CN104089857A - 一种油滴尺寸测量方法 - Google Patents
一种油滴尺寸测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104089857A CN104089857A CN201410315383.1A CN201410315383A CN104089857A CN 104089857 A CN104089857 A CN 104089857A CN 201410315383 A CN201410315383 A CN 201410315383A CN 104089857 A CN104089857 A CN 104089857A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sampler
- oil
- section
- phase flow
- oil drop
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
本发明涉及一种油滴尺寸测量方法,包括:制作一个两相流流体取样器,中部取样拍摄段为扁平的长方体空间并由透明材质制成;将两相流流体取样器的两端用法兰连接到待测管道上,将高速摄像仪镜头的放置位置正对取样器的长边和宽边构成的二维平面,当油水两相流流经取样器中部取样拍摄段时,对取样器内流体进行拍摄;利用多尺度边缘检测算法提取油滴边缘;对提取到的边缘进行处理,分成粘连油滴的图像和不粘连油滴的图像;利用分水岭算法对粘连油滴的图像进行分割,再进行圆拟合操作;对不粘连油滴的图像直接进行圆拟合操作;将两次拟合结果整合得到油滴边缘提取结果图;计算每个油滴的直径D。本发明提供的油滴尺寸测量方法能够在获取高清晰度油水两相流图像的基础上对每个油滴尺寸进行较为准确的检测。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种油滴尺寸测量方法。
背景技术
中国油田储集层中多为陆相碎屑岩沉积,其储集层无论是纵向还是横向非均质性都比国外海相沉积为主的储集层要复杂得多。从新投入开发的油田状况来看,新探明储量品味降低,低渗、特低渗油田储量所占比重较大。从已开发油田现状看,总体上已进入高含水、高采出程度阶段,主力老油田大多数已进入或是接近特高含水的开发后期,其油井低渗低产及高含水生产特性尤为显著。
在我国油田低渗低产开采条件下,垂直管内油水两相流呈现复杂的非均匀随机运动特征,且油水相间滑脱严重,同时,由于缺乏油水两相流微观流体结构信息,致使目前应用于我国油田的环形电导式传感器或过流式电容传感器响应物理模型建立存在较大困难。油水两相流分散相液滴粒径检测在揭示油水两相流流动特性方面有重要意义,直接影响流体流动参数测量,是建立参数测量模型的微观流体结构基础。
目前,常用于两相流液滴粒径测量的电学探针易受针头区腐蚀的影响,对于信号处理提出了较高的要求,较难达到较高的测量精度。高速摄像法对流体进行直接有效的拍摄,然后通过图像处理的方法获取液滴直径,该方法在两相流微观流体结构分析方面也开始有应用。然而,由于圆形管道内分散油滴运动随机,如果直接利用高速摄像仪对管内流体拍摄,所得图片会因油滴的重叠、油水相间及管壁处光线折射产生失真,从而导致油水两相流微观流体结构信息的大量丢失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足,提供一种油滴尺寸测量方法。本发明通过对流体取样器的设计,克服油泡聚并、重叠等现象,为高速摄像仪捕获高清晰度油水两相流图像提供条件;再利用图像处理方法,准确、清晰地提取油滴边缘,并通过合理的分割油滴边缘图像,对每个油滴尺寸进行检测。本发明的技术方案如下:
一种油滴尺寸测量方法,包括下列步骤:
1)制作一个两相流流体取样器,所述的两相流流体取样器包括入口段(1),上游导流段(2),中部取样拍摄段(3),下游导流段(4)和出口段(5),其中,所述的入口段(1)和出口段(5)用于与待测管道相连,所述的中部取样拍摄段(3)为扁平的长方体空间,该扁平的长方体空间的长边和宽边的尺寸远大于厚度尺寸,所述的取样器的中部取样拍摄段(3)由透明材质制成;
2)将两相流流体取样器的两端用法兰连接到待测管道上,将高速摄像仪镜头的放置位置正对取样器的长边和宽边构成的二维平面,当油水两相流流经取样器中部取样拍摄段时,对取样器内流体进行拍摄;
3)利用多尺度边缘检测算法提取油滴边缘;
4)对提取到的边缘进行处理,形成连通域,并填充图像中的连通域;
5)将填充了连通域的图像分成粘连油滴的图像和不粘连油滴的图像;
6)利用分水岭算法对粘连油滴的图像进行分割,再进行圆拟合操作;
7)对不粘连油滴的图像直接进行圆拟合操作;
8)将两次拟合结果整合得到油滴边缘提取结果图;
9)通过计算各个拟合圆的面积S,利用公式计算每个油滴的直径D。
作为优选实施方式,所述取样器的中部取样拍摄段(3)的截面积与入口段(1)前端的截面积基本相等,使得流过扁平的长方体空间内的流体的平均流速与流入入口段之前的平均流速基本相等;所述的取样器的中部取样拍摄段(3)的长边具有足够的长度,以保证扁平的长方体空间内的流体可在较大空间内达到均匀分布的状态。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
