油井动液面检测信号处理技术与应用研究

摘要

油井动液面深度是油田生产与管理的重要数据，油井动液面检测是利用声波在油井套管环空中传播，通过接箍与液面的声波反射原理来检测动液面。在实际油井动液面检测中，声波与回波信号受油井环境噪声影响，检测信号特征难以辨别，导致计算结果误差大。研究油井动液面检测信号降噪处理、特征值提取以及动液面深度计算，对提高油井动液面检测准确性具有重要意义。 论文以油井动液面检测信号为研究对象，根据实际油井动液面检测与检测信号特点，搭建动液面检测模拟油井，对回波信号进行采集，进行检测信号特性分析，确定动液面检测信号处理需求。硬件上，以 STM32单片机为核心设计了油井动液面检测信号采集电路，对信号进行滤波处理、A/D模数转换、RS-485数据发送；软件上，运用窗函数法设计的FIR数字滤波器对信号进行降噪处理，使用FFT变换和小波变换对接箍信号与液面信号进行特征值提取，利用提取的特征值进行声速与动液面计算，并设计油井动液面检测信号处理界面进行结果显示。对动液面检测模拟油井的信号进行处理，分析其处理效果与误差，并对处理结果进行修正，最后应用在实际油井中，验证油井动液面检测信号处理技术的可行性。 实际应用结果表明，油井动液面检测信号处理技术实现了检测信号的降噪、特征值提取、动液面深度计算，经降噪处理后的信号波形平滑，检测信号特征更易提取，使油井动液面的计算误差小于1.00%。该研究对油井动液面精确计算具有一定的推广价值。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源

1.4 论文研究内容与结构安排

第二章 油井动液面检测信号处理相关理论

2.1 信号处理降噪理论

2.2 离散傅里叶变换理论

2.3 小波变换理论

2.4 本章小结

第三章 油井动液面检测信号处理需求分析

3.1 油井动液面信号检测与分析

3.2 模拟油井动液面信号检测与分析

3.3 油井动液面检测信号处理需求分析

3.4 本章小结

第四章 油井动液面检测信号处理硬件设计

4.1 油井动液面检测信号处理硬件方案设计

4.2 动液面检测信号采集电路设计

4.3 动液面检测信号处理计算主机选型

4.4 本章小结

第五章 油井动液面检测信号处理程序设计

5.1 油井动液面检测信号处理流程

5.2 油井动液面检测信号采集程序设计

5.3 油井动液面检测信号降噪处理程序设计

5.4 油井动液面检测信号特征值的提取程序设计

5.5 油井动液面检测信号处理算法程序设计

5.6 本章小结

第六章 油井动液面检测信号处理界面设计

6.1 界面的功能

6.2 界面的设计

6.3 界面的实现

6.4 本章小结

第七章 油井动液面检测信号处理应用与结果分析

7.1 模拟油井动液面检测信号处理应用效果显示

7.2 模拟油井动液面检测信号处理结果分析

7.3 油井动液面检测信号处理误差分析

7.4 实际油井动液面检测信号处理结果验证

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文