基于小波变换与贝叶斯决策的多相流相态辨识方法

分离式多相流各相流量的准确测量依赖于流态转换点的准确识别.为识别流体相态,建立了基于多传感器特征提取技术的相态在线辨识模型.采用小波变换对流动信号进行分析,提取对信号敏感的均值、方差、均方差和导数组成相态识别特征向量,通过最小错误率的贝叶斯算法建立相态在线识别模型,并采用该模型进行了多相流相态辨识实验.实验结果表明,采用该方法可准确识别多相流流态,该模型的建立为多相流各组分分相流量的准确测量奠定基础.     

水-气二相流本构模型参数的反演识别

在地下水多相流问题的模拟研究中,需要确定各相流体的本构模型参数.为此,首先通过非稳定水-气二相流试验获取砂土中水-气二相流动过程的试验数据,然后建立考虑水相、气相流动及相互溶混的水-气二相流数学模型,采用Marquart-Levenberg最优化算法建立水-气二相流本构关系模型参数反演模型,结合非稳定水-气二相流的试验数据,对水-气二相流本构关系模型（VG和VGM）参数进行了反演识别,得到了与试验中土样相关的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值.将所得到的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值代入到水-气二相流数值模拟模型中,对该非稳定水-气二相流试验过程进行模拟,将对应的模拟值与试验过程的观测值进行对比分析,二者吻合较好,证明了最优参数估计值的准确性和参数反演识别模型的有效性.该研究成果可以为确定多相流系统中与各相流体（包括水相、气相和非水相流体（NAPL））有关的本构关系提供帮助和技术支持.     

含CO2多相流相态的非均匀性对输油管冲刷腐蚀的影响

以研究含CO2多相流相态的非均匀性对输油管冲刷腐蚀的影响为目的,利用多相流环路实验装置进行冲刷腐蚀试验,并借助高速数字摄像系统观测多相流相态,考查石油多相混输管中的冲刷腐蚀与多相流的相态结构相关性.对水平管弹状流下的CO2腐蚀试验研究表明,水平管的底部较之于顶部有更为显著的冲刷腐蚀,这种冲刷腐蚀在管道上、下不同部位的差异性源于弹状流相态的非均匀分布.提出了含CO2多相流冲刷腐蚀的水动力学模型,模型计算结果表明,弹状流流型下水平管下部的冲刷腐蚀速率高于上部的冲刷腐蚀速率.水平管弹状流条件下腐蚀产物膜的磨损程度随流体速度的增大而增大.计算结果与试验观测相符,均表明多相流相态的非均匀性使管道下部更易遭受腐蚀损坏.     

基于分时原理的气液两相流量测量

取样式多相计量要求取样流体与主管被测流体保持稳定的比例关系,基于这点,为保证取样的代表性,根据从时间上对多相流体进行取样的分时分配原理,设计了基于该原理的转轮型分配装置,实现了气液两相流量测量。利用空气-水为实验介质,在气液两相流实验系统上进行了实验验证。实验中出现的流型包括波浪流、环状流及弹状流,在实验范围内进入取样回路的气液相流量与主管被测流量保持稳定的线性关系,液相、气相流量测量最大误差分别为7．3％和7．5％。     

多相流体流量测量的采样分流方法

借用数据采集中的采样概念,提出了一种多相流采样分流方法,以获得具有高度代表性的分流体,从而提高多相流体的流量测量精度.首先,以足够高的频率从被测多相流中采集流量数据(分流体),然后把采集到的分流体分离成单相流体,再分别用单相流量计测量其流量,最后根据采样关系确定被测多相流体的总流量.由于分流体只占总流量的很少一部分,因此所需分离器的体积可以大幅度缩小,基本接近普通单相流量计的大小.在油气水三相流实验回路上进行了实验研究,结果表明在实验范围内,采样机构运转平稳、可靠,获得的分流体具有足够高的代表性,测量结果与流型无关,干度偏差小于2%,总流量的测量不确定度小于3.82%.     

