摘 要(yào)：在(zài)一體化分層注水工藝(yì)中，每個層(céng)段的(de)流量都要(yào)正确(què)測量，而其(qí)所需(xū)的流(liú)量計 必須(xū)能長期置于井(jǐng)下，綜(zōng)合考(kǎo)慮選擇渦街流(liú)量計 作爲(wèi)智能(néng)分層(céng)注水(shuǐ)工藝中的(de)流量(liàng)檢測裝置(zhì)。但渦街(jiē)流量計(jì)易于受(shòu)到管道(dào)震動(dòng)和(hé)流(liú)場擾(rǎo)動(dòng)引起(qǐ)的噪聲(shēng)幹擾，且注水管(guǎn)道在注水(shuǐ)的過(guò)程中(zhōng)更容易産(chǎn)生幹(gàn)擾信(xìn)号，尤(yóu)其在小流(liú)量處(chù)很難分辨出傳(chuán)感器産(chǎn)生(shēng)的頻(pín)率信号(hào)。根據渦(wō)街流量計(jì)的特點，提(tí)出一種以(yǐ)硬件和mallat算法相(xiàng)結合(hé)，處理低頻段無法(fǎ)分(fèn)辨的(de)問題(tí)，并(bìng)進(jìn)行了(le)試驗驗證和現(xiàn)場應用。實驗結(jié)果表明，使用該(gāi)種方法，能有效(xiào)的減少噪(zào)聲幹(gàn)擾，降低了流量(liàng)計的下限，提高(gāo)了精(jīng)度。
　　分(fèn)層注(zhù)水工(gōng)藝目前具有機(jī)電一體化(huà)特色數字化全自動(dòng)控(kòng)制(zhì)技術(shù)，但其技術(shù)壁壘(lěi)爲流量計(jì)的長(zhǎng)期檢測(cè)。在(zài)傳統工藝上測(cè)調儀(yí)上使用的電磁流量計和(hé)超聲(shēng)波流量(liàng)計對長期置于井下進(jìn)行單層(céng)段的注(zhù)入流(liú)量檢測存(cún)在一定不(bú)适用(yòng)性，例如表面存(cún)在結(jié)垢等(děng)将使(shǐ)其失效。由于以(yǐ)上原因和須長(zhǎng)時間放置井下及空間尺(chǐ)寸等(děng)因素(sù)，一(yī)體(tǐ)化分(fèn)層注水工(gōng)藝中(zhōng)選擇了渦街流(liú)量計，但渦(wō)街流(liú)量計其(qí)最大的(de)缺點(diǎn)是量(liàng)程下(xià)限(xiàn)高(gāo)，當測(cè)量小(xiǎo)流量的時候測(cè)量很(hěn)不準确。随(suí)着油田(tián)進入特(tè)高含(hán)水期，單層(céng)小(xiǎo)流量層(céng)段逐年增加，直(zhí)接影(yǐng)響剩(shèng)餘油(yóu)的挖(wā)潛，其(qí)配套的單(dān)層小流(liú)量(liàng)分注技術(shù)成(chéng)爲(wèi)生産(chǎn)首要解決問題(tí)，這也導緻(zhì)一體(tǐ)化分層注水工(gōng)藝中流量下限(xiàn)成爲了一個重(zhòng)要指标。
　　鑒于(yú)此(cǐ)，開展了(le)一(yī)體化(huà)分層注水工藝(yì)單層流量檢測(cè)的研(yán)究工(gōng)作，提(tí)出了信号的前期硬(yìng)件預(yù)處理(lǐ)和采用小(xiǎo)波分解提(tí)取(qǔ)小流量(liàng)時産(chǎn)生(shēng)的渦街(jiē)信号(hào)這一綜合(hé)方法。
1 井下渦街(jiē)流量計(jì)測量原(yuán)理及工程(chéng)分析(xī)
　　随着(zhe)石油采油(yóu)工藝的發展及技術的進(jìn)步，水(shuǐ)驅工藝(yì)已從籠(lóng)統注(zhù)水轉變爲分層注水(shuǐ)，現大(dà)規模(mó)使用的(de)分層注水(shuǐ)工藝爲(wèi)橋式偏(piān)心(xīn)、同心(xīn)高效(xiào)測調兩大(dà)主體技術［1-2］，雖然(rán)達到分層(céng)注水的目的，但每次(cì)調配都需測調車及現場作業(yè)，随着井數和層(céng)段數(shù)逐年增加(jiā)，現有(yǒu)測(cè)試(shì)隊伍已不能滿足測(cè)試要求，導(dǎo)緻注(zhù)水合格率下降(jiàng)，水驅(qū)效果差。爲(wèi)解決(jué)這一(yī)問題(tí)，油田(tián)采(cǎi)用預置(zhì)電纜(lǎn)或存儲的(de)方式，每層(céng)段配備一體化配水(shuǐ)器，内置流(liú)量計(jì)、壓力計(jì)和調節(jiē)總成，直(zhí)接獲取每一層段的流(liú)量和(hé)壓力，利用(yòng)流量(liàng)檢(jiǎn)測(cè)值調(diào)節注(zhù)水閥的開度，實(shí)現流量閉(bì)環控制，達(dá)到配注的要求(qiú)。以預(yù)置電纜注水工(gōng)藝爲(wèi)例，其(qí)工藝(yì)管柱如圖(tú) 1 所示(shì)。每一(yī)層(céng)段用過(guò)電纜可洗井封隔器(qì)隔開(kāi)，達到(dào)分層的(de)目的，注入層段長期放(fàng)置一(yī)體(tǐ)化配水器，與油管連接(jiē)，通過調節(jiē)注水閥的開度來配(pèi)注該層段(duàn)的注入流量和壓力(lì)，單層段采用渦(wō)街流量計實現(xiàn)流量注入的檢測。但由于渦街(jiē)流量計探(tàn)頭受(shòu)井下流體的噪(zào)聲、注水閥(fá)截流(liú)壓差(chà)大導緻穩(wěn)流場性能(néng)差等影響，在小流量(liàng)檢測時很難采集到(dào)準确的渦(wō)街信号(hào)，因(yīn)此渦街流(liú)量計的下限很高，難以滿足小(xiǎo)流量(liàng)注水(shuǐ)井檢測的(de)生産(chǎn)要求。

