目前,我国油田大多已进入开发中后期,为提高采收率,常采用注水、注聚、水平井和小井筒技术。新技术的实施,使油水流动状态发生改变,产液呈现高含水、低流速的特点,流型为上层分散的水包油和下层游离水的的混合状态,油水两相间存在滑脱现象,这给测井资料解释和测井仪器的研发带来了困难。测井资料的解释和测井仪器的精度在很大程度上依赖于流动特性。因此,有必要研究水平小直径管道内的油水两相流的流速和速度矢量场。首先,采集过程中相机需进行标定,光线通过不同介质,水平小管径油水两相流图像发生光学畸变。本文根据光学物理中Snell定律以及各个介质的折射率等物理参数,对采集到的图像位置进行修正处理,减小折射对流体流速的影响。同时针对图像采集设备以及流道环境自身的局限性,采集的图像中存在大量噪声和无关信息,对图像进行预处理,减少对后续处理过程的干扰以及运算。其次,采用PIV算法对高含水低流速水平小管径油水两相流流速测量过程中存在较大的测量误差。本文从位移矢量计算方向入手,提出将二维位移亚像素拟合和基于高斯模型的Kriging插值算法应用到PIV算法中改进PIV算法,不仅克服了独立进行X、Y方向位移亚像素拟合再结合对图像中最大互相关峰值的位置搜索发生错误的影响,而且提高了空白矢量计算的精度。最后将改进的算法进行仿真与实验验证。最后,采用并改进PTV算法、ORB特征提取和RANSAC算法,将其结合在一起提出一种油相流速测量方法。该方法从ORB特征描述选点方式入手对其进行改进,减少特征描述过程中的计算量,此外从RANSAC算法的模型计算数据和观测数据入手,提高选取数学模型的精度,在提高RANSAC算法精度的同时还可以增加最终获取正确匹配点对的数目。最后将其应用到不同含水和不同流速的油水两相流进行分析。