注聚井中电磁流量计测量特性分析

基于计算流体动力学技术,计算了仪器与油管环形测量区域内聚合物溶液流速剖面分布;采用有限元方法,得到了四电极电磁流量计磁场分布,在确定流量计权重函数分布情况下,从理论上考察了清水与聚合物溶液流体分布条件下四电极电磁流量计响应输出特性。根据实验测量结果,从理论上解释了清水与聚合物溶液中仪器响应产生差别的原因。此外,还考察了流场中存在铁磁性悬浮物颗粒及仪器倾斜因素对仪器响应输出的影响,为注聚井中四电极电磁流量计流量测量精度改进提供了理论依据,采用流场及磁场有限元分析技术,有助于提高电磁流量计测量特性。

伞集流油气水三相流涡轮流量计统计模型研究

伞集流器存在非均衡及非线性的油气水三相流流体漏失,致使伞集流后测量通道内流型复杂多变,建立三相流涡轮流量计物理模型存在困难。基于伞集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合仪在油气水三相流流动环中的动态试验结果,建立了三相流涡轮流量计统计测量模型,该模型考虑了三相流等效“气液”滑脱速度及流动密度因素,回避了复杂流型对测量模型影响。该模型预测三相流总流量过程相对简单,且具有良好的计算结果收敛特性。检验结果表明,伞集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合测量可以有效地测量油气水三相流总流量。

垂直上升管中气液两相流电导波动信号的混沌特性分析

首先以Lorenz混沌方程产生的非线性时间序列为例,讨论了在不同时间序列长度下各种延迟时间算法对噪声的适用性.研究发现,采用C_C算法计算延迟时间的鲁棒性强.在此基础上,给出了垂直上升管中气水两相流电导波动信号混沌表征结果,发现在较低水相表观速度时,随着气相表观速度增加,泡状流及混状流动力学特性变得愈加复杂,而段塞流动力学特性受液相表观速度影响较大;在较高水相表观速度时,随着气相表观速度增加,当流型从泡状流向段塞流转变时,气液两相流动力学特性变得相对简单.但是,由于受液相湍流作用影响,段塞流的动力学特性表现出了涨落现象,呈现不稳定性,当流型从段塞流向混状流转变时,气液两相流动力学特性则变得愈加复杂.研究结果表明:基于电导波动信号的混沌分析可以较好地表征气液两相流流型变化,是理解流型转变机理及其动力学演变特性的有用工具.

垂直上升管中油水两相流流型表征

在含水率 5 1%～ 91%、油水两相流总流量 10～ 6 0m3·d-1范围内 ,对垂直上升油水两相流流动工况的电导波动信号进行了分形及混沌时间序列分析 .当含水率为 6 0 .5 %～ 91%时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.0 0 6～ 1.6 31及 4.30～ 6 .77之间 ;当含水率为 5 1%或 5 1.5 %时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.17～ 1.75 8及 5 .46～ 7.0 5之间 ,且分形维数及混沌吸引子相关维数随总流量呈不规则突变 ,并与复杂功率谱特征及流型图上的过渡流型相对应 ,表明了分形维数及混沌吸引子相关维数对油水两相流流型变化具有敏感的“指示器”

气液两相流电导波动信号的混沌递归特性分析

通过对典型的Lorenz混沌方程和Logistic映射的考察,研究了相空间嵌入参数(嵌入维数、延迟时间和阈值)对递归分析结果的影响。研究结果表明:递归分析对嵌入维数与延迟时间的依赖性不强,嵌入维数与延迟时间变化只是改变递归率数值大小,而不改变递归结构性质;同样,阈值大小选择直接影响递归点数的多少,而不会改变递归结构性质。最后采用递归分析方法对垂直上升管中气液两相流流型进行了表征,研究结果表明,递归结构图可以较好地反映流型演化特征,且递归特征量随气相表观流速变化敏感,为气液两相流流型辨识提供了有用的特征挖掘量。

基于Kolmogorov熵时间序列分析的垂直上升管中油水两相流流型表征

采用一种基于广义熵概念的Kolmogorov熵计算方法来提取时间序列的复杂性特征 ,进而对油水两相流流型进行表征 ,用Mackey Glass方程作算例验证了该复杂性特征提取方法的可靠性 .在此基础上对油水两相流实验电导波动信号的Kolmogorov熵表征结果进行了分析 ,指出Kolmogorov熵对流型转变的敏感性 ,并且发现其结果与先前研究的时间序列电导波动信号功率谱复杂性特征及分形和混沌表征结果较好地对应和统一 ,表明了Kol mogorov熵对油水两相流流型变化具有敏感的“指示器”特性 .