　　渦街(jiē)流量(liàng)計是利用(yòng)流體(tǐ)力學中著名的(de)卡門渦街原(yuán)理(lǐ)，即在流(liú)動的流體中，垂直(zhí)于流體流(liú)向安放一(yī)根非流線型旋(xuán)渦發生體(tǐ)，随(suí)着(zhe)流體流動(dòng)，當管(guǎn)道雷(léi)諾數(shù)達到(dào)一定值時，在發生體(tǐ)兩側就會(huì)交替地分(fèn)離出卡門(mén)渦街(jiē)，旋渦(wō)頻率(lǜ)和流速成線性(xìng)關系，流量(liàng)測量的關(guān)鍵在(zài)于測定(dìng)渦(wō)街流(liú)量信(xìn)号(hào)的頻率(lǜ)，渦街流量(liàng)計就(jiù)是基于“卡門渦街(jiē)”原(yuán)理(lǐ)而研制(zhì)的新一(yī)代(dài)流(liú)量測量(liàng)儀表。
　　依據卡曼的研究，渦(wō)街列(liè)多數(shù)是不(bú)穩定(dìng)的，隻有形成相互(hù)交替(tì)的(de)内旋的兩排渦列，且渦列(liè)寬度 h與同列(liè)相(xiàng)鄰的兩旋渦的間距(jù) l 之比滿足 h l = 0.281（對圓(yuán)柱形旋渦發生(shēng)體）時，渦(wō)街列才穩定［3-4］。設旋渦的(de)發生頻率爲 f ，被測流體(tǐ)的(de)平均流速爲 u ，旋渦發(fā)生體(tǐ)迎面寬度(dù)爲 d ，表體通徑爲 d ，根據卡曼渦街(jiē)原理，有(yǒu)如下關(guān)系式(shì)：

