Probe serat telah banyak digunakan dalam bidang deteksi fase gas multiphase karena gangguan anti-elektromagnetiknya, array mudah dan sensitivitas tinggi. Dalam makalah ini, metode pencitraan holdup aliran dua fase-gair-cair berdasarkan probe serat mode tunggal diusulkan. Fusi teknologi pengukuran probe serat mode tunggal dan algoritma interpolasi kriging tidak hanya dapat memberikan visualisasi distribusi holdup yang lebih komprehensif dan terperinci di area pengukuran, tetapi juga secara efektif mengatasi keterbatasan metode tradisional.
Algoritma interpolasi Kriging
Algoritma interpolasi Kriging adalah metode estimasi lokal berdasarkan fungsi varians, yang tidak hanya mempertimbangkan hubungan posisi spasial antara titik estimasi dan titik pengamatan, tetapi juga mempertimbangkan korelasi spasial di antara mereka, sehingga secara efektif mengurangi dampak jarang data pada hasil interpolasi dan meningkatkan akurasi interpolasi. Proses implementasi spesifik pencitraan interpolasi penahan udara berdasarkan algoritma interpolasi kriging adalah sebagai berikut
Pengumpulan data dan preprocessing:Menggunakan data penahanan gas yang diukur dengan probe serat optik, kumpulan data asli yang berisi koordinat dari setiap titik pengukuran dan penampung gas yang sesuai dibangun, dan titik data yang abnormal dan hilang dihilangkan.
Sesuai dengan fungsi varians eksperimental:Untuk setiap pasangan titik pengukuran, jarak di antara mereka (yaitu jarak lag) dihitung, dan kemudian semi-varians penahan gas antara pasangan titik dihitung. Semi-varial dari semua pasangan titik pengukuran dikelompokkan sesuai dengan lag. Untuk setiap interval lag, nilai rata-rata semi-varians dari semua titik dalam interval dihitung untuk membentuk nilai fungsi varians eksperimental. Menurut nilai yang dihitung dari fungsi variasi eksperimental, model yang sesuai dipilih untuk pemasangan, dan kemudian diselesaikan dengan metode penyesuaian tidak langsung, nilai efek nugget c 0, nilai abutement parsial C dan variabel rentang alpha dapat diperoleh, sehingga dapat menetapkan model fungsi variasi eksperimental.
Selesaikan koefisien berat badan:Fungsi varians antara titik yang diperkirakan dan titik yang diketahui dihitung dengan menggunakan fungsi varians eksperimental yang ditetapkan. Dalam kisaran pencarian dengan titik yang diperkirakan sebagai pusat, nilai fungsi variasi antara titik dan semua titik yang diketahui dihitung, dan dikombinasikan dengan nilai semi-varians antara semua titik yang diketahui yang diperoleh pada langkah 2, persamaan krigasi disubstitusi, m {+1 persamaan.
Menyelesaikan perkiraan:Koefisien berat M yang diperoleh disubstitusi ke dalam rumus estimasi penahan gas untuk perhitungan interpolasi, dan estimasi nilai penahanan gas dari titik ini diperoleh.
Visualisasikan hasilnya:Menggunakan perangkat lunak pemrosesan gambar, titik-titik data ini dipetakan ke dalam kisi di wilayah interpolasi untuk menghasilkan gambar laju gas dua pemeliharaan dari penampang kolom. Dalam gambar, warna atau tingkat abu-abu yang berbeda mewakili ukuran penahan gas dari titik interpolasi yang berbeda pada penampang kolom, yang secara intuitif menunjukkan distribusi spasial penahan gas.
Analisis hasil eksperimen
Mempertimbangkan bahwa proses interpolasi Kriging melibatkan banyak operasi matriks dan vektor, perhitungan rumus model, solusi matriks terbalik dan visualisasi hasil interpolasi, makalah ini memilih kotak alat DACE dalam perangkat lunak MATLAB untuk menyelesaikan pekerjaan terkait. Dace Toolkit mengintegrasikan fungsi prediktif dari model Kriging dan fungsi tambahan terkait untuk secara efisien menangani operasi matematika yang kompleks di atas. Secara umum, area dengan retensi gas yang lebih tinggi berarti bahwa gelembung dikelompokkan atau ada gelembung yang lebih besar, sementara area dengan retensi gas yang lebih rendah menunjukkan bahwa gelembung lebih tersebar atau lebih kecil dalam volume. Dengan meningkatnya laju aliran gas, penahanan gas juga meningkat, terutama di tengah pipa, sedangkan penahan gas di dekat dinding pipa secara bertahap berkurang. Perubahan ini mencerminkan kecenderungan konsentrasi gelembung ke tengah kolom. Alasannya adalah bahwa gesekan antara cairan dan dinding tabung memperlambat laju aliran di dekat dinding, meningkatkan resistansi gelembung untuk naik. Oleh karena itu, gelembung cenderung berkumpul di tengah string dengan laju aliran yang lebih tinggi dan lebih sedikit resistensi, menghasilkan konsentrasi gelembung maksimum dan retensi gas di wilayah ini. Sebaliknya, ada lebih sedikit gelembung di dekat dinding tabung, dan retensi gas relatif rendah, membentuk pola distribusi gelembung dengan pusat padat dan tepi yang jarang. Simetri gambar penahan gas di sepanjang arah radial kolom pipa menunjukkan bahwa distribusi gelembung relatif seragam pada bagian kolom pipa, dan tidak ada gelembung besar atau kelompok gelembung yang terbentuk. Selain itu, stabilitas penahanan gas selanjutnya membuktikan stabilitas proses aliran, yang khas dari aliran gelembung.
Kesimpulan
Metode ini tidak hanya memecahkan batasan probe serat optik array tradisional dalam pengukuran retensi gas, tetapi juga manfaat dari stabilitas yang sangat baik dan daya tahan sensor serat optik, yang sangat cocok untuk aplikasi di lingkungan yang kompleks seperti sumur minyak dan gas. Dengan memberikan gambar intuitif dari distribusi fase gas, teknologi pencitraan dapat membantu dalam menyesuaikan strategi produksi, mengoptimalkan skema injeksi air, dan secara efektif mendukung stimulasi. Selain itu, pemantauan waktu nyata dan memvisualisasikan perubahan dalam penahanan gas sangat penting untuk identifikasi awal risiko keselamatan, seperti akumulasi gelembung yang dapat menyebabkan ketidakstabilan tekanan atau kegagalan peralatan. Oleh karena itu, teknologi ini memiliki signifikansi membimbing yang penting dan nilai praktis dalam mencegah potensi masalah.