(1)本发明中涉及的流体取样器的各个部分的尺寸可以通过计算流体力学Fluent软件优化设计获得,可将圆形管道内流体导流到扁平的长方体空间,可有效克服圆管内分散油滴的油泡聚并、重叠等现象,可为高速摄像仪捕获高清晰度油水两相流图像提供条件。
(2)本发明中提出了多尺度边缘检测算法与分水岭算法的有效结合方法,可解决由少量粘连油滴引起的油滴边缘提取错误的问题,从而得到了较为准确、可靠的油滴直径信息。
附图说明
图1是油水两相流流体取样器结构的正视图
图2是油水两相流体取样器的侧视图
图3是多尺度边缘检测算法边缘检测结果图像
图4是多尺度边缘检测算法与分水岭算法的结合方法示意图:(a)多尺度边缘检测算法边缘检测结果图像;(b)连通域提取结果;(c)连通域填充结果;(d)粘连油滴的图像;(e)不粘连油滴的图像
图5是油水两相流油滴边缘圆形拟合效果图
图6是油水两相流油滴直径的概率分布图
图中标号说明:
1流体取样器圆形入口段;2流体取样器上游导流段;3流体取样器中部取样拍摄段;4流体取样器下游导流段;5流体取样器圆形出口段;
a取样拍摄段宽度;b取样拍摄段长度;c取样拍摄段厚度;d取样器上游及下游导流段的长度;e取样器上游及下游导流段的最厚位置处的厚度
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明包括:
本发明首先设计一种两相流流体取样器,其结构示意图见图1和图2,包括圆形入口段1,上游导流段2,中部取样拍摄段3,下游导流段4,圆形出口段5。该取样器用于垂直管自下而上流过的油水两相流流体取样,即将圆形管道内流体导流到扁平的长方体空间,该长方体空间的宽度、长度(也可称为高度)及厚度分别表示为a,b和c,然后将高速摄像仪正对由长边和宽边构成的二维平面,拍摄长方体空间内油水两相流图像。该流体取样器为高速摄像仪捕获清晰的油水两相流图像提供条件。
为方便高速摄像仪拍摄流体图像,取样器各部分均由透明有机玻璃制成。圆形入口段1用法兰与圆形管道连接,圆形出口段5也用法兰与圆形管道连接。
流体在垂直管道内自下而上流动时,流体首先流经取样器圆形入口段,然后由上游导流段导流到中部的取样拍摄段,中部的取样拍摄段为扁平的长方体空间,油水两相流流体在该长方体空间内的平均流速与流入圆形入口段之前的平均流速基本相等,从而使得分散的油滴在中部取样拍摄段内基本均匀分布,且很少出现油滴的重叠。
本发明设计的油水两相流取样器,可将圆形管道内流体导流到扁平的长方体空间内,使分散油滴在取样器内几乎不重叠地均匀分布,为高速摄像仪捕获高清晰度图片创造了条件;另外,本发明提出了多尺度边缘检测算法(Guo F D et al.,A novel multi-scale edge detection technique based on wavelet analysis withapplication in multiphase flows,Powder Technology,2010,202:171-177)与分水岭算法(Lau Y M et al.,Development of an image measurement technique for size distribution in dense bubbly flows,ChemicalEngineering Science,2013,94:20-29)的有效结合方法,基于多尺度边缘检测算法和分水岭算法构建液滴尺寸测量方法,最终输出高含水低流速流动条件下分散油滴直径信息。下面结合附图说明具体计算方法:
(1)在油水两相流流动管道直径D=20mm的条件下,利用计算流体力学Fluent软件模拟了垂直上升油水两相流在流体取样器中的流体形态,在流体取样器不破坏流体流动形态的前提下,确定该取样器的几何尺寸为a=100mm,b=100mm,=2mm,d=100mm,e=26mm,取样器所用有机玻璃厚度为3mm。
(2)利用法兰将取样器的圆形入口段及圆形出口段与圆形管道连接,高速摄像仪镜头的放置位置正对取样器的长边和宽边构成的二维平面,当油水两相流流经取样器中部取样拍摄段时,对取样器内流体进行拍摄。
(3)利用多尺度边缘检测算法提取油滴边缘,可得到图3所示结果。
(4)利用图4所示的多尺度边缘检测算法与分水岭算法的结合方法将图3中粘连油滴进行分割:首先,将图3中提取到的边缘进行处理,形成连通域(图4(b)),并填充图像中的连通域,如图4(c)所示;然后,将图4(c)分成粘连油滴的图像(图4(d))和不粘连油滴的图像(图4(e)),并利用分水岭算法对图4(d)中的粘连油滴进行分割;接着,对不粘连油滴的图像直接进行圆拟合操作,粘连油滴的图像先经过分水岭算法处理,再进行圆拟合操作拟合,将两次拟合结果整合得到图5所示油滴边缘提取结果图;最后,通过计算各个拟合圆的面积S,利用公式计算每个油滴的直径D。
实验验证与结果:
