A sonda de fibra tem sido amplamente utilizada no campo da detecção de fase gasosa multifase devido à sua interferência anti-eletromagnética, matriz fácil e alta sensibilidade. Neste artigo, é proposto um método de imagem de retenção de fluxo bifásico a gás-líquido com base na sonda de fibra de modo único. A fusão da tecnologia de medição de sonda de fibra de modo único e o algoritmo de interpolação de krigagem podem não apenas fornecer uma visualização mais abrangente e detalhada da distribuição de retenção na área de medição, mas também supera efetivamente as limitações dos métodos tradicionais.
Algoritmo de interpolação Kriging
O algoritmo de interpolação de Kriging é um método de estimativa local baseado na função de variação, que não apenas considera a relação de posição espacial entre o ponto de estimativa e o ponto de observação, mas também considera a correlação espacial entre eles, aliviando efetivamente o impacto da escarada de dados no resultado da interpolação e na melhoria da participação da intecolação. O processo de implementação específico de imagens de interpolação de retenção de ar com base no algoritmo de interpolação de Kriging é o seguinte
Coleta de dados e pré -processamento:Usando os dados de retenção de gás medidos pela sonda de fibra óptica, um conjunto de dados original contendo as coordenadas de cada ponto de medição e sua retenção de gás correspondente é construída e os pontos de dados anormais e ausentes são eliminados.
Se ajustar à função de variação experimental:Para cada par de pontos de medição, a distância entre eles (ou seja, a distância do atraso) é calculada e, em seguida, a semi-variância da retenção de gás entre o par de pontos é calculada. As semi-variações de todos os pares de pontos de medição são agrupadas de acordo com o atraso. Para cada intervalo de atraso, o valor médio da semi-variância de todos os pontos dentro do intervalo é calculado para formar o valor da função de variação experimental. De acordo com os valores calculados da função de variação experimental, o modelo apropriado é selecionado para ajuste e, em seguida, resolvido pelo método de ajuste indireto, o valor do efeito da pepita C 0, o valor parcial do alcance c e o alfa variável pode ser obtido, para estabelecer o modelo de função de variação experimental.
Resolva o coeficiente de peso:A função de variação entre o ponto estimado e o ponto conhecido é calculado usando a função de variação experimental estabelecida. Na faixa de pesquisa, com o ponto a ser estimado como o centro, o valor da função de variação entre o ponto e todos os pontos conhecido é calculado e combinado com o valor de semi-variância entre todos os pontos conhecidos obtidos na etapa 2, as equações de krigagem são substituídas, m +1 são estabelecidas (onde M é o número de todos os pontos de busca.
Resolva a estimativa:Os coeficientes de peso M obtidos foram substituídos na fórmula de estimativa de retenção de gás para o cálculo da interpolação, e o valor estimado de retenção de gás desse ponto foi obtido.
Visualize os resultados:Usando o software de processamento de imagens, esses pontos de dados são mapeados em uma grade na região de interpolação para gerar uma imagem de taxa de gás de duas manutenção da seção transversal da coluna. Na imagem, cores diferentes ou níveis de cinza representam os tamanhos de retenção de gás de diferentes pontos de interpolação na seção transversal da coluna, o que mostra intuitivamente a distribuição espacial da retenção de gás.
ANálise de resultados experimentais
Considerando que o processo de interpolação de Kriging envolve muitas operações de matriz e vetor, cálculo da fórmula do modelo, solução de matriz inversa e a visualização dos resultados da interpolação, este artigo escolhe a caixa de ferramentas DACE no software MATLAB para concluir o trabalho relacionado. O DACE Toolkit integra as funções preditivas do modelo de Kriging e as funções auxiliares relacionadas para lidar com eficientemente as operações matemáticas complexas acima. Em geral, áreas com maior retenção de gás significam que as bolhas estão agrupadas ou há bolhas maiores, enquanto áreas com menor retenção de gás indicam que as bolhas são mais dispersas ou menores em volume. Com o aumento da taxa de fluxo de gás, a retenção de gás também aumenta, especialmente no centro do tubo, enquanto a retenção de gás perto da parede do tubo diminui gradualmente. Essa mudança reflete a tendência da concentração de bolhas no centro da coluna. A razão é que o atrito entre o fluido e a parede do tubo diminui a taxa de fluxo perto da parede, aumentando a resistência da bolha a subir. Portanto, as bolhas tendem a se reunir no centro da corda com maior vazão e menor resistência, resultando na concentração máxima de bolhas e retenção de gás nessa região. Por outro lado, há menos bolhas próximas à parede do tubo, e a retenção de gás é relativamente baixa, formando um padrão de distribuição de bolhas com centro denso e borda esparsa. A simetria da imagem de retenção de gás ao longo da direção radial da coluna do tubo indica que a distribuição da bolha é relativamente uniforme na seção da coluna do tubo e nenhum grupo grande de bolhas ou bolhas é formado. Além disso, a estabilidade da retenção de gás prova ainda a estabilidade do processo de fluxo, o que é típico do fluxo de bolhas.
Conclusão
Este método não apenas resolve a limitação da sonda de fibra óptica tradicional da matriz na medição de retenção de gás, mas também se beneficia da excelente estabilidade e durabilidade do sensor de fibra óptica, que é muito adequada para aplicação em ambiente complexo, como poços de petróleo e gás. Ao fornecer uma imagem intuitiva da distribuição da fase gasosa, a tecnologia de imagem pode ajudar a ajustar as estratégias de produção, otimizar os esquemas de injeção de água e apoiar efetivamente a estimulação. Além disso, o monitoramento e a visualização de tempo em tempo real na retenção de gás são críticos para a identificação precoce de riscos de segurança, como o acúmulo de bolhas que podem levar à instabilidade da pressão ou a falha do equipamento. Portanto, essa tecnologia tem importante significância orientadora e valor prático na prevenção de problemas em potencial.