[发明专利]基于液滴微观分布衍化的油水分离预测方法及装置

权利要求书

1.一种基于液滴微观分布衍化的油水分离预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基于设计或现场运行获取三相分离器结构参数与运行工况，以确定三相分离器的入口处油水液滴演化过程的边界初始条件；

2)基于现场运行或实验测试的三相分离器所使用的破乳剂试验数据，确定在当前破乳剂投加量浓度下的油水乳状液液膜的寿命，再根据油水乳状液液滴随时间变化的液滴直径演化模型，求解在三相分离器油水停留时间内的油水乳状液液滴平均直径的演化过程；

3)基于斯托克斯公式沉降理论、油水乳状液液滴直径分布、液滴二维聚并模型，建立油水液滴分离效果的机理模型，利用离散化W/O型乳状液的液滴直径以及三相分离器体积模型耦合，求解出不同液滴直径下的液滴沉降分离效率；

4)基于所述步骤3)对三相分离器入口与出口的油水乳状液液滴粒径分布的机理演化过程分析，选取油水乳状液滴初始粒径分布状态、油水乳状液滴出口粒径分布状态、破乳剂投加量、来液初始含水率作为四个特征输入参数，选取现场生产的出口原油含水率作为特征输出参数，采用深度学习模型与SVM算法进行模拟，最终预测三相分离器出口的原油含水率；

所述步骤1)中三相分离器的入口处油水液滴的平均直径采用油水乳状液液滴直径模型计算，油水乳状液反相前后液滴直径的比值满足下式(1)：

其中，(d₃₂)_w/o为w/o乳状液滴索特平均直径；(d₃₂)_o/w为o/w乳状液滴索特平均直径；μ_w为水相黏度；μ_o为油相黏度；ρ_o为水相密度；ρ_w为油相密度；ε_w为含水率；

液滴直径分布规律服从对数正太分布时，如式(2)所示：

其中，δ_i为当前液滴直径；σ_g为液滴直径分布的几何标准差；δ_m为液滴直径平均值；

所述步骤3)中，设已知参数为油水界面高度h_w、油气界面高度h_o，三相分离器尺寸直径D，油水分离有效长度L，推导三相分离器油水沉降楔形体积模型，如式(3)-(8)所示：

其中，V_S(x)为油水沉降楔形体积公式；R为卧式三相分离器半径；L^*为乳状液液滴沉降所需理论距离；为乳状液液滴沉降轨迹与水平面夹角；v_ov为乳状液液滴沉降速率；g为重力加速度；L为三相分离器油水分离有效长度；f_w/o(δ_i)为液滴直径δ_i的分布概率；V_oil为油相中水滴沉降总楔形体积；为未分离的楔形体积；θo为油相界面夹角；θw为水相界面夹角；ε_i为油相中直径为δ_i的水滴的分离率；E_w/o为油相中水滴总分离率；

所述步骤1)至4)中，三相分离器的油水分离过程为一种稳态运行过程，即三相分离器入口的油水混合流量等于出口的原油流量与水流量之和；总流量Q、原油流量Q_o、水流量Qw、油水界面高度h_w、油水分离有效长度L、油气界面高度h_o、停留时间t，其对应的关系式如下式(11)-(14)所示：

V_o＝R²L(θ_o-0.5cosθ_o)-R²L(θ_w-0.5cosθ_w)         (12)

其中，V_o为三相分离器中油相实际所占体积。