Đầu dò sợi đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phát hiện pha khí đa pha vì sự can thiệp chống điện cực, mảng dễ dàng và độ nhạy cao. Trong bài báo này, một phương pháp chụp ảnh lưu lượng hai pha-lỏng-lỏng dựa trên đầu dò sợi đơn chế độ được đề xuất. Sự hợp nhất của công nghệ đo thăm dò sợi đơn chế độ và thuật toán nội suy Kriging không chỉ có thể cung cấp một hình ảnh toàn diện và chi tiết hơn về phân phối giữ trong khu vực đo, mà còn khắc phục hiệu quả các hạn chế của các phương pháp truyền thống.
Thuật toán nội suy Kriging
Thuật toán nội suy Krig là một phương pháp ước tính cục bộ dựa trên chức năng phương sai, điều này không chỉ xem xét mối quan hệ vị trí không gian giữa điểm ước tính và điểm quan sát, mà còn xem xét mối tương quan không gian giữa chúng, do đó làm giảm hiệu quả tác động của độ thưa đối với kết quả nội suy. Quá trình thực hiện cụ thể của hình ảnh nội suy giữ không khí dựa trên thuật toán nội suy Kriging như sau
Thu thập và tiền xử lý dữ liệu:Sử dụng dữ liệu giữ khí được đo bằng đầu dò sợi quang, một bộ dữ liệu gốc chứa tọa độ của từng điểm đo và việc giữ khí tương ứng của nó được xây dựng, và các điểm dữ liệu bất thường và thiếu được loại bỏ.
Phù hợp với chức năng phương sai thử nghiệm:Đối với mỗi cặp điểm đo, khoảng cách giữa chúng (tức là khoảng cách độ trễ) được tính toán, và sau đó tính chất bán biến thể của việc giữ khí giữa các cặp điểm được tính toán. Các biến thể của tất cả các cặp điểm đo được nhóm theo độ trễ. Đối với mỗi khoảng độ trễ, giá trị trung bình của biến biến chất của tất cả các điểm trong khoảng thời gian được tính toán để tạo thành giá trị của hàm phương sai thử nghiệm. Theo các giá trị được tính toán của hàm biến đổi thử nghiệm, mô hình thích hợp được chọn để phù hợp và sau đó được giải quyết bằng phương pháp điều chỉnh gián tiếp, giá trị hiệu ứng nugget C 0, có thể thu được giá trị một phần A và phạm vi biến đổi Alpha, để thiết lập mô hình chức năng biến thể thử nghiệm.
Giải quyết hệ số trọng lượng:Hàm phương sai giữa điểm ước tính và điểm đã biết được tính toán bằng cách sử dụng hàm phương sai thử nghiệm được thiết lập. Trong phạm vi tìm kiếm với điểm được ước tính là trung tâm, giá trị hàm biến thể giữa điểm và tất cả các điểm đã biết được tính toán và kết hợp với giá trị bán biến thể giữa tất cả các điểm đã biết thu được trong bước 2, các phương trình kriging được thay thế, m {{2}
Giải quyết ước tính:Các hệ số trọng lượng m thu được được thay thế vào công thức ước tính giữ khí để tính toán nội suy và giá trị giữ khí ước tính của điểm này đã thu được.
Hình dung kết quả:Sử dụng phần mềm xử lý hình ảnh, các điểm dữ liệu này được ánh xạ vào một lưới trong vùng nội suy để tạo hình ảnh tốc độ khí hai bảo trì của mặt cắt cột. Trong hình ảnh, các màu khác nhau hoặc mức màu xám đại diện cho kích thước giữ khí của các điểm nội suy khác nhau trên mặt cắt cột, trực quan cho thấy sự phân bố không gian của việc giữ khí.
ANalysis kết quả thử nghiệm
Xem xét rằng quá trình nội suy Krig bao gồm rất nhiều hoạt động ma trận và vector, tính toán công thức mô hình, giải pháp ma trận nghịch đảo và trực quan hóa kết quả nội suy, bài viết này chọn hộp công cụ DACE trong phần mềm MATLAB để hoàn thành công việc liên quan. Bộ công cụ DACE tích hợp các chức năng dự đoán của mô hình Kriging và các chức năng phụ trợ liên quan để xử lý hiệu quả các hoạt động toán học phức tạp. Nói chung, các khu vực có khả năng lưu giữ khí cao hơn có nghĩa là các bong bóng được phân cụm hoặc có bong bóng lớn hơn, trong khi các khu vực có khả năng giữ khí thấp hơn cho thấy các bong bóng được phân tán hơn hoặc nhỏ hơn về thể tích. Với sự gia tăng tốc độ dòng khí, việc giữ khí cũng tăng, đặc biệt là ở trung tâm của đường ống, trong khi việc giữ khí gần thành ống giảm dần. Sự thay đổi này phản ánh xu hướng nồng độ bong bóng vào trung tâm của cột. Lý do là ma sát giữa chất lỏng và thành ống làm chậm tốc độ dòng chảy gần tường, làm tăng điện trở của bong bóng tăng lên. Do đó, các bong bóng có xu hướng tập hợp ở trung tâm của chuỗi có tốc độ dòng chảy cao hơn và ít điện trở, dẫn đến nồng độ bong bóng tối đa và giữ khí trong khu vực này. Ngược lại, có ít bong bóng hơn gần thành ống và khả năng giữ khí tương đối thấp, tạo thành một mô hình phân phối bong bóng với trung tâm dày đặc và cạnh thưa thớt. Độ đối xứng của hình ảnh giữ khí dọc theo hướng xuyên tâm của cột ống chỉ ra rằng phân phối bong bóng tương đối đồng đều trên phần của cột ống và không có nhóm bong bóng hoặc nhóm lớn nào được hình thành. Ngoài ra, sự ổn định của việc giữ khí chứng minh thêm sự ổn định của quá trình dòng chảy, đó là điển hình của dòng chảy bong bóng.
Phần kết luận
Phương pháp này không chỉ giải quyết giới hạn của đầu dò sợi quang truyền thống trong đo lưu giữ khí, mà còn được hưởng lợi từ sự ổn định và độ bền tuyệt vời của cảm biến sợi quang, rất phù hợp cho ứng dụng trong môi trường phức tạp như giếng dầu và khí. Bằng cách cung cấp một hình ảnh trực quan về phân phối pha khí, công nghệ hình ảnh có thể hỗ trợ điều chỉnh các chiến lược sản xuất, tối ưu hóa các sơ đồ phun nước và hỗ trợ kích thích hiệu quả. Ngoài ra, việc giám sát và trực quan hóa các thay đổi trong thời gian thực trong việc giữ khí là rất quan trọng để xác định sớm các rủi ro an toàn, chẳng hạn như tích lũy bong bóng có thể dẫn đến mất ổn định áp lực hoặc lỗi thiết bị. Do đó, công nghệ này có ý nghĩa hướng dẫn quan trọng và giá trị thực tế trong việc ngăn chặn các vấn đề tiềm ẩn.