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专利号: 202210449070X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水平井气液两相流持气率测量智能光纤探测系统,其特征在于:包括多探测点传感器系统、本地远程双模态电路系统和智能信息处理中心;

所述多探测点传感器系统包括外壳、入口、出口和阵列光纤探针模块;所述阵列光纤探针模块布置在测量区域内且光纤探针的测量点均位于同一截面,光纤探针末端固定在传感器系统底端;所述测量区域沿轴线方向同轴划分为n层环形区域,其中相邻的外侧环形区域n+1半径是内侧环形区域半径的2倍,每层环形区域按照等弧长被划分为2 块、同时每块区域中心放置一个光纤探针,所述测量区域中心位置单独放置一根光纤探针;所述一种水平井气液两相流持气率测量传感器系统共包含 个光纤探针;

所述本地远程双模态电路系统具有本地、远程双重功能,包括探针阵列光发射模块、探针阵列光接收模块、AD数据采集模块、探针阵列信号处理模块、多路程控开关、光纤探针阵列模块电路、定时器模块、电源模块、存储模块、主控制器模块和无线传输模块;

所述探针阵列光发射模块包括驱动电源、红外光源和传输光纤,所述驱动电源为红外光源提供驱动电能并使其发射光线,然后由传输光纤传输红外光源所发射的光线;所述探针阵列光接收模块包括出射光纤和探针光电转化电路,所述出射光纤接收所述探针阵列光发射模块发射的光线,所述探针光电转化电路将接收的光信号转换成电信号;所述AD数据采集模块采集光纤探针数据;所述探针阵列信号处理模块包括差分及功率放大电路和模数转化电路,能够输出反映持气率信息的电压信号;所述多路程控开关连接光纤探针阵列模块电路,所述定时器模块进行智能调控,所述电源模块进行供电,所述存储模块对输出电压信号进行本地存储,所述主控制器模块进行数据采集和数据处理,所述无线传输模块将数据无线传输给信息处理中心;

所述信息处理中心包括无线接收模块、可视化模块、预警单元和智能处理单元;无线接收模块用于接收信号;可视化模块用于展示持气率曲线;预警单元用于对非正常采收状况进行预警;智能处理单元针对传感器系统实时数据进行获取、处理。

2.根据权利要求1所述的一种水平井气液两相流持气率测量智能光纤探测系统,其特征在于:所述智能处理单元包括信息获取模块和预处理模块,所述信息获取模块用于获取传感器系统在不同工况下的响应数据,所述预处理模块将获取的响应数据进行特征提取和样本归一化处理,并将提取的特征作为样本集;

所述预处理模块由稀疏深度置信网络的测井资料解释智能评价模型构建,所述稀疏深度置信网络的测井资料解释智能评价模型包括一个输入层、一个输出层和多个隐藏层,通过叠加多层RBM来逐层抽取抽象特征,每个RBM使用网络中两层隐藏层神经元作为可视层和隐藏层,每一层RBM选择Sigmoid函数作为激活函数,同时对每层RBM的能量函数添加稀疏正则项来对建立的模型进行稀疏性约束进而使模型更快地得到最优解,添加的稀疏正则项如下:在模型训练中通过设定方差因子σ控制与范数的趋近程度,pj为每层隐藏层的激活值;

模型使用均方误差函数作为全局损失函数;模型的层数和隐藏层神经元数通过实验进行进一步确定;在训练过程中,将样本数据的训练集输入至模型的输入层,然后逐层训练每一个RBM,训练好一个RBM后计算激活层结点的激活值使其作为下一个RBM的可见层神经元的输入,通过逐层贪婪的方式更新每个RBM的初始权重,最后使用反向传播算法对预测模型进行微调;

信息处理中心输出层依据上述稀疏深度置信网络的测井资料解释智能评价模型从而进行持气率预测,实时输出页岩气井指定压裂层段标况下持气率信息。

3.根据权利要求2所述的一种水平井气液两相流持气率测量智能光纤探测系统,其特征在于:所述样本集包括时域特征、频域特征、小波包特征、功率谱特征和混沌特征。