[发明专利]一种基于总流量与电导探针阵列信号的水平井流型识别方法

说明书

一种基于总流量与电导探针阵列信号的水平井流型识别方法，属于多相流检测领域。首先，分别测量总流量和电导探针阵列每个探针的电压响应信号；其次，通过统计分析和小波分析两种技术从每个探针电压响应信号提取特征量；再次，对所提取的特征量进行Z‑score归一化，再采用主成分分析(PCA)技术提取主成分，成为PCA特征量；然后，进行基于支持向量分类(SVC)的特征级信息融合，即利用SVC方法建立从总流量和探针阵列电压响应信号的PCA特征量到油水两相流流型的分类模型；最后，采用粒子群优化算法优化SVC模型参数。本发明解决了中心采样器件无法识别水平井流型的难题，大幅降低了输入变量的维数，总流量的加入大幅提高了水平井流型识别率。

【技术领域】

本发明属于多相流检测领域，尤其涉及一种基于总流量与电导探针阵列信号的水平井流型识别方法。

【背景技术】

水平井技术是上世纪20年代发展起来的油田开发新技术，由于其具有生产压差小、泄油面积大等优点，相比于垂直井，可大幅提高单井产油量以及油藏的采收率，因此得到了石油开采领域的普遍重视。与垂直井相比，我国的水平井技术还很落后，因此亟需开展水平井动态监测技术的研究。

流型是多相流参数检测的重要参数，表征了流体在流动过程中各相介质的分布情况。在两相流研究中，两相流体的流动特性和传热传质特性受流型影响，因而流动参数的测量亦受流型影响。因此，如果能识别井内的流型，可选择更合适的测井方案，获得更佳的测井效果。125mm内径水平井基于CCD的高速摄像法获得的流型划分图，将流型分为光滑的分层流、界面有混合物的分层流和连续油层和连续分散油滴层和连续水层三层流(参考文献：蒋昌华.水平井油水两相流流型分析与可视化显示[D].北京:北京航空航天大学,2013)。同时为了在实验中覆盖实验条件含水率的全量程，油单相和水单相被一并识别。

目前，多相流的流型识别被广泛地研究。流型识别方法有目测法和高速摄像法、探针法、射线衰减法、电学层析成像法、幅值域处理方法、时频域分析方法、信息融合方法、非线性分析方法等。国家知识产权局公布和授权了多项关于流型识别的发明专利。公布的一项发明专利“基于ICA和SVM的气液两相流型识别方法”(申请号201410624191)利用差压变送器结合独立成分分析(ICA)和支持向量机(SVM)识别气液两相流。授权的一项发明专利“一种基于希尔伯特边际谱的两相流流型识别方法”(申请号201110044591)利用静电传感器检测气固两相流的流动噪声信号，再利用希尔伯特边际谱分析和神经网络方法识别气固两相流流型。而上述发明的方法并不能应用于生产测井中油水两相流的流型识别。

电导探针法不仅对油水两相流的流动参数变化响应迅速，而且成本低，安全、可靠、可实施性强，因而得到了广泛的应用。然而，在大斜度井和水平井中，多相流体由于重力作用而分离，导致介质分布不均，使得中心采样器件，譬如位于中心的单探针，只能获取局部流体的信息，无法测量多相流参数。为解决这一难题，上世纪90年代开始，Schlumberger、Sondex和Computalog等国际著名油田服务公司陆续研发了基于多探针结构的测井仪器，并在大流量、大管径的油井中进行了试验和应用。Flores利用电导探针阵列分别对垂直和倾斜油水两相流进行了流型识别(参考文献Flores J.G.Oil-Water Flow in Vertical andInclined Wells[D].Tulsa:The University of Tulsa,1997)。国家知识产权局授权了三项有关电导探针阵列传感器及其优化方法的发明专利“一种多环电极阵列成像传感器”(专利号ZL201010110504.0)，“一种环形持水率测井传感器阵列的结构优化方法”(专利号ZL201010543247.X)和“一种基于遗传算法的多环电极阵列传感器结构优化方法”(专利号ZL201210544383.X)。然而，电导探针法还远不成熟，探针响应信号的处理和使用还需要深入研究。将软测量方法与传统多相流传感器相结合可以极大地丰富多相流测量数据的使用，从而提高测量精度。一般地，软测量方法包含如下步骤：数据挖掘，特征提取，数据融合和参数估计等。因此，极有必要研究基于电导探针阵列的水平井流型识别方法。