双模态电超声成像提升油水层流界面重建精度

本文主要探讨了电学/超声双模态油水两相层状流界面重建的技术方法。在石油开采和输送过程中，准确的油水界面检测对于提升生产效率和保障安全性至关重要。电学层析成像（Electrical Tomography, EIT）作为一种无损的可视化测量技术，利用电极间的电流激励和电压测量来推断介质的电导率分布。然而，EIT的逆问题因其非线性和病态性，常常导致图像重建的分辨率受限。 文章的核心贡献是提出了一种基于电学和超声的混合成像策略，通过将未知的油水界面通过一组参数化的前向控制点来表征。作者采用拉格朗日乘数法和Levenberg-Marquardt算法来解决逆问题，这种方法能够有效降低病态性，提高图像重建的精度。在处理油水两相层状流时，由于油相不导电导致的有效电极失效，传统的EIT方法面临挑战。通过引入超声波作为辅助模态，可以利用其穿透性良好的特性，增加额外的测量信息，作为先验约束来优化EIT的逆问题求解。 通过仿真实验验证，双模态成像相较于单一的电学成像有显著的性能提升，能够在保持非侵入性和低成本的同时，提高油水界面的定位精度，从而更好地适应实际工业过程中的复杂环境。本文的研究成果对于提高油水层状流的实时监测和控制具有重要的理论和应用价值，为石油工业过程的高效和安全运行提供了新的解决方案。