　　式中：u1爲旋渦發生(shēng)體(tǐ)兩側(cè)平均(jun1)流速，單位(wèi)是 m/s，sr 爲斯特(tè)勞哈(hā)爾數(shù)；m 爲旋(xuán)渦(wō)發生體兩(liǎng)側(cè)弓形(xíng)面積與(yǔ)管(guǎn)道橫(héng)截面面(miàn)積之比。

式中(zhōng)：k —流量計的(de)儀表系數，脈沖數/m3。
　　k 除與(yǔ)旋(xuán)渦發(fā)生體、管道(dào)的幾何尺寸有關外(wài)，還有(yǒu)斯(sī)特勞哈(hā)爾數有關。斯(sī)特(tè)勞哈爾(ěr)數(shù)爲無(wú)綱參數，它與旋(xuán)渦發生體形狀(zhuàng)及雷諾數(shù)有關(guān)。

　　圖 2 所示(shì)爲渦街(jiē)流量計的實物(wù)圖，虛線(xiàn)爲(wèi)流道(dào)及方向(xiàng)。根據經(jīng)驗設計的液體(tǐ)通道直徑爲 15 mm，其(qí)穩流場的(de)長度爲 150 mm，其原(yuán)始量程範圍爲 10m3/d~100 m3/d。圖(tú) 3 所示(shì)爲渦(wō)街(jiē)流(liú)量計(jì)的剖(pōu)面圖，由渦(wō)街發生體、渦街(jiē)列檢測(cè)傳感器、鋼體構成，當流體(tǐ)流經渦(wō)街發(fā)生體(tǐ)之(zhī)後産(chǎn)生(shēng)渦街列，渦街傳感器會将此渦街列轉化成電信号用于之後(hòu)的處理。

2 渦(wō)街流量計信号的分(fèn)析(xī)與處理
　　渦(wō)街流量(liàng)計具(jù)有穩(wěn)定性好、體(tǐ)積小、功(gōng)耗小、溫(wēn)度漂移(yí)小(xiǎo)等優點，但受檢測探頭制作(zuò)工藝空(kōng)間尺寸的(de)限制(zhì)，流道内徑(jìng)目前(qián)隻能做(zuò)到 15 mm，在低(dī)于 10m3/d 小(xiǎo)流(liú)量情況(kuàng)下，存在低流速(sù)産生(shēng)的(de)渦街信号難以分(fèn)析的(de)問題，影(yǐng)響其在(zài)油田注(zhù)水(shuǐ)井中(zhōng)适用範圍。爲進(jìn)一步擴大流量(liàng)下線的檢查範圍，從(cóng)硬(yìng)件(jiàn)電路(lù)采集和數據處理兩個方面提(tí)出了一種解決(jué)渦街信号(hào)低頻段難以分辨的(de)方法。
2.1 渦(wō)街流量(liàng)計輸出(chū)信(xìn)号分(fèn)析
　　渦街流量計(jì)采用(yòng)壓電(diàn)應力(lì)式傳感器，流體(tǐ)經渦(wō)街發生體(tǐ)後所(suǒ)産生(shēng)的渦(wō)街信(xìn)号理論上(shàng)爲純(chún)正的正餘(yú)弦信(xìn)号，但(dàn)實際(jì)中由于受(shòu)到管(guǎn)壁震動、電磁幹(gàn)擾、白噪聲的影(yǐng)響，其信号爲複(fú)合信号。根據實際情況及理論分(fèn)析，用下(xià)面的(de)式子表達渦街(jiē)傳感器的(de)輸出(chū)信号(hào)模型［5-6］：

　　該幹(gàn)擾噪(zào)聲(shēng)主要由(yóu)震(zhèn)動的幹擾信(xìn)号産生，如井下(xià)電機的(de)震動、注(zhù)水井(jǐng)管壁的震動引(yǐn)起的震動(dòng)噪音傳到(dào)傳感器上(shàng)，也有一部(bù)分爲電磁幹擾(rǎo)，但由于(yú)在井下(xià)，電磁幹擾(rǎo)部分(fèn)相對(duì)來說(shuō)較少(shǎo)。
　　fai和 fbj中(zhōng)還包(bāo)含了(le)一些(xiē)不規則的(de)随機噪聲(shēng)的各(gè)個諧(xié)波分量，這(zhè)種噪(zào)音有環境(jìng)引起，頻率和幅(fú)值都無一(yī)定的規律，有(yǒu)很大的随機性(xìng)。圖 4 爲渦(wō)街(jiē)流量計采集(jí)到的實際數據。