气液两相流差压测量波动信号的符号序列统计分析

将符号时间序列分析方法应用到两相流测量波动信号分析,并讨论了关键参数对符号统计量影响问题。在此基础上,利用垂直上升管中采集到的80组气液两相流差压动态波动信号,提取了时间不可逆转性Tfb及χf2b统计量。当气相表观速度小于0.02m.s-1时,随着气相表观速度增加,泡状流随机可变的运动特征逐渐加剧,其动力学特性变得相对复杂;当气相表观速度大于0.02m.s-1时,在流型从泡状流向段塞流转变过程中,随着气相表观速度增大,流型演化的动力学特性逐渐变得相对简单;在流型从段塞流向混状流转变过程中,随着气相表观速度增加,混状流的动力学特性逐渐变得愈加复杂。研究结果表明,时间不可逆转性Tfb及χ2fb统计量两个符号是表征气液两相流流型的敏感特征量,考察这两个统计量随两相流流动参数变化规律有助于更好地理解两相流流型动力学特性。

纵向八电极阵列电导式两相流测量方法研究

以连续相导电的两相流为测量对象,提出了1种新的纵向八电极阵列电导式两相流测量方法。传感器阵列由8个内嵌管壁上的环形金属电极构成,其中包含1对激励电极、1对相含率测量电极以及2对截面相关电极。在对阵列电导式传感器几何结构优化的基础上,利用NI数据采集卡及LabVIEW编程语言实现了传感器阵列电导波动信号数据同步采集。在垂直上升管中气水两相流动态实验结果表明,该测量系统对泡状流、段塞流及混状流均有较好测量响应特性。为开展基于数据挖掘与信息融合的测量信息处理工作奠定了基础。

利用符号时间序列分析法表征垂直上升管中油水两相流流型

The flow patterns of oil/water two-phase flow in vertical upward pipes were characterized by the analysis of symbolic time series based on the conductance fluctuating signals.The study showed that the symbolic sequence temporal irreversibility T fb and chi-square χ2 fb statistics had little change with oil-in-water flow pattern variations for water cut (K w) ranging from 61% to 91% but showed irregular sudden changes with transitional flow pattern variations for water cut 51%.When distinguishing the transitional flow pattern from oil-in-water flow pattern, the symbolic time series analysis method presented more unique characteristics and was a useful assistant diagnostic tool for the identification of oil/water two- phase flow patterns.

油井伞集流油气水三相流流动参数的软测量方法

基于伞集流涡轮流量计与放射性持水率-密度计组合仪在油气水三相流流动环中的动态测量特性,建立了三相流总流量及分相含率的人工神经网络软测量模型.由于集流伞存在流体非线性漏失,集流后测量通道内流型复杂多变,在软测量模型中考虑了油水流型特性的影响.人工神经网络训练与学习采用了Levenbery-Mar-quardt非线性阻尼最小二乘算法,模型检验结果表明:对泡状流及段塞流流型,利用该模型可以实现较高精度的总流量及分相含率预测,为伞集流油气水三相流测井信息处理提供了一种有效方法.

混沌递归分析在油水两相流流型识别中的应用

采用由Lorenz方程生成的时间序列验证了递归定量分析的有效性及敏感性,并将该分析方法应用于油水两相流流型识别.研究结果表明对油水两相流过渡流型,在递归图上表现为分散点或线条纹理两种纹理结构特征;而对同一种水包油流型,仅表现为线条纹理结构特征.表明混沌递归图纹理结构特征对油水两相流流型变化敏感,混沌递归定量分析是一种流型识别的有效辅助诊断工具.

皮球集流油气水三相流涡轮流量计测量模型研究

基于皮球集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合仪在油气水三相流流动环中的动态测量结果,建立了预测三相流总流量的涡轮流量计物理模型,该模型考虑了等效“气液”滑脱速度及流型影响。由于流型转变与两相流运动波传播特性密切相关,还提出了基于“气液”两相流运动波传播速度特征的流型划分准则,并利用该准则在不同流型区域内提取了气相漂移速度及相分布系数2个重要的流动特性参数。最后,将研究所得的三相流流动特性与涡轮流量计物理模型相结合,给出了具有较高精度的三相流总流量预测结果,表明利用集流型涡轮流量计仍然可以有效地测量油气水三相流总流量。

水平油水两相流测井仪器测量通道内流型识别

水平井产出剖面测井中集流型仪器内油水两相流流型通常呈复杂多态性,正确认识流型演化规律有助于井下流量测量精度提高.在油水两相流流动环路中采集电导及电容传感器波动信号的基础上,基于非线性时间序列递归图纹理分析方法,对集流型仪器内油水两相流流型特征进行了表征.研究发现:在不同流量及含水率下,递归图纹理特征与流型之间具有较好的对应关系,可通过递归图纹理特征有效识别水平油水两相流流型.

