[發明專利]基于連續相導電特性補償的油氣水三相流持氣率測量方法

有效

• 申請號: 202011353304.8
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112557453B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 翟路生;王雨青;楊杰;金寧德
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于連續相導電特性補償的油氣水三相流持氣率測量方法，測量管道為豎直向上測量管道，所述的三相流為油氣水三相流，所采用的傳感器，一個為電導網格傳感器，另一個為分布式同軸電導傳感器；所述的電導網格傳感器包括激勵電極和接收電極，各激勵電極相互平行，位于測量管道同一徑向截面，各接收電極相互平行，位于測量管道的另一徑向截面，電導網格傳感器采用循環激勵模式，當完成一次循環激勵后，電導網格傳感器輸出一幀數據，對應油氣水三相流中氣相分布的一幅圖像，其特征在于，

所述的分布式同軸電導傳感器用于動態監測連續相電導特性的變化，實現電導網格傳感器成像結果的實時校正，分布式同軸電導傳感器包括三個同軸電導傳感器；三個同軸電導傳感器均勻地安裝在測量管道同一個徑向截面的周圍，每個同軸電導傳感器的前端設置有液體延拓區，該液體延拓區被設計為斜向上，與測量管道徑向截面呈30°夾角；利用電導網格傳感器聯合同軸電導傳感器測量油氣水三相流持氣率的步驟如下：

1)針對油氣水三相流，獲得電導網格傳感器輸出信號V_m,1,V_m,2,…,V_m,10以及標記信號V_Mark；對于第k幀數據，在V_Mark兩個相鄰上升沿之間的時間段內，計算第j個接收電極信號V_m,j(k)的極差，記作V_m(i,j,k)，其中i為激勵電極編號；

2)將測量管道內充滿空氣，測量電導網格傳感器輸出信號V_g,1,V_g,2,…,V_g,10；對V_g,1,V_g,2,…,V_g,10進行處理，可獲得極差V_g(i,j,k)；計算不同數據幀下極差V_g(i,j,k)的平均值V_g(i,j)；

3)將測量管道內充滿水相，測量電導網格傳感器輸出信號V_w,1,V_w,2,…,V_w,10；對V_w,1,V_w,2,…,V_w,10進行處理，獲得極差信號V_w(i,j,k)，計算不同數據幀下極差V_w(i,j,k)的平均值V_w(i,j)；

4)根據步驟1)，2)和3)中的結果，對信號V_m(i,j,k)進行歸一化處理，獲得歸一化信號其中N為幀數；

5)針對油氣水三相流，獲得分布式同軸電導傳感器測量信號U_m,1，U_m,2，U_m,3，對于第k幀數據，計算第p，p＝1,2,3號同軸電導傳感器測量信號的平均值U_m,p(k)；

6)將測量管道內充滿空氣，獲得分布式同軸電導傳感器測量信號U_g,1，U_g,2，U_g,3；計算第p號同軸電導傳感器測量信號的平均值U_g,p(k)；然后，計算不同數據幀下U_g,p(k)的平均值U_g,p；

7)將測量管道內充滿水相，獲得分布式同軸電導傳感器測量信號U_w,1，U_w,2，U_w,3；計算第p號同軸電導傳感器測量信號的平均值U_w,p(k)，然后計算不同數據幀下U_w,p(k)的平均值U_w,p；

8)對步驟4)獲得的歸一化信號V_N(i,j,k)進行校正：計算單個同軸電導傳感器對油氣水三相流中連續相的電導率校正系數計算三個電導率校正系數的平均值δ(k)；獲得歸一化信號V_N(i,j,k)的校正結果

9)根據步驟8)的校正結果，獲得電導網格傳感器油氣水三相流持氣率的測量結果

10)針對分布式同軸電導傳感器延拓區內侵入氣泡這種異常情況進行信號處理：計算在每幀數據下，各個同軸電導傳感器測量信號的平均值U_m,p(k),p＝1,2,3；k＝1,2,…,N，及其標準差σ_p；判斷第k幀數據對應的U_m,p(k)是否有異常,如果成立，則U_m,p(k)無異常，如果上式不成立，則U_m,p(k)有異常，其中表示U_m,p(k)的平均值；當U_m,p(k)有異常時，令U_m,p(k)＝U_m,p(k')，其中U_m,p(k')是與U_m,p(k)最相鄰的非異常數據，U_m,p(k')對應的幀數為k'；

11)當異常情況出現時，對歸一化信號V_N(i,j,k)進行校正：根據步驟8)計算異常情況下的電導率校正系數計算歸一化信號V_N(i,j,k)的校正結果

12)根據步驟11)的結果，獲得異常情況下電導網格傳感器油氣水三相流持氣率測量結果