【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及干度测量，具体为一种基于二维频率波束形成估计技术的管道内水蒸气干度测量方法。
技术介绍
1、我国存在大量油田需要应用蒸汽注采法开采，即向油井中注入高温、高压的水蒸汽，使稠油的粘度降低且易于流动再进行开采。在注入过程中，水蒸汽的干度是判断油层分布的重要参数，同时也是合理利用水蒸汽资源的重要参考依据，及时掌握水蒸汽干度可以为油田高效开采提供有力的保障。
2、水蒸气干度的测量方法主要分为热力学方法和非热力学方法，热力学法往往需要对气相或液相水的热力学参数进行测量，由于工艺水平和测量环境的影响，这类方法往往存在测量精度不足及无法实时测量等问题。非热力学方法主要有电容法、电导率法、光学法等，这些方法存在着设备复杂，测量耗时长、准确度低等缺点。
3、目前油田大部分采用注汽井示踪法取样，但是井下作业时一次只能采集一个位置点的干度，不能连续测量，并且多个点的下井操作施工成本也会越来越高。
4、在公开专利2023109013186中，已经对基于声学技术的混合声速和管道内水蒸气干度关系进行了阐述。但是该种方式可视化程度较低，交互性较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种基于二维功率谱技术的管道内水蒸气干度声学测量方法，以k-ω域中求解混合声速，进而求解水蒸汽干度值。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于二维功率谱技术的管道内水蒸气干度声学测量方法，将阵列多通道时域信号从x-t时空域转换至k-ω波数-频率域
3、计算函数为：
4、[r,freq]＝scm(data,fs,b,bl,s)
5、r为多通道时域数据的空间相关矩阵；
6、freq为时域数据经fft变换后的频域频率点；
7、data为s通道的时域数据，每个通道点数num；
8、fs为时域数据的采样率；
9、b为分块块数；
10、bl为每块的点数，num＝b*bl；
11、s为均匀线阵列传感器的通道数量；
12、[k,ω]＝fbeam(r,freq,x,num_k)
13、k为波数-频率域中的波数点；
14、ω为波数-频率域中的频率点；
15、r使用[r,freq]＝scm(data,fs,b,bl,s)
16、函数输出值；
17、freq使用[k,ω]＝fbeam(r,freq,x,num_k)
18、函数输出值；
19、x为均匀线阵列传感器所处的空间位置；
20、num_k为k-ω波数-频率域的波数点数；
21、具体包括如下步骤：
22、步骤1：将data矩阵中每个通道数据进行去均值预处理；
23、步骤2：对每个块进行fft，得到每个通道逐块的频域数据，如第i通道，第n块的频域数据为si,n(ω)；
24、步骤3：依据公式(1)计算第i通道和第j通道中第n块频域的互相关矩阵ri,j(ω)；
25、
26、步骤4：采用公式(1)的方法带入公式(2)中，求解整个阵列所有s通道的空间相关矩阵r(ω)；
27、
28、步骤5：依据公式(3)构建特征向量矩阵e(k)；
29、e(k)＝[exp(-jk·x1)exp(-jk·x2)…exp(-jk·xs)]t (3)
30、步骤6；将上述特征向量e(k)、空间相关矩阵r(ω)带入公式(4)中求得k-ω波数-频率域图；
31、pfbeam(k,ω)＝eh(k)r(ω)e(k) (4)
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、通过在混合声速和管道内水蒸气干度关系研究基础上，对低马赫状态下的顺流和逆流的混合声速进行求解，从而实现水蒸气干度值的求解。
34、同时，该种求解方式鲁棒性更强，且具有可视化的优点，可以通过二维k-ω波数-频率域图实时了解混合声速变化情况。
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1.一种基于二维功率谱技术的管道内水蒸气干度声学测量方法，其特征在于：将阵列多通道时域信号从x-t时空域转换至k-ω波数-频率域；
2.一种利用权利要求1所述干度测量方法的水蒸汽马赫数计算方法，其特征在于：将均匀线阵传感器沿管道轴向安装，以fs采样率同步采集多个传感器的时域数据，假设管道内流体方向由左至右，声波向右传播时与流速顺流相加，与之相反，声波向左传播时与流速逆流相减；
3.根据权利要求2所述的水蒸汽马赫数计算方法，其特征在于：根据V与声速SOS的关系，定义马赫数MX，如公式(10)所示；
【技术特征摘要】
1.一种基于二维功率谱技术的管道内水蒸气干度声学测量方法，其特征在于：将阵列多通道时域信号从x-t时空域转换至k-ω波数-频率域；
2.一种利用权利要求1所述干度测量方法的水蒸汽马赫数计算方法，其特征在于：将均匀线阵传感器沿管道轴向安装，以fs采样率...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴锐，林涵睿，贾丹平，刘博，夏凤，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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