图6为总流量Qt=3m3/day时,不同含油率Ko(即管道入口处油相的体积流量除以油水的总流量)情况下,利用本发明提出的多尺度边缘检测算法与分水岭算法的有效结合方法获得的油滴尺寸的概率分布特征。可以看出,当油水总流量Qt=3m3/day时,分散油滴直径分布比较分散,直径为0.32cm左右的油滴依然占据了较大的比例。随着管道内油水总流量的增加,由于流体湍流动能的增加,尺寸较大的油滴被流体分散成均匀的大小,管道内部尺寸较大的油滴逐渐消失,油滴分布较均匀,油滴尺寸的一致性较好。当总流量Qt=5m3/day时,分散油滴的尺寸基本集中于0.13cm左右。
另外,表1给出了不同的流动工况下,油滴直径计算结果的平均值、标准差、非对称系数和峭度四个概率分布指标。可以看出,随着总流量的增大,平均直径值减小,标准差也减小,表示随着总流量增加油滴直径趋于大小一致;Qt=3m3/day时,非对称系数相对其他两个工况较大,可以看出图6中相应的概率分布曲线向直径较大方向偏移;Qt=5m3/day时,峭度系数较大,相应的图6中的概率分布曲线较为尖峭,该工况下油泡直径集中于中值附近。
实验获得的油水两相流油滴直径概率分布图以及提取的四个概率分布指标,与油水两相流的实际物理运动规律相符,表明该发明中涉及的油水两相流取样器以及多尺度边缘检测算法与分水岭算法的结合方法的有效性。
表1不同的流动工况下参数计算结果
Claims (3)
1.一种油滴尺寸测量方法,包括下列步骤:
1)制作一个两相流流体取样器,所述的两相流流体取样器包括入口段(1),上游导流段(2),中部取样拍摄段(3),下游导流段(4)和出口段(5),其中,所述的入口段(1)和出口段(5)用于与待测管道相连,所述的中部取样拍摄段(3)为扁平的长方体空间,该扁平的长方体空间的长边和宽边的尺寸远大于厚度尺寸,所述的取样器的中部取样拍摄段(3)由透明材质制成;
2)将两相流流体取样器的两端用法兰连接到待测管道上,将高速摄像仪镜头的放置位置正对取样器的长边和宽边构成的二维平面,当油水两相流流经取样器中部取样拍摄段时,对取样器内流体进行拍摄;
3)利用多尺度边缘检测算法提取油滴边缘;
4)对提取到的边缘进行处理,形成连通域,并填充图像中的连通域;
5)将填充了连通域的图像分成粘连油滴的图像和不粘连油滴的图像;
6)利用分水岭算法对粘连油滴的图像进行分割,再进行圆拟合操作;
7)对不粘连油滴的图像直接进行圆拟合操作;
8)将两次拟合结果整合得到油滴边缘提取结果图;
9)通过计算各个拟合圆的面积S,利用公式计算每个油滴的直径D。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述取样器的中部取样拍摄段(3)的截面积与入口段(1)前端的截面积基本相等,使得流过扁平的长方体空间内的流体的平均流速与流入入口段之前的平均流速基本相等。
3.根据权利要求1所述的两相流流体取样器,其特征在于,所述的取样器的中部取样拍摄段(3)的长边具有足够的长度,以保证扁平的长方体空间内的流体可在较大空间内达到均匀分布的状态。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410315383.1A CN104089857B (zh) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | 一种油滴尺寸测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410315383.1A CN104089857B (zh) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | 一种油滴尺寸测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104089857A true CN104089857A (zh) | 2014-10-08 |
CN104089857B CN104089857B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=51637593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410315383.1A Expired - Fee Related CN104089857B (zh) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | 一种油滴尺寸测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104089857B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105891207A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-24 | 中国石油大学(华东) | 一种超声与电场作用下油中水滴微观特征测试装置及方法 |
