[发明专利]一种原油储罐油水界面测量装置及方法

权利要求书

1.一种采用原油储罐油水界面测量装置的测量方法，所述原油储罐油水界面测量装置包括竖直设置在原油储罐(3)中的油水界面测量仪(4)，所述油水界面测量仪(4)通过通信网络(2)连接至监控中心(1)，所述油水界面测量仪(4)包括若干呈矩阵式分布的传感探极；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用自适应阈值查找算法查找一组适合做初始阈值的油水界面典型值；

具体包括：

步骤1.1：获取界面数据x_i后，i＝1,2,3,…,N，对其进行由小到大排序处理；

步骤1.2：对排序后的数据进行相邻数减法计算，用序列中后一个数据减去前一个数据，所得结果赋值给后一个数据，并设置第一个数据为零，组成一组序列，如公式(1)所示：

x_i＝x_i-x_i-1 (1)

步骤1.3：建模并遍历排序后的油水界面数据，其中模板长度2m+1，m取自然数，模板内数据满足x_i-1到x_i-m不大于x_i，且x_i+1到x_i+m均小于x_i，或x_i-1到x_i-m均小于x_i，且x_i+1到x_i+m不大于x_i，使得x_i为模板中数据的最大值；用模板遍历数据时，如果遇到与模板规定匹配的数据，则记录下x_i的位置及大小，并将模板中其它数据清零；反之，将模板内数据全部清零，遍历完步骤1.2所得所有数据后，得到一组由若干峰值组成的序列；

步骤1.4：查找上述步骤1.3所得数据序列中峰值所在位置，并计算各峰值大小与其所在位置前后油水界面数据均值的比例T_i，最终获取比例最大的三个峰值所在位置，即油水界面数据的三个拐点位置，T_i计算方法如公式(2)所示：

步骤1.5：将步骤1.1所得数据，用数据序列第一个位置、最后一个位置和步骤1.4所得的三个拐点位置划分成四段区域，分别获取四段区域中间位置对应油水界面数据，即查找出四个最优典型值D_j，分别以D₁代表气层典型值、D₂代表油层典型值、D₃代表乳化层典型值、D₄代表水层典型值；

步骤2：根据油水界面典型值，采用多次阈值聚类算法对油水界面数据进行分类；

步骤2具体包括：

步骤2.1：按照上述自适应阈值查找算法获取的四个最优典型值D_j，通过公式(3)计算用于划分油水界面数据的三个初始阈值Y_j，分别以Y₁代表油层阈值，Y₂代表乳化层阈值，Y₃代表水层阈值；

步骤2.2：根据初始阈值划分油水界面各层数据集合S_j，满足数据集合S₁的属于气层，满足数据集合S₂的属于油层，满足数据集合S₃的属于乳化层，满足数据集合S₄的属于水层，参照公式(4)统计S_j；

步骤2.3：将油水界面数据集合S_j按照公式(5)计算最新阈值Y_j’；

步骤2.4：重复进行步骤2.3和步骤2.3，不断划分聚类集合数据S_j，并更新最新阈值Y_j’，递归直至算法收敛，即最新阈值Y_j’前后不发生变化，公式(6)中误差平方和准则函数值E最小，这时的Y_j’为最终阈值Y_j”；

步骤2.5：根据最终阈值Y_j”统计当前各聚类集合S_j的数据个数，并按照公式(7)计算各层液位高度H_j，分别以H₁、H₂、H₃、H₄表示气层、油层、乳化层、水层的介质高度；

其中，h表示矩阵式分布的相邻两个传感探极之间的距离，L表示油水界面测量仪的底部距原油储罐底部之间的距离；

步骤3：根据分类结果计算油水界面及液位高度。