基于扩频原理的井下液位连续测量方法研究

摘要

在油井开采过程中,需要对油井的温度、压力、液位等参数进行测量,以监控采油过程.其中液位是一个很重要的参数.目前正在应用的井下液位测量仪器,主要是通过爆炸声源产生大功率声脉冲信号,利用微音器接收回波信号,人为地对回波信号曲线进行分析来估算液位.传统方法中,由于人为因素的影响,测量结果的误差较大,而且不直接,不方便,无法自动完成测量,同时,爆炸声源的使用引入了火工品,存在一定的安全隐患.因此,亟待探索一种安全、方便、精确测量液位的方法.该文提出了一种新的基于扩频通信原理的液位测量方法,使用可控声源,发射较低功率的频谱扩展信号,在接收端对回波信号进行匹配滤波处理,通过检测相关峰来确定特征回波的位置,从而计算出液位.此外,该方法在传统测量方法的基础上,结合了计算机技术,整个过程可靠迅速,克服了常规方法由于人工判读所带来的误差和操作不便等缺点,可极大地提高液位测量的自动化程度和结果的测量精度.该文首先介绍了超声测距的基本原理,分析了信道的声传输特性;接着将传统液位测量方法和新型液位测量方法的系统构成和信号分析处理方法做比较;然后对系统的发射信号(直接序列扩频信号和线性调频信号)的特点进行了研究,并着重讨论了回波信号的相关处理;最后对水管模拟实验测量结果和油田实地测量结果分别进行了分析和讨论.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2超声测距

1.3扩展频谱技术测距

1.4本论文的主要研究内容

第二章声学基础知识

2.1声学基本概念

2.2平面声波

2.2.1平面声波的产生

2.2.2平面声波的基本性质

2.3平面声波的反射、折射和散射

2.3.1声波的反射和折射

2.3.2声波的散射

2.4声波在不同截面的管中传播

2.5声波的吸收

2.6信道的声传播特性

2.7声速的计算

第三章液位测量理论基础

3.1超声波测距理论

3.1.1测距基本原理

3.1.2声信号的频率选择

3.1.3提高物位计性能的若干措施

3.2传统液位测量仪的测量原理及系统构成

3.2.1测量仪器组成

3.2.2井下液位测量方法

3.2.3液位计算方法

3.3新型液位测量方法的工作原理及系统构成

3.3.1系统构成

3.3.2井下液位测量方法

3.3.3液位计算方法

第四章液位测量系统信号发射与接收

4.1扩频技术的理论基础

4.2直接序列扩频信号

4.2.1直扩系统的基本理论

4.2.2直扩系统的处理增益

4.2.3扩频码的产生

4.2.4直扩系统的相关接收

4.3线性调频信号

4.3.1线性调频系统的基本理论

4.3.2线性调频系统的处理增益

4.3.3线性调频系统的相关接收

第五章现场测试结果分析

5.1水管模拟实验

5.1.1实验环境说明

5.1.2实验结果及分析

5.1.3实验结论

5.2油田实验

5.2.1实验环境说明

5.2.2传统液位测量仪的测量结果及分析

5.2.3新型液位测量系统的实地测试结果

5.2.4实验结论

第六章全文总结

参考文献

致谢

获奖及论文发表情况

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