管内油气两相流流量变化瞬态过程研究

为了给油气两相流管线的设计和运行的安全性提供参考依据,并为油气两相流瞬态模型研究提供检验数据,对流量改变引起的油气两相流瞬态过程进行了详细实验研究．实验系统的管路采用管径为２９ｍｍ,总长为１８ｍ的有机玻璃管道,由水平段、垂直上升段和垂直下降段三种管道布置组成;实验工质为３０＃机油和空气．在垂直下降段、水平段和垂直上升段设置测量段,测量压力、压降、含液率和流型;用微机数据采集系统实现自动连续采集,能得到流动参数快速变化的详细信息．该系统可同时采集１６路信号,采集频率为１ｋＨｚ．实验发现,增加气相流量时压力会陡然增加,超过最后的稳态值,出口流量也会出现瞬间峰值,增加液相流量和分别减小两相流量的操作不会引起超越稳态值的问题,因此在油气两相流管线的设计和运行操作时应考虑气相流量增加过程中出现的极大值超越稳态设计值所带来的技术问题．     

井筒中垂直泡状流传热实验研究

通过理论实验相结合的方法研究石油钻采过程中井筒内泡状流传热问题.根据井筒内泡状流流动特点,以传热学基本理论为基础,建立考虑泡状流流动参数分布的泡状流传热模型,并在模拟井筒多相流传热实验装置上进行了泡状流传热实验,对所建立的传热模型进行评价,研究传热规律.结果表明:建立的泡状流传热模型计算精度良好;泡状流对流换热系数随液体流量增大线性增加,随平均空隙率增大线性减小,液体流量是影响泡状流对流换热系数的主要因素.研究两相流传热要考虑流型自身的流动特点.     

仪器插入情况下倾斜井内油水两相流型测量实验

为了考察生产测井仪器插入式测量对于倾斜油井内的流体分布影响,利用柴油和自来水作为实验介质,在多相流动模拟实验装置上进行了油水两相倾斜流动测量实验。通过实验测量和观察,油水两相的分布可以分为4类:层状流-波状流、泡状流、沫状流和乳状流。利用实验数据绘制出流型图,并对流型转换边界进行了比较,分析了倾角和仪器插入对于流型的影响,其可在油水两相流动测井条件下识别和预测倾斜井内流体的流型。     

小波神经网络在油水两相流软测量中的应用

油水两相流流动参数的准确测量对于众多工业工程的有效监控具有重要作用.针对V型内锥测量油水两相流所获取的差压信号,提出了一种水平管道中油水两相流的质量流量软测量方法.采用的方法中构建了基于自适应小波神经网络的油水两相流质量流量软测量模型,实现了两相混合总质量流量的测量.实验测量结果与油水两相流的均质模型计算结果进行了比较.结果表明,基于V型内锥差压测量和自适应小波神经网络的软测量方法可以应用于油水两相流的总质量流量测量,与理论的均质模型比较,测量误差较小.     

基于科氏流量计和PSO-SVM的气液两相流测量研究

科氏质量流量计测量单相流具有很高的精度,但在气液两相流工况下,科氏流量计测量性能下降,质量流量测量误差急剧增加．为减小测量误差和量化气体体积分数,本文对液相质量流量测量量程0～1 000 kg/h的科氏流量计,结合差压变送器,进行了含气率0～30%的气液两相流实验,并设计了基于粒子群优化算法-支持向量机(PSO-SVM)数据驱动的质量流量修正和含气率预测模型．PSO算法提高了模型构建的速度与预测精度．其中,差压可提供流动形态、相含率等信息,是模型的重要输入变量,包含该变量构建的模型对质量流量修正的相对误差为±1.5%,预测含气率的绝对误差为±3%．由于差压变量需外接差压变送器获取,存在安装不便、空间受限的问题．为实现一体化测量,利用科氏流量计自身动态信号来替代差压变量,并保证模型精度在可接受范围内．结合实验数据分析,设计了另外一种去除差压变量、输入变量完全基于科氏流量计自身信号的两相流测量模型．采用质量流量测量值方差替代差压,修正质量流量,对含气率预测设计了两级SVM模型,将质量流量修正的绝对偏差作为含气率预测模型的输入,以替代差压．结果显示,该模型对质量流量修正后的相对误差为±2%,...