基于声波信号盲分离的井下液面深度检测研究

发布时间：2017-09-11 15:39

  本文关键词：基于声波信号盲分离的井下液面深度检测研究

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【摘要】：在石油开发过程中,油井液面深度是一个很重要的参数,它对合理制定油井生产方案具有重要的参考意义。常用的方法是声波法检测油井液面深度。由于油套环中情况复杂,使得声波在其传播和反射过程中受到很多因素的干扰,出现液面反射波和节箍波不易识别的问题,从而无法准确地检测油井液面深度。本文主要对反射声波信号进行分离、辨识处理来检测油井液面深度,并设计油井液面检测系统。分析声波法检测油井液面深度的基本原理,结合油井现场测量数据,建立声波信号在油套环中传播的仿真模型。对数字信号处理、小波变换、单通道盲分离方法原理进行研究分析,并通过仿真分析小波变换和基于总体经验模态分解的单通道盲分离的去噪效果。从提高油井液面测量精确定和速度的角度出发,利用MFC可视化界面设计油井动液面测量系统,其波形图具有放大、缩小和拖拽等功能,能够很直观的分析反射声波信号,并对信号进行分析处理,以便正确地检测出油井液面深度。针对反射波信号不易识别的问题,本文采用基于总体经验模态分解的单通道盲分离方法分离反射声波信号和噪声信号;小波变换具有多分辨率的特征,将其用于液面反射波位置的检测;短时平均幅度差函数具有周期识别的特点,用于节箍反射波的周期识别,求出声波在油井中的传播速度,联合检测出的油井液面反射波位置,来实现油井液面深度值检测。实验结果表明,基于总体经验模态分解的单通道盲分离在复杂噪声干扰下,能有效的分离出反射声波信号,提高油井动液面测量的精度。
【关键词】：反射声波信号 油井液面深度 单通道盲分离 小波变换 短时平均幅度差函数
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE35
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 盲源分离的发展现状10-12
• 1.4 单通道盲源分离的研究现状12
• 1.5 论文研究内容和研究方法12-15
• 1.5.1 本文拟解决的关键问题12-13
• 1.5.2 本文主要工作13-14
• 1.5.3 论文内容安排14-15
• 2 油井液位测量原理及声波传播模型15-21
• 2.1 引言15
• 2.2 油井结构15-16
• 2.3 油井液位测量原理16-17
• 2.4 实际测量中的干扰分析17-18
• 2.5 声波传播模型18-20
• 2.5.1 传播模型建立原则18-19
• 2.5.2 传播模型的数学描述19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 3 声波信号处理21-46
• 3.1 引言21
• 3.2 数字低通滤波21-24
• 3.2.1 数字滤波原理21-22
• 3.2.2 数字滤波对油井声波信号去噪22-24
• 3.3 小波分析24-31
• 3.3.1 傅里叶变换分析24-25
• 3.3.2 小波变换原理分析25-29
• 3.3.3 小波变换对声波信号去噪29-31
• 3.4 盲源分离31-39
• 3.4.1 引言31
• 3.4.2 盲分离问题的描述31-33
• 3.4.3 独立分量分析原理33-36
• 3.4.4 单通道盲源分离36-39
• 3.5 小波分析和单通道盲分离的比较39-43
• 3.6 油井实际信号分析43-44
• 3.7 本章小结44-46
• 4 油井液面深度检测46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 利用节箍波反射波周期计算声速46-53
• 4.2.1 短时平均幅度差函数46-49
• 4.2.2 实际声速计算49-53
• 4.3 利用液面反射波检测液面位置53-56
• 4.3.1 小波奇异值检测53-56
• 4.3.2 实际反射波信号检测56
• 4.4 油井液面深度计算56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 油井液面检测系统设计60-70
• 5.1 引言60-61
• 5.2 油井液面检测系统软件设计61-69
• 5.2.1 检测系统主要设计原理62-69
• 5.3 本章小结69-70
• 结论70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78

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本文编号：831591