[發明專利]一種多尺度油氣水多相流動力學特性分析方法

有效

• 申請號: 201810123414.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108388848B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 李利品;劉科滿;高國旺;童美帥;袁景峰
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種多尺度油氣水多相流動力學特性分析方法，通過電導波動信號采集系統采集油氣水多相流電導波動信號，對采集到的電導波動信號進行EEMD分解，對各級IMF的求歸一化能量和相關系數，根據歸一化能量和相關系數剔除噪聲模態，然后選擇能量較大的前幾個模態進行時頻分析，以此研究和分析多尺度油、氣、水多相流動力學特性。該方法在EEMD分解過程中有效分離了噪聲模態和固有模態，避免了模態混疊現象，提高了Hilbert?Huang變換多尺度頻譜特性的準確性和有效性，有助于更加有效和準確地分析油、氣、水多相流不同流型的動力學行為特性，為流型識別和多相流參數測量提供更加有效和準確判別依據。

技術領域

本發明屬于油、氣、水多相流動態參數識別和測量領域，特別涉及以集成經驗模式分解(EEMD)進行Hilbert-Huang變換的油、氣、水多相流的一種多尺度油氣水多相流動力學特性分析方法。

背景技術

石油開采過程中，產出液大多是油、水兩相流或是油、氣、水多相流，由于對油氣井產出液動態信息的掌握不夠全面通常會造成開采過程中的早期見水，被迫關閉整個油氣井，由此導致油氣井壽命縮短和產量下降等問題，嚴重影響了石油工業的經濟效益。因此研究和分析油、氣、水多相流的動力學特性，不僅對多相流型識別和多相流動態參數測量，而且對油氣井優化開采，有效保護儲層，提高采收率均有非常重要的意義。

由于多相流動過程的復雜性和流動型態的隨機多變性導致多相流測量信號表現出非線性和非平穩性等特征，信號中包含了復雜的、非平穩的多頻譜信息。Hilbert-Huang變換以其自適應性、分辨率高等優點被廣泛用于非線性、非平穩隨機信號的分析。Hilbert-Huang變換采用經驗模態分解EMD(Empirical mode decomposition)，沒有固定的先驗基底，是一種自適應的多尺度分解方法。然而當信號中包含噪聲時，經驗模式分解(EMD)分解過程中將會出現噪聲與模態之間的混疊現象，嚴重影響非線性、非平穩信號的Hilbert-Huang變換多尺度頻譜特性的準確性和有效性。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提出一種以集成經驗模式分解(EEMD)進行Hilbert-Huang變換的油、氣、水多相流的一種多尺度油氣水多相流動力學特性分析方法，通過EEMD分解，消除噪聲與模態之間的混疊現象，提高油、氣、水多相流測量信號Hilbert-Huang變換多尺度頻譜特性的準確性和有效性，更加有效和準確地分析油、氣、水多相流不同流型的動力學行為特性，為流型識別和多相流參數測量提供更有效的依據，避免了模態混疊現象對Hilbert-Huang變換多尺度頻譜特性的影響。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多尺度油氣水多相流動力學特性分析方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步：首先通過電導波動信號采集系統獲取油、氣、水多相流電導波動信號x(t)；

第二步：對采集到的電導波動信號x(t)進行EEMD分解為多個固有模態函數IMF和一個殘差項，表達式如下：

其中C_j(t)為第j級IMF，rN(t)為殘差項。

第三步：計算各級IMF的能量，公式如下：

第四步：對各級IMF能量作歸一化處理，其歸一化能量表示如下：

其中為總能量。

第五步：計算各級IMF信號C_j(t)與原始信號x(t)的相關系數為表達式如下：