气液两相流电导传感器测量波动信号的Wigner-Ville分析

流型是两相流中非常重要的流动参量,不同流型下的两相流流动特性及传热传质性能有很大不同。流型也严重影响着两相流参数测量的准确性。利用新近研制的两相流电导传感器,在垂直上升气液两相流管中采集了不同流型下的电导波动信号,采用W igner-V ille分布(WVD)在时频域内处理了电导波动信号,观察到了WVD特征与流型之间的关系,取得了较好的气液两相流流型辨识效果。

垂直管中三相流分相含率测量模型研究

金宁德，乔贺堂，张淑英．垂直管中三相流分相含率测量模型研究．测井技术，１９９７，２１（１）：９～１４基于集流型涡轮流量计与放射性密度计、持水率计在大庆生产测井研究所油、气、水三相流流动环路中的实验数据，本文提出了用于确定油、气、水三相流分相含率的测量模型，用此模型预测的油、气、水分相含率与流动环标定的数据进行了对比，在规定的实验范围内，取得了较高精度的油、气、水分相含率预测效果。

非线性时间序列的符号化分析方法研究

符号时间序列分析方法是近年来新兴的一种数据处理方法,已经被广泛的应用于各个领域.采用符号化分析方法能够从动力系统中快速有效地提取有用定量信息,计算简单快捷,而且能够有效的抑制噪声.本文采用三种统计量用于表征符号化时间序列的特性,用Henon方程作为算例验证了该方法的可靠性,并且将此方法应用于垂直上升管中油水两相流流型分析,结果表明从符号时间序列计算的统计量对油水两相流过渡流型变化敏感.

垂直管中油、气、水三相流总流量测量模型研究

基于集流型涡轮流量计与放射性低能源密度—持水率计在大庆生产测井研究所油、气、水三相流动环路中的实验响应结果，首先考察了用于气液两相流中涡轮流量计的Ａｙａ物理模型，进而提出了经过校正后用于确定油、气、水三相流总流量的测量模型，用此模型预测三相流总流量与流动环标定数据对比后其误差小于５％。

垂直上升管中油水两相流流型辨识

基于运动波理论本文建立了垂直上升管中油水两相流运动波传播方程,计算得到了管内无仪器插入体情况下油水两相流运动波传播速度特性曲线,根据曲线特征确定了油水两相流过渡流型存在于持水率大于0.25并小于0.5区间,应用该流型辨识准则对Govier等实验观察到的油水两相流流型试验点进行了辨识,取得了较好对比效果。此外还使用Flores等击碎聚合机理性模型验证了本文的辨识流型图,并与之结合产生了更加细化的合成流型图。

模拟井中油气水三相泡状流流型的分形与混沌特征

应用分形及混沌理论,对油气水三相流模拟装置中采集的油气水三相泡状流混合密度波动信号进行了表征,提取的分形维数及混沌吸引子相关维分别在1.1-1.282及4.13-5.87之间.对分相含率(含水率、含气率、含油率)相同而总流速不同的情况,其分形维数及混沌吸引子相关维随总流速呈现相同的变化趋势,从功率谱特征曲线的波动程度上也验证了分形维数及混沌吸引子相关维随总流速变化趋势的正确性.另外,还对混合密度时间序列波动信号提取了最大Lyapunov指数,证明了垂直上升管中油气水三相泡状流是-混沌系统.

气液两相流流动参数软测量方法研究

对垂直上升气液两相流测得的电导波动信号,在频域中采用语音信号处理中的线性预测方法提取了4个特征量,在时域中用时间序列统计分析方法提取了6个特征量。将这10个反映气液两相流流动特性的特征量作为径向基神经网络软测量模型的输入量,在水相流量1～10 m^3/h及气相流量1～130 m^3/h的范围内,较好地实现了气液两相流持水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径。