[发明专利]一种基于改进PIV的水平油水两相流流速测量方法

说明书

本发明属于石油工程与测量技术领域，具体涉及一种基于改进PIV的水平油水两相流流速测量方法，1、对连续两帧图像进行处理，将图像信息提取转换为数字信息，确定PIV位移测量过程中查询窗口M；2、固定查询窗口大小，计算两帧图像中查询窗口内中心处粒子的互相关系数提取最大的互相关系数及对应的位移整像素值(p,q)；3、建立互相关函数R(u,v)，确定粒子的位移亚像素值(u₀,v₀)；4、改变查询窗口大小，对空白位移矢量处进行插值以扩大位移矢量分布；5、重复步骤二～四，直至查询窗口循环结束为止，计算所有位移矢量对应的像素点的速度矢量分布V，最终求得的平均值即为油水两相流在此时的平均流速

技术领域：

本发明属于石油工程与测量技术领域，具体涉及一种基于改进PIV的水平 油水两相流流速测量方法。

背景技术：

目前，我国绝大多数油田开发已进入高含水、低产液阶段。油水两相流的 流型表现为油水分层，且上层含少量油泡的混合状态，此状态易导致油水滑脱。 水平井、小管径以及化学驱等新技术实施后，油水流动状态受这种滑移影响较 大，给测井资料的解释和研究开发中测井仪器的评价带来困难。测井资料的解 释和测井仪器的精度很大程度依赖于流动特性，流型、流场、流速和组分是反 映流动特性的参数，其中流速测量是油田开发动态监测必不可少的一部分，为 油田开采流量计量、提高原油采收率等提供重要的参考依据，故水平井油水两 相流的流速准确测量是目前的急需解决的问题。

PIV算法是常用的一种流体的流速测量方法，不仅可以定量分析整个管道 流动的速度矢量场，而且可以消除传统单点测量的局限性。经典PIV算法是先 独立对水平方向和垂直方向进行位移亚像素拟合再将其结合在一起得到某一点 的精确位移，这一解决方法得到的位移亚像素拟合效果在单个方向是最好的， 但对于某一点而言未必是最好的，因此此方法对位移的计算精度不高。目前油 水两相流PIV图像位移空白矢量处是采用线性插值得到的，故其流体流速的精 度也会降低。针对这两个现象，若将位移亚像素拟合从一维扩大到二维，精确 计算每点的位移变化，同时采用Kriging模型进行位移空白矢量处插值，可提 高位移矢量的精确度，从而降低平均流速测量的误差。

发明内容：

本发明的目的是为了解决采用PIV技术测量水平油水两相流流速过程中， 由于PIV算法过程中空白矢量和分向亚像素拟合造成的测量精度不高问题，提 出一种基于改进PIV的水平油水两相流流速测量方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于改进PIV的水平油水两相流流速测量 方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：

步骤一：对连续两帧图像进行处理，将图像信息提取转换为数字信息，确 定PIV位移测量过程中查询窗口M；

所述的图像信息提取转换是将两帧图像的有用信息进行裁剪，并进行灰度 处理，转换后的两帧灰度图像函数分别用f(x,y)和g(x,y)表示，x,y分别表示图 像中水平方向和垂直方向上的像素点位置坐标；

查询窗口M的设置可提高位移的分辨率和计算精度，M表示为

式中m₁～m₈均为后续互相关时查询窗口大小，m₁,m₂,m₃,m₄,m₅,m₆,m₇,m₈的查询窗口大小分别为128×128、128×128、64×64、64×64、32×32、32×32、 16×16、16×16；

步骤二：固定查询窗口大小，计算两帧图像中查询窗口内中心处粒子的互 相关系数提取最大的互相关系数以及对应的位移整像素值(p,q)；

所述两帧图像查询窗口内中心处的相关系数的计算公式为：