[發明專利]一種基于改進PIV的水平油水兩相流流速測量方法

在審

• 申請號: 202010134755.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111369620A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 韓連福;王海霞;付長鳳;劉超;劉興斌;宋鴻梅
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/00
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

本發明屬于石油工程與測量技術領域，具體涉及一種基于改進PIV的水平油水兩相流流速測量方法，1、對連續兩幀圖像進行處理，將圖像信息提取轉換為數字信息，確定PIV位移測量過程中查詢窗口M；2、固定查詢窗口大小，計算兩幀圖像中查詢窗口內中心處粒子的互相關系數提取最大的互相關系數及對應的位移整像素值(p,q)；3、建立互相關函數R(u,v)，確定粒子的位移亞像素值(u₀,v₀)；4、改變查詢窗口大小，對空白位移矢量處進行插值以擴大位移矢量分布；5、重復步驟二～四，直至查詢窗口循環結束為止，計算所有位移矢量對應的像素點的速度矢量分布V，最終求得的平均值即為油水兩相流在此時的平均流速

技術領域：

本發明屬于石油工程與測量技術領域，具體涉及一種基于改進PIV的水平 油水兩相流流速測量方法。

背景技術：

目前，我國絕大多數油田開發已進入高含水、低產液階段。油水兩相流的 流型表現為油水分層，且上層含少量油泡的混合狀態，此狀態易導致油水滑脫。 水平井、小管徑以及化學驅等新技術實施后，油水流動狀態受這種滑移影響較 大，給測井資料的解釋和研究開發中測井儀器的評價帶來困難。測井資料的解 釋和測井儀器的精度很大程度依賴于流動特性，流型、流場、流速和組分是反 映流動特性的參數，其中流速測量是油田開發動態監測必不可少的一部分，為 油田開采流量計量、提高原油采收率等提供重要的參考依據，故水平井油水兩 相流的流速準確測量是目前的急需解決的問題。

PIV算法是常用的一種流體的流速測量方法，不僅可以定量分析整個管道 流動的速度矢量場，而且可以消除傳統單點測量的局限性。經典PIV算法是先 獨立對水平方向和垂直方向進行位移亞像素擬合再將其結合在一起得到某一點 的精確位移，這一解決方法得到的位移亞像素擬合效果在單個方向是最好的， 但對于某一點而言未必是最好的，因此此方法對位移的計算精度不高。目前油 水兩相流PIV圖像位移空白矢量處是采用線性插值得到的，故其流體流速的精 度也會降低。針對這兩個現象，若將位移亞像素擬合從一維擴大到二維，精確 計算每點的位移變化，同時采用Kriging模型進行位移空白矢量處插值，可提 高位移矢量的精確度，從而降低平均流速測量的誤差。

發明內容：

本發明的目的是為了解決采用PIV技術測量水平油水兩相流流速過程中， 由于PIV算法過程中空白矢量和分向亞像素擬合造成的測量精度不高問題，提 出一種基于改進PIV的水平油水兩相流流速測量方法。

本發明采用的技術方案為：一種基于改進PIV的水平油水兩相流流速測量 方法，其特征在于：所述測量方法包括以下步驟：

步驟一：對連續兩幀圖像進行處理，將圖像信息提取轉換為數字信息，確 定PIV位移測量過程中查詢窗口M；

所述的圖像信息提取轉換是將兩幀圖像的有用信息進行裁剪，并進行灰度 處理，轉換后的兩幀灰度圖像函數分別用f(x,y)和g(x,y)表示，x,y分別表示圖 像中水平方向和垂直方向上的像素點位置坐標；

查詢窗口M的設置可提高位移的分辨率和計算精度，M表示為

式中m₁～m₈均為后續互相關時查詢窗口大小，m₁,m₂,m₃,m₄,m₅,m₆,m₇,m₈的查詢窗口大小分別為128×128、128×128、64×64、64×64、32×32、32×32、 16×16、16×16；

步驟二：固定查詢窗口大小，計算兩幀圖像中查詢窗口內中心處粒子的互 相關系數提取最大的互相關系數以及對應的位移整像素值(p,q)；

所述兩幀圖像查詢窗口內中心處的相關系數的計算公式為：