CN109358026A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-19 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 荧光液滴检测方法、装置及服务器 |
CN110243728A (zh) * | 2018-03-07 | 2019-09-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种乳液液滴粒径分布的确定方法及用于标定乳液的化合物 |
RU2711372C1 (ru) * | 2018-12-10 | 2020-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" | Способ измерения размера капель масла |
CN110736688A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-31 | 陕西科技大学 | 一种原油乳状液粒径检测方法、装置及可读存储介质 |
CN111912751A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-11-10 | 南京长澳医药科技有限公司 | 一种测定复方利多卡因乳膏粒径及其粒径分布的方法 |
CN112945963A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-11 | 中国石油大学(北京) | 观测样品和观测方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2347159Y (zh) * | 1998-09-23 | 1999-11-03 | 中国科学院化工冶金研究所 | 测量颗粒及液滴大小的粒度仪 |
CN201218796Y (zh) * | 2008-04-09 | 2009-04-08 | 中国神华能源股份有限公司 | 测量流体中小液滴大小和分布的装置 |
CN101556237A (zh) * | 2008-04-09 | 2009-10-14 | 中国神华能源股份有限公司 | 测量流体中小液滴大小和分布的装置和方法 |
CN103900937A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 西南石油大学 | 一种用于测量环雾流场中液滴形状及尺寸的实验装置 |
-
2014
- 2014-07-03 CN CN201410315383.1A patent/CN104089857B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2347159Y (zh) * | 1998-09-23 | 1999-11-03 | 中国科学院化工冶金研究所 | 测量颗粒及液滴大小的粒度仪 |
CN201218796Y (zh) * | 2008-04-09 | 2009-04-08 | 中国神华能源股份有限公司 | 测量流体中小液滴大小和分布的装置 |
CN101556237A (zh) * | 2008-04-09 | 2009-10-14 | 中国神华能源股份有限公司 | 测量流体中小液滴大小和分布的装置和方法 |
CN103900937A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 西南石油大学 | 一种用于测量环雾流场中液滴形状及尺寸的实验装置 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105891207A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-24 | 中国石油大学(华东) | 一种超声与电场作用下油中水滴微观特征测试装置及方法 |
CN105891207B (zh) * | 2016-04-11 | 2019-01-08 | 中国石油大学(华东) | 一种超声与电场作用下油中水滴微观特征测试装置及方法 |
CN110243728A (zh) * | 2018-03-07 | 2019-09-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种乳液液滴粒径分布的确定方法及用于标定乳液的化合物 |
CN110243728B (zh) * | 2018-03-07 | 2023-02-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种乳液液滴粒径分布的确定方法及用于标定乳液的化合物 |
CN109358026A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-02-19 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 荧光液滴检测方法、装置及服务器 |