　　圖 4 中(zhōng)爲采集渦街信号(hào)的真實值，首(shǒu)先在無流(liú)量(liàng)下(xià)采集一組(zǔ)白噪(zào)聲a1，可看(kàn)到(dào)其有一定(dìng)的噪(zào)聲幹(gàn)擾(rǎo)，圖4中的(de)a2曲線爲在小流(liú)量的(de)時候産生(shēng)的信号，雖然能(néng)看出(chū)一定的波(bō)動，但是無法進(jìn)行分(fèn)辨，監測出(chū)有效頻率（對應(yīng)流量爲(wèi) 6 m3/d），圖 4 中的 a3 曲線爲大(dà)流量(liàng)的時(shí)候産生的渦街信号(hào)（測試的流量(liàng)爲18m3/d），可清(qīng)晰的分辨(biàn)出該(gāi)渦街(jiē)信号，其産(chǎn)生的渦街(jiē)頻率大緻(zhì)爲1 500 hz。
　　由上可(kě)知，該渦街流量(liàng)計在(zài)測量大流(liú)量的(de)時候(hòu)可準(zhǔn)确的測(cè)量，但其(qí)測量(liàng)小流量的(de)時候由于産生(shēng)的渦(wō)街(jiē)信号幅(fú)值較小(xiǎo)和受到(dào)幹擾噪聲(shēng)的影響無(wú)法測量出真(zhēn)實(shí)值。
2.2 渦街流(liú)量計的(de)信号處理
　　由上面(miàn)的分析可(kě)知流(liú)體在大流量的時候，該流(liú)量計可準(zhǔn)确的測量也就是能檢測(cè)出可(kě)分辨的(de)渦(wō)街信号（也(yě)就是(shì)輸出(chū)的(de)高頻(pín)信号），無(wú)需對該(gāi)段(duàn)進行(háng)處理。在試(shì)驗中流量在 10 m3/d 以上時即産生的(de)頻率爲760 hz以(yǐ)上的時候(hòu)，可準确的測(cè)量(liàng)出流(liú)量。但(dàn)是當(dāng)流體的(de)流量在 10 m3/d 以下(xià)即産生的頻(pín)率在 760hz 以(yǐ)下的(de)時候(hòu)，無法進(jìn)行(háng)分辨，需對(duì)低頻段的信(xìn)号進行(háng)處理(lǐ)。由于流體在小(xiǎo)流(liú)量(liàng)時其(qí)産生的渦(wō)街幅(fú)值較(jiào)小和噪聲(shēng)影響較(jiào)大，分兩(liǎng)個方(fāng)面進(jìn)行處理(lǐ)，一個是(shì)根據(jù)渦街幅值較小(xiǎo)的方面進(jìn)行處理，另一(yī)個(gè)從噪(zào)聲影響方面進(jìn)行(háng)處理。
2.2.1 低頻段(duàn)渦街(jiē)流量計的信号放大(dà)
　　低頻(pín)段産(chǎn)生(shēng)的(de)信号無法(fǎ)進行分辨的(de)一個重要原因就(jiù)是其信噪(zào)比比較(jiào)小(xiǎo)，即渦(wō)街産生(shēng)的幅值(zhí)和噪聲信号産生的幅值比較(jiào)接近，無法(fǎ)進(jìn)行(háng)識别，采(cǎi)用(yòng)硬件(jiàn)手段将(jiāng)渦(wō)街流(liú)量計産生的信(xìn)号(hào)進行(háng)放(fàng)大，增(zēng)加信号的信噪(zào)比，在信(xìn)号(hào)檢測環節設計一個(gè)前置放(fàng)大(dà)電路。
　　由于(yú)壓電晶式(shì)傳感器(qì)的(de)輸出(chū)阻抗比較(jiào)高，因(yīn)此放大器的設(shè)計也(yě)比(bǐ)較(jiào)特殊，須設計專(zhuān)用的前置放大器，才能較理想的将(jiāng)輸入的電荷量(liàng)轉化成電壓量(liàng)［7-10］。圖5爲(wèi)渦(wō)街傳感(gǎn)器的(de)放(fàng)大等效(xiào)電路，其自身有(yǒu)一個很大的電(diàn)阻（幾十兆歐級(jí)），輸出的(de)能量很小，設計放大檢測器，将(jiāng)輸出的(de)弱信号(hào)放大，同時将檢出器的高(gāo)阻抗輸出變(biàn)換爲低阻抗輸出。

