基于管柱聲場模型的油井動(dòng)液面深度檢測信號(hào)處理.pdf

1、油井動(dòng)液面深度的準(zhǔn)確檢測對于提高采油效率具有重要意義。目前主流的回波法存在發(fā)聲裝置不夠安全可靠和液面反射波難以辨識(shí)的缺陷，還不能較好地滿足油田的開采要求。賈威等人提出了基于管柱聲場模型的油井動(dòng)液面檢測方法，為復(fù)雜油井動(dòng)液面深度檢測提供了一種新的途徑。本文在此新方法的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步研究，提高了檢測精度。
　　首先，對共振模型進(jìn)行改進(jìn)，建立了相鄰兩階共振頻率的間距Δf與動(dòng)液面深度的數(shù)學(xué)模型，有效避免了辨識(shí)fn的階數(shù)n的問題。

2、　　其次，油田生產(chǎn)中瞬間脈沖聲波可激發(fā)油井套管中空氣柱共振，但共振聲波能量衰減嚴(yán)重，非常不利于檢測。針對這一缺陷，采用連續(xù)白噪聲的發(fā)聲方式，可激發(fā)井下空氣柱產(chǎn)生多階頻率的共振；且通過在井口連續(xù)發(fā)聲，可不停地給井下的共振聲波補(bǔ)充能量。
　　再次，針對共振聲波中包含大量的隨機(jī)白噪聲、各種障礙物的反射聲波和井下電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，提出了一種基于Welch功率譜估計(jì)的頻譜FFT方法，可極大地消除噪聲的干擾，準(zhǔn)確方便地提取出了共振諧波的

3、頻率差。
　　此外，針對 FFT變換中由于頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)導(dǎo)致頻率值存在誤差的問題，研究了目前國內(nèi)外經(jīng)典常用的插值 FFT算法。通過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有算法的校正精度不夠穩(wěn)定且與頻率偏差存在很大關(guān)系。提出了一種改進(jìn)的迭代插值算法，校正精度高有了進(jìn)一步提高。利用此方法對 Welch功率譜估計(jì)的FFT結(jié)果進(jìn)行校正，進(jìn)一步提高了動(dòng)液面的檢測精度。
　　最后，將以上信號(hào)處理的方法用于模擬井下套管的管道長度檢測實(shí)驗(yàn)中，130米內(nèi)管道長度的