[发明专利]一种用CT计算多孔介质内气液间舍伍德数经验公式的方法

摘要

本发明涉及一种用CT计算多孔介质内气液间舍伍德数经验公式的方法。该方法首先需要通过CT图像堆栈计算不同注气和注液方向时多孔介质内的气泡体积含有率和气液间传质的舍伍德数。由片层平均孔隙度、气泡体积含有率及液体注入速度计算得到液相的雷诺数。根据不同的注气和注液方向，归为不同的数据集。将每个数据集分为若干个局部数据集，设定目标经验关系式并进行局部非线性回归分析，结合对应的CT图像迅速查找并剔除测量过程可能造成的异常值。再对剩余数据进行整体非线性回归分析，得到不同重力条件下多孔介质内气液间舍伍德数的经验关系式。加快了拟合模型的计算和收敛速度，完全覆盖到实验过程中真实的、有效的数据结果，提升模型精度。

主权项

1.一种用CT计算多孔介质内气液间舍伍德数经验公式的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，用CT扫描不同注气和注液方向下的多孔介质内部图像；调节CT参数使扫描获得图像的空间分辨率小于多孔介质喉道半径的理论值，利用CT连续扫描，获得不同注气和注液方向下的多孔介质内气泡随时间变化的图像片层堆栈，直至达到稳态时停止扫描；第二步，计算气泡在多孔介质内的体积含有率和气液间舍伍德数；根据第一步所得的图像片层堆栈，提取所有含有至少一个气泡的片层，测量某一时刻每一片层中气泡的体积，计算每一片层的气泡体积含有率以及气液两相界面面积，再计算该片层内气体与液体间传质的舍伍德数；第三步，计算气泡在多孔介质内的液体的雷诺数；根据第二步提取的图像片层堆栈，由每一片层的平均孔隙度、气泡体积含有率及液体注入速度计算出该片层内液体的达西速度，进而得到液体的雷诺数；第四步，根据第二步、第三步得到的气泡在多孔介质内的体积含有率、舍伍德数、雷诺数进行局部非线性回归分析，剔除异常值；1)根据不同的注气和注液方向，将得到的舍伍德数、雷诺数和体积含有率值归为不同的数据集；2)进行初步剔除异常值过程：将每个数据集分为若干个局部数据集；设定目标经验关系式为Sh＝a*Sb*Rec，其中舍伍德数Sh为因变量，雷诺数Re和体积含有率值S为自变量，a、b、c分别为关系式中的对应系数值，并对所有局部数据集分别进行局部非线性回归分析；当某一局部数据集拟合结果的决定系数小于0.5时，查找与其对应的原CT片层图像，通过残差分析并结合图像，剔除错误与异常的局部数据集中的数据；3)将剩余的数据重复上述初步剔除异常值过程，直至所有局部数据集拟合结果的决定系数均不小于0.5时停止上述初步剔除异常值过程；4)进行精确剔除异常值过程：将初步剔除异常值过程中的决定系数重设为0.8，再进行上述剔除异常值过程操作，直至所有局部数据集拟合结果的决定系数均不小于0.8时停止该精确剔除异常值过程；第五步，获得不同重力条件下多孔介质内气液间舍伍德数的经验关系式；对第四步获得剩余数据进行整体非线性回归分析，经验关系式的设置方法与局部非线性回归分析保持一致；采用单纯形算法对系数值进行初步拟合，再使用列文伯格‑马夸尔特法对系数值进行最佳拟合；最终得到不同重力条件下多孔介质内气液间舍伍德数的经验关系式。