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专利号: 2024103368358
申请人: 常熟理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量方法,其特征在于所述测量方法使用的测量装置包括:计量罐(1)、入口1(2)、入口2(3)、上出口(4)、下出口(5)、上整流器(6)、下整流器(7)、电气控制柜(8)、支架(9)以及底座(10);所述计量罐的顶部、中部、底部分别由上球冠(11)、圆柱段(12)、下球冠(13)组成;所述入口1(2)和入口2(3)安装于圆柱段(12);所述上出口(4)位于上球冠(11)上方,控制阀1(14)和光纤传感器(17)安装于上出口(4);所述下出口(5)位于下球冠(13)下方,控制阀2(15)安装于下出口(5);旁通管(27)与上出口(4)和下出口(5)汇通,卡扣(28)固定下出口(5),控制阀3(16)安装于旁通管(27);所述电气控制柜(8)通过导轨(18)将电源模块(19)、PLC控制器(20)和继电器(21)进行固定;所述PLC控制器(20)由中央处理器(22)、存储器(23)、输入模块(24)、输出模块(25)、GPRS模块(26)构成;所述支架(9)和底座(10)支撑无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置;

所述测量方法包括以下步骤:步骤一,无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量方法,具体如下;

油水混合物从入口流入计量罐,中央处理器输出信号,继电器接受信号,打开阀门2,3,关闭阀门1;同时存储器开始记录时间,开始时间为0时;光纤传感器将实时数据传输到中央处理器,当光纤传感器检测到油层时,光纤传感器信号电平由低电平变为高电平,此时为T步骤二:建立无人值守海上采油平台油水两相流流量和相持率测量模型,对步骤一中油水两相流流动参数进行计算;

建立无人值守海上采油平台油水两相流流量和相持率测量模型具体如下:油相流量Q式中,V

油相持率h

步骤三:依据无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量的实际工况,确立无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置结构参数;

无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置结构参数,具体确立方法如下:S

计算罐体积V

式中,R

R

H

入口内径RN计算方法如下:式中,Q

V

TL

S

H

式中,δ

V

V

△H

△H

轴对称双入口间夹角θ

式中,F

ψ为湍流脉动相关系数;

F

式中,MA、MA分别为入口1和入口2流入的离散相液滴总数;

ma、mb分别为入口1流入的第ma和入口2流入的第mb离散相液滴;

δ

ρ

ω

WenL为无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置流场湍流脉动值;

S

上述目标函数如下:

式中,P

z

z

S为径向截面采样点总数;

流经整流器的流体速度修正公式如下:式中,Θ为整流器流速修正相关系数矩阵;CV

△l为整流板长度;△hLx为整流板形状相关粘性阻力系数;ρμ

步骤四:建立无人值守海上采油平台油水两相流流动测量装置不同结构参数布局下油相和水相调控流场样本集;

无人值守海上采油平台油水两相流流动测量装置不同结构参数布局下油相和水相调控流场样本集建立方法如下:对计量罐结构参数Vz

样本集Mo表示为:

Mo={Mo

式中,IT为结构参数组合总数;

Mo

样本集Mw表示为:

Mw={Mw

式中,Mw

步骤五:依据无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置油相和水相调控随测量装置结构参数布局变化的流场分布样本集,采用GMDH神经网络预测无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置油相和水相调控随测量装置结构参数布局变化的流场分布情况,并建立无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置油相和水相调控适应函数模型;

上述采用GMDH神经网络预测无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置在不同结构参数布局下油相调控适应度函数和水相调控适应度函数的预测方法如下:将流场波动值、流场波动平均值和流场波动方差,采用预测权系数的方法融合到一起,建立如下油相和水相随结构参数布局变化的相态调控适应度函数模型:式中,F

p为p种计量罐结构参数布局;

GMDH(YZ

GMDH(YZ

Ow

Ww

式中,v

式中,(x

p

式中,N为轴向截面总数;

Tα

建立含有权值Ow

式中,

步骤六:对无人值守海上采油平台油水两相流流动参数测量装置结构参数系统优化;

Z

Vz

式中,β为缩放比例函数;若流场整体波动阈值EE

Z

Z

Pl

EP表达式如下:

Z