次,针对相关法时延估计精度低的问题,提出了基于广义加权二次相关的时延估计算法。该算法在对二次相关函数进行傅立叶变换的基础上,利用加权函数对功率谱密度进行加权处理,以实现信号的白化,互相关函数的峰值所对应的横坐标即为计算出的延迟时间。最后,给出了基于ICA和时延估计的油气水三相流气液相速度测量方法的实现过程,并在大庆油田模拟井实验平台上进行了动态实验。该方法首先对七电极阵列相关电导传感器的四路输出信号进行气液相信息提取,得到上游和下游传感器的气相和液相信息,之后分别对液相信号和气相信号进行广义加权二次相关时延估计,进而求得油气水三相流的气液相流速。文中对动态实验的气液相速度测量结果进行了分析,得出了三相流流体的流动规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 三相流流速测量方法的发展及研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 基于ICA 的油气水三相流气液相信息提取算法
• 2.1 算法的基本思想
• 2.2 算法的理论模型
• 2.3 算法的实现步骤
• 2.3.1 ICA 信号分离的算法实现
• 2.3.2 气液相辨识的算法实现
• 2.4 算法的实验结果
• 2.4.1 仿真信号的实验验证
• 2.4.2 实测信号的实验结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于广义加权二次相关的时延估计算法
• 3.1 算法的基本理论与实现过程
• 3.1.1 相关法时延估计的基本理论
• 3.1.2 广义加权二次相关算法的实现过程
• 3.2 基于时延估计的流体速度测量模型
• 3.3 流体速度测量的实验结果
• 3.3.1 仿真信号的实验验证
• 3.3.2 实测信号的实验结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 油气水三相流气液相速度测量的方法实现及实验结果
• 4.1 油气水三相流气液相速度测量的原理及实现过程
• 4.2 油气水三相流气液相速度测量实验数据的获取
• 4.2.1 油气水三相流测量装置及实验平台
• 4.2.2 油气水三相流电导波动信号的采集
• 4.3 油气水三相流气液相速度测量的实验结果及分析
• 3/d 时气液相速度测量结果'>4.3.1 油气水三相流流量为10m³/d 时气液相速度测量结果
• 3/d 时气液相速度测量结果'>4.3.2 油气水三相流流量为20m³/d 时气液相速度测量结果
• 3/d 时气液相速度测量结果'>4.3.3 油气水三相流流量为40m³/d 时气液相速度测量结果
• 3/d 时气液相速度测量结果'>4.3.4 油气水三相流流量为80m³/d 时气液相速度测量结果
• 4.3.5 油气水三相流气液相速度测量实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介