　　圖(tú)5中ca爲等效(xiào)壓電(diàn)傳感(gǎn)器的(de)靜态(tài)電容；ra爲等(děng)效壓電傳感器(qì)的絕(jué)緣電阻；c1、c2 爲(wèi)放大電路(lù)的輸(shū)入電容(róng)；c3、c4 放大電路的(de)反饋電容(róng)；r1 爲(wèi)放大(dà)電路的(de)反饋電阻；r1 爲匹(pǐ)配電阻，爲(wèi)了與(yǔ)傳感(gǎn)器(qì)的(de)阻抗(kàng)匹配(pèi)，一般(bān)爲 10~20 mΩ；r2 與(yǔ) r3 爲電荷放大器(qì)的直(zhí)流反饋電(diàn)阻，一般爲兆歐級，起到穩定放(fàng)大器(qì)直流(liú)工作點的(de)作(zuò)用(yòng)；由于(yú)是兩路信(xìn)号輸(shū)入，此(cǐ)時電(diàn)荷放(fàng)器也有差(chà)分放(fàng)大的作用(yòng)，輸出(chū)爲兩輸入(rù)電荷(hé)信号的差分電壓值。

的截止頻率（-3 d b），信号将大幅(fú)衰減。綜(zōng)上(shàng)所述(shù)，cf和 rf的選(xuǎn)擇要兼(jiān)顧信号放(fàng)大倍數和當前信号(hào)頻帶的要求。
　　根(gēn)據上(shàng)面(miàn)選取的放大(dà)器，根據所(suǒ)用的(de)流量計(jì)的(de)口徑選(xuǎn)取合适的電容(róng)和電阻(zǔ)，在小流量(liàng)處得到的渦街(jiē)信号(hào)如圖6所示(shì)。
根據圖6所(suǒ)示，a1曲線爲(wèi)未加放(fàng)大器的效果，a2曲(qǔ)線爲加(jiā)放大器之(zhī)後的(de)效果，可見，增(zēng)加了前(qián)置放(fàng)大器(qì)，有效的增加了(le)信号比，但(dàn)是幹擾信号(hào)對渦街(jiē)信号的影(yǐng)響還(hái)是比(bǐ)較大(dà)，雖然(rán)能有效的改變(biàn)輸出波形，但是(shì)對數據的直接(jiē)應用還有一(yī)定(dìng)的難處(chù)，對采集的數(shù)據進行波(bō)形整理，提取有(yǒu)效信号，去除幹(gàn)擾信号。

2.2.2 渦(wō)街流量計(jì)信号(hào)的小(xiǎo)波分解
　　由于渦(wō)街流(liú)量計産生(shēng)的渦街信号是在不同流量(liàng)時(shí)，其産生(shēng)的渦街(jiē)頻率也(yě)不一樣(yàng)，是一個變頻過(guò)程，而小波對處(chù)理此類(lèi)的變(biàn)頻(pín)信号(hào)有(yǒu)一(yī)定的(de)優越(yuè)性，在時間(jiān)域和(hé)頻率域都(dōu)具有良(liáng)好的局(jú)部化性質，所以(yǐ)選取小波(bō)來處理渦(wō)街(jiē)信(xìn)号［11-13］。小波變(biàn)換中有三種小波變換比(bǐ)較常(cháng)用，分别爲(wèi)連續小波變換(huàn)、離散小波變換以及(jí)小波變換(huàn)的快速算(suàn)法-mallat 算(suàn)法［13-16］。根據渦街流(liú)量計(jì)的特(tè)性，以(yǐ) mallat 算法爲基礎對(duì)信号進(jìn)行分解(jiě)，找到有效的分(fèn)解方式(shì)尋出有(yǒu)效數(shù)據。
　　由(yóu)于渦(wō)街産生的信号爲連(lián)續信号，所(suǒ)處(chù)理的信号爲離散(sàn)信号，須(xū)将(jiāng)連續的(de)的(de)時間離散化。渦(wō)街流量計(jì)所(suǒ)産生的(de)連續(xù)信号(hào)爲 s(t) ，采(cǎi)樣進行離散化(huà)得到(dào) a0s(n) 。根據渦街(jiē)流量計(jì)特性與噪聲(shēng)信(xìn)号的特(tè)點(diǎn)，所用到(dào)的濾波器均爲(wèi)正交(jiāo)小波濾波(bō)器。在(zài)此條(tiáo)件(jiàn)下，算法(fǎ)表達爲：

