[发明专利]一种基于最小均方根误差的水平井持水率测量方法

摘要

一种基于最小均方根误差的水平井持水率测量方法属于多相流检测技术领域。首先，建立从水平井油界面高度到水平井持水率的数学关系；然后，根据探针阵列的结构获得电导探针高度与探针阵列方位角的数学关系式；其次，根据浸没水中的电导探针个数，确定相应的持水率上下界限，并估算该持水率的最优值。实验结果表明本发明方法是可行和有效的，不仅能够根据探针阵列的响应快速地计算水平井的持水率，而且能获得较高的测量精度，适用于实际工程应用。

主权项

1.一种基于最小均方根误差的水平井持水率测量方法，其特征在于，步骤如下：第一步，建立从油水界面高度到水平井持水率的数学关系，即式[1]中，β表示水平井油水两相流的持水率，D表示水平井内径(13)，h表示油水界面高度(15)；第二步，获取不同方位角下油水界面的高度范围，即双环电导探针阵列的内外环按逆时针顺序的编号分别为13到24和1到12，通过圆心O和1号探针的基准线l(22)和探针阵列圆环铅垂线m(23)的夹角θ为探针阵列的方位角(25)，且θ∈(‑15°,15°]，由于探针阵列的对称结构，仅考虑方位角在[0°,15°]范围内探针阵列的旋转情况；第i号探针与水平井底端的距离，即探针高度(31)用yi(i＝1,2,3,…,24)表示，以1号探针为例，该探针高度y1关于方位角的表达式为其中R表示水平井的半径，r2表示双环电导探针阵列的外环半径；随油水界面高度从0到2R的增加，浸没水中的探针个数从0增加到24，考虑4个探针浸没在水中的情况，当方位角在0°时，油水界面的高度范围由13号和24号探针的高度确定，即满足h∈[y13(0),y24(0))，其中，y13(0)和y24(0)分别表示0°方位角下13号和24号探针的高度；当方位角在15°时，油水界面高度的变化范围由11号和13号探针的高度确定，即油水界面高度满足h∈[y11(15),y13(15))，其中，y11(15)和y13(15)分别表示在15°方位角下，11号和13号探针的高度；以此类推，可以得到在(0°,15°)范围内所有方位角的油水界面高度范围；根据上述分析过程，已知浸没水中的探针个数的情况下，不同方位角下的油水界面高度范围都可得到；第三步，估计持水率最优值，即利用公式[1]并结合已知的油水界面高度范围，可以得到不同方位角下持水率的变化范围，即持水率的上下边界；当有n个探针浸没在水中，求得的持水率上下界分别为和在方位角未知的情况下，在[0°,15°]范围内的任意方位角出现的概率相同；在某一个方位角下，在范围内的任意持水率值出现的概率也相同，其中，和分别表示在方位角为θ的情况下n个探针浸没在水中的持水率上下界；给定目标函数如下：则持水率最优值需满足约束条件式中，表示n个探针浸没在水中的持水率最优估计值，min S表示目标函数S(β)所能取得的最小值；公式[4]保证持水率最优值在最小均方根误差意义下最优；当n分别为1,2,3,…,24时，利用公式[4]可以得到对应的持水率最优值。