[發明專利]基于多元相空間復雜網絡的油水相含率測量及驗證方法

有效

• 申請號: 201410228719.0
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104048997A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 高忠科;方鵬程;金寧德;張新旺
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種油水兩相流相含率測量信息融合方法。特別是涉及一種針對水平油水兩相流分布式電導傳感器測量信號的基于多元相空間復雜網絡的油水相含率測量及驗證方法。

背景技術

兩相流動現象廣泛存在于自然界和現代工業生產過程中，與人類的生活及生產密切相關,準確識別兩相流流型對工業生產過程優化及工藝改造有著重要意義。水平油水兩相流動廣泛存在于石油開采過程中，流動結構分析和參數測量對改善油井生產特性及優化油藏管理具有重要意義。從流體動力學、非線性時間序列分析等不同學科角度研究水平油水兩相流復雜流型內在特性是一個極具挑戰的課題。水平油水兩相流相含率測量技術主要包括電導法、電容法、光學法和射線法等。由于電導傳感器具有原理清晰、結構簡單、響應穩定等諸多優點，已廣泛地應用于多相流參數測量中。兩相流分布式傳感器是由安裝在測量管道上的多對測量電極組成，其可有效測取局部流動結構信息，分布式傳感器多元測量信號不僅包含油相含率信息，同時還蘊含著豐富的流型演化非線性動力學信息。

復雜網絡理論屬當今世界交叉學科前沿研究領域。近年來，基于觀測數據的復雜網絡建模研究得到了來自不同學科領域學者們的廣泛關注，研究表明復雜網絡理論不僅可以用于挖掘包含在非線性時間序列中的重要信息，同時也可用于研究理論模型所不能精確描述的復雜非線性動力學系統。一元時間序列復雜網絡研究已取得較大進展，但多元時間序列復雜網絡研究理論仍相當有限，仍主要集中在基于時間序列相關性分析的網絡構建模式上且其要求時間序列數量足夠多以此為節點構建網絡，在非腦電信號分析領域的應用上存在較大局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種基于多元相空間復雜網絡的油水相含率測量及驗證方法，通過相空間重構并建立復雜網絡的方法對多元信息進行融合，提取與含油率具有線性關系的交叉聚集系數、交叉傳遞性網絡指標并進行歸一化處理，繪制含油率線性關系測量圖版，實現對水平油水兩相流含油率的測量。

本發明所采用的技術方案是：一種基于多元相空間復雜網絡的油水兩相流相含率測量方法，包括如下階段：

1)構建多元相空間復雜網絡，包括如下步驟：

(1)獲得S組等長度反映流體局部流動特征的電壓測量信號即多元時間序列，其中S為大于0的整數；

(2)將所述的S組等長度信號組成的多元時間序列重構到同一個相空間中，得到S組向量序列，根據自遞歸率大于交叉遞歸率的閾值選取方法，對于來自同一觀測信號的向量，定義表示它們之間遞歸關系的自遞歸矩陣，對于來自不同觀測信號的向量，定義表示它們之間遞歸關系的交叉遞歸矩陣，其中，所述的自遞歸矩陣和交叉遞歸矩陣為復雜網絡的子網絡，所述的遞歸矩陣為多元相空間復雜網絡；

(3)把所有的自遞歸矩陣和交叉遞歸矩陣組合在一起就構成多元觀測信號的遞歸矩陣；

2)進行油水兩相流參數測量信息計算，包括如下步驟：

(1)設定交叉聚集系數：對交叉聚集系數求取均值即得到整個遞歸網絡的交叉聚集系數C_global；

(2)設定交叉傳遞性：如果時間序列B所構成的子網絡中兩節點在時間序列A所構成的子網絡中有共有的鄰接點，則這兩點連接的概率為交叉傳遞性：