　　爲(wèi)采樣(yàng)後的(de)原始信号(hào)；j=1，2，j 爲層數，j = log2n ；h?，g?爲(wèi)時域中的小波分解(jiě)濾波器，實際上(shàng)是濾(lǜ)波(bō)器系數(shù)；aj爲信号 a0s(n) 在第j層(céng)的近似部分（即低頻部分(fèn)）的小波系數(shù)；dj爲信号(hào) a0s(n) 在第j層的細節(jiē)部分（即高頻部(bù)分）的小(xiǎo)波(bō)系(xì)數。
　　假定所檢測的(de)離散(sàn)信号 a0s(n) 爲 a0，信(xìn)号在第2j尺度（第(dì)j層）的近似(sì)部分(fèn)，即低頻部分(fèn)的小波(bō)系數aj是通(tōng)過第 2j - 1尺度（第 j-1 層(céng)）的近似部(bù)分的小(xiǎo)波(bō)系數 aj - 1與分(fèn)解濾波器(qì) h?卷積(jī)，然後将卷積的結果隔點(diǎn)采樣(yàng)得到的；而信号(hào) a0在第 2j尺度（第j層(céng)）的細(xì)節部(bù)分(fèn)，即(jí)高頻部(bù)分(fèn)的小(xiǎo)波系數(shù) dj是通過(guò)第 2j - 1尺度(dù)（第j-1層）的(de)近(jìn)似部分(fèn)的小(xiǎo)波系(xì)數(shù) aj - 1與(yǔ)分解(jiě)濾波(bō)器(qì) g?卷積，然(rán)後将卷積的結(jié)果隔(gé)點(diǎn)采樣得(dé)到(dào)的。通過(guò)式 2 的(de)分解(jiě)，在每一尺(chǐ)度 2j上（或第 j 層上(shàng)），信号 aj - 1被分解爲(wèi)近似部(bù)分的小(xiǎo)波(bō)系(xì)數 aj（在低頻(pín)子帶上）和細節(jiē)部分的小波系數 dj（在高頻(pín)子帶上）。以(yǐ)上分解算(suàn)法可(kě)用圖(tú)7表示。

　　根據(jù)以(yǐ)上分析(xī)，對獲(huò)取的流量(liàng)計的信号進行(háng)mallat 快速分(fèn)别，将其進行(háng) db5 小波分解(jiě)，将數據分解五(wǔ)次，其分解(jiě)後的(de)數據有兩部分(fèn)組成(chéng)，一部分是(shì)細(xì)節信号(hào)，一部(bù)分是近似信(xìn)号(hào)，其分解後(hòu)的圖像如(rú)圖8、圖(tú)9所示(shì)。

　　如圖8所(suǒ)示(shì)爲分解的近似數據(jù)，可見，a3是比(bǐ)較完整的正弦(xián)波，可(kě)被系(xì)統識别；a1的雜波(bō)比較多，a2有(yǒu)些不光滑，存在(zài)奇異(yì)波，a4已經完(wán)全失真，因此最終選取a3作爲低頻段(duàn)的渦(wō)街信号。
　　圖(tú) 9 中所示爲(wèi)信号的細節(jiē)部(bù)分，也(yě)就是(shì)信