CN109358026B (zh) * | 2018-09-13 | 2021-04-06 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 荧光液滴检测方法、装置及服务器 |
RU2711372C1 (ru) * | 2018-12-10 | 2020-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" | Способ измерения размера капель масла |
CN110736688A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-31 | 陕西科技大学 | 一种原油乳状液粒径检测方法、装置及可读存储介质 |
CN110736688B (zh) * | 2019-10-25 | 2022-04-01 | 陕西科技大学 | 一种原油乳状液粒径检测方法、装置及可读存储介质 |
CN111912751A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-11-10 | 南京长澳医药科技有限公司 | 一种测定复方利多卡因乳膏粒径及其粒径分布的方法 |
CN112945963A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-11 | 中国石油大学(北京) | 观测样品和观测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104089857B (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104089857A (zh) | 一种油滴尺寸测量方法 | |
CN202599852U (zh) | 气液两相泡状流中气泡的识别及测量装置 | |
CN103777222B (zh) | 利用有效衰变常数开环式连续测量氡析出率的方法 | |
CN104457703A (zh) | 基于多视觉小通道气液两相流参数测量系统及方法 | |
CN103018153A (zh) | 一种渗流流场端部效应的评价方法 | |
CN105092684A (zh) | 一种气液两相流中微气泡体积浓度测量装置 | |
CN102680203A (zh) | 微小通道气液两相流空隙率测量装置及方法 | |
Pasculli et al. | Learning case study of a shallow-water model to assess an early-warning system for fast alpine muddy-debris-flow | |
CN104502161A (zh) | 粉尘采样器检定装置 | |
CN105426830A (zh) | 基于多视觉信息融合技术的小通道气液两相流流型识别系统和方法 | |
CN102928026A (zh) | 一种利用局部瞬时空泡份额获得整体瞬时空泡份额的方法 | |
CN103175986A (zh) | 一种油气水三相流气液相流速测量方法 | |
CN204267020U (zh) | 低渗透油藏单井产液撬装式计量装置 | |
CN104089856A (zh) | 两相流流体取样器 | |
CN107677705A (zh) | 一种近水平油水两相流持水率测量方法 | |
CN103924961A (zh) | 油井油气水三相自动计量系统 | |
CN113124949A (zh) | 一种多相流流量检测方法及系统 | |
Rak et al. | A review on methods for measurement of free water surface | |
CN203011438U (zh) | 气液两相流毕托巴流量计 | |
CN203011440U (zh) | 用于含气、含杂质液体的毕托巴流量传感器 | |
CN204346779U (zh) | 一种粉尘采样器检定装置 | |
CN104075977A (zh) | 一种细胞吸吐测量装置 | |
Nichols et al. | Remote sensing of environmental processes via low-cost 3D free-surface mapping | |
Straub et al. | Development of a multi-stage cloud water collector Part 2: Numerical and experimental calibration | |
CN108038494B (zh) | 基于数据融合的两相流流型识别方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160706 Termination date: 20210703 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |