题目：生产测井中油水两相流含水率/持水率测量方法研究

生产测井在石油开采中发挥着不可替代的作用。除流型之外，含水率/持水率也是油水两相流的重要参数，对其准确测量对于实时监测原油的产量，进而对提高油井采收率和节约能耗具有重要意义。然而，油水两相流流型多变，相间存在复杂的界面效应和滑差，导致含水率/持水率的准确测量非常困难，至今仍然是生产测井中亟需解决但仍未很好解决的难题。而且，随着油田开发的深入，多层合采、注水开采和水平井技术被广泛应用，使得传统的含水率/持水率测量仪器和方法难以满足现场需求。

本论文首先研究了生产测井中的关键技术——曼码遥测通信，接着研究了非侵入式可视化多相流参数检测技术——电阻抗层析成像（Electrical impedance tomography, EIT），然后针对生产测井中油水两相流含水率/持水率检测的难题，研制了侵入式双环电导探针阵列测井仪，最后深入研究了流型识别和含水率/持水率测量的方法，并在大庆石油测井试井检测实验中心125 mm内径垂直井和水平井进行了实验验证。本论文主要工作与创新点如下：

1. 针对井下遥测，提出了一种基于准并联LC谐振的曼码恢复方法，研制了一套高速曼码遥测通信系统，可减小电缆分布寄生电容引起的低通滤波效应，使得曼码波形的不同频率分量均衡地通过电缆。实验结果表明，该方法大幅提高了解码电路抗衰减、抗失真和抗漂移的能力，大幅降低了误码率，提高了传输速率，在相同传输速率下大幅增大了传输距离。

2. 针对非侵入式可视化多相流参数检测，提出了一种基于二端子阻抗测量模式的非侵入式四端子EIT方法，通过常规的二端子阻抗测量系统测得数据，依据提出的映射方法转换成四端子模式数据，利用四端子模式成像机理进行成像，以减小逆问题的病态性。实验结果表明，该方法与四端子模式EIT方法具有相似的成像质量和速度，相对于二端子模式EIT方法，不仅可以提高图像重建的质量，而且可以提高成像速度。

3. 提出了一种基于遗传算法的多环探针阵列结构优化方法，研制了一套基于复杂可编程逻辑器件（Complex programmable logic device, CPLD）的耐高温电导测量电路，并研制了一套侵入式双环电导探针阵列测井仪。实验结果表明仪器性能满足生产测井要求。

4. 针对垂直井油水两相流流型识别和含水率测量，提出了一种基于非线性支持向量分类（Support vector classification，SVC）和投票表决的探针阵列垂直井流型识别方法，一种将总流量与单探针响应信号相结合并基于非线性支持向量回归（Support vector regression, SVR）的垂直井含水率测量方法和一种基于非线性SVR和算术平均或最小均方误差（Minimum mean squared error, MMSE）的线性均方（Linear mean square, LMS）估计的探针阵列垂直井含水率测量方法。实验结果表明，所提出的探针阵列信息融合方法提高了垂直井流型识别率和含水率测量精度。总流量的加入不能提高垂直井流型识别率，但能大幅提高含水率测量精度。

5. 针对水平井油水两相流流型识别和持水率测量，提出了一种基于非线性SVC的探针阵列水平井流型识别方法和一种基于阈值法和非线性SVR的探针阵列水平井持水率测量方法。实验结果表明，该方法获得了较高的水平井流型识别率和持水率测量精度，并且总流量的加入可以大幅提高水平井流型识别率和持水率测量精度。