[發(fā)明專利]一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210111315.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN114441798B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃中偉;周一粟;李根生;張壯壯;宋先知;史懷忠;王海柱;楊睿月;姜天文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G01P5/20
• 分類號(hào): G01P5/20;G01P5/22;G01M10/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李雅琪;徐煥

本說明書實(shí)施例提供一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括環(huán)空管路和PIV測(cè)量裝置；所述環(huán)空管路包括外管和內(nèi)管；所述外管上設(shè)置有出水口和入水口，用于向所述外管和內(nèi)管所構(gòu)成的環(huán)空中輸入測(cè)試液體；所述測(cè)試液體中需加入示蹤粒子；所述PIV測(cè)量裝置用于獲取對(duì)應(yīng)于環(huán)空管路流場(chǎng)中示蹤粒子的互相關(guān)圖像，并基于所述互相關(guān)圖像計(jì)算出環(huán)空流場(chǎng)速度，進(jìn)而根據(jù)所述環(huán)空流場(chǎng)速度計(jì)算環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)。上述系統(tǒng)使得所獲取的環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)能夠與不同類型的環(huán)空流場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，保證了對(duì)于環(huán)空流場(chǎng)的研究的全面性，有利于后續(xù)研究中基于所述環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的機(jī)理研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書實(shí)施例涉及流體力學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)獲取系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

環(huán)空流動(dòng)是基于環(huán)空套管所產(chǎn)生的流場(chǎng)，廣泛存在于石油行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，具體的，在鉆井、完井、壓裂、酸化、采油、修井等作業(yè)中均涉及環(huán)空流動(dòng)。環(huán)空流動(dòng)對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)參數(shù)，以及流體通過環(huán)空管路時(shí)所產(chǎn)生的流動(dòng)壓力損失，對(duì)于控壓鉆井、泵壓預(yù)測(cè)等實(shí)際工程均具有重要的研究意義，能夠有效指導(dǎo)生產(chǎn)開發(fā)的進(jìn)行。

但是，目前針對(duì)環(huán)空流動(dòng)的研究只停留在被動(dòng)分析實(shí)際開采過程的地步，缺乏對(duì)于環(huán)空管路流場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)而使得缺少對(duì)應(yīng)于環(huán)空流場(chǎng)特性的相關(guān)參數(shù)，難以進(jìn)行后續(xù)的分析步驟。因此，如何有效構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停垣@取環(huán)空流場(chǎng)的相關(guān)參數(shù)，是當(dāng)前所亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本說明書實(shí)施例的目的是提供一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)獲取系統(tǒng)及方法，以解決如何有效模擬環(huán)空流場(chǎng)以獲取對(duì)應(yīng)的環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本說明書實(shí)施例提出一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)，包括環(huán)空管路和PIV測(cè)量裝置；所述環(huán)空管路包括外管和內(nèi)管；所述外管上設(shè)置有出水口和入水口，用于向所述外管和內(nèi)管所構(gòu)成的環(huán)空中輸入測(cè)試液體；、所述測(cè)試液體中包含有示蹤粒子；所述PIV測(cè)量裝置用于獲取對(duì)應(yīng)于環(huán)空管路的互相關(guān)圖像，并基于所述互相關(guān)圖像計(jì)算環(huán)空流場(chǎng)速度，進(jìn)而根據(jù)所述環(huán)空流場(chǎng)速度得到環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)；所述環(huán)空流場(chǎng)特性包括環(huán)空流場(chǎng)速度和環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)；所述互相關(guān)圖像用于表示不同時(shí)刻示蹤粒子在流場(chǎng)中的位置。

本說明書實(shí)施例還提出一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量方法，所述環(huán)空流場(chǎng)特性包括環(huán)空流場(chǎng)速度和環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)；所述方法包括：向環(huán)空管路中輸入測(cè)試流體；所述環(huán)空管路由外管和內(nèi)管構(gòu)成；所述測(cè)試流體中包含有示蹤粒子；利用PIV測(cè)量裝置獲取對(duì)應(yīng)于所述環(huán)空管路的互相關(guān)圖像；所述互相關(guān)圖像用于表示不同時(shí)刻示蹤粒子在流場(chǎng)中的位置；基于所述互相關(guān)圖像計(jì)算環(huán)空流場(chǎng)速度；根據(jù)所述環(huán)空流場(chǎng)速度計(jì)算環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)。

由以上本說明書實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，本說明書實(shí)施例通過構(gòu)建環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)，使得通過所述環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)空管路模擬實(shí)際應(yīng)用中的環(huán)空；在向環(huán)空管路的環(huán)空中注水時(shí)，在所輸入的測(cè)試液體中添加示蹤粒子，使得通過PIV測(cè)量裝置獲取到對(duì)應(yīng)于環(huán)空管路流場(chǎng)的互相關(guān)圖像后，能夠根據(jù)互相關(guān)圖像中所顯示出的示蹤粒子的位置信息變動(dòng)情況來確定環(huán)空流場(chǎng)速度，并基于環(huán)空流場(chǎng)速度求取得到環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)。由于上述環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)中，環(huán)空管路是人為構(gòu)造的井筒模型，因此可以根據(jù)環(huán)空模型研究的需求，對(duì)環(huán)空管路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而得到不同類型的環(huán)空流場(chǎng)，使得所獲取的環(huán)空流場(chǎng)特性能夠與不同類型的環(huán)空流場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，保證了對(duì)于環(huán)空流場(chǎng)的研究的全面性，有利于后續(xù)基于所述環(huán)空流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

附圖說明

為了更清楚地說明本說明書實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本說明書實(shí)施例一種基于PIV的環(huán)空流場(chǎng)特性測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本說明書實(shí)施例一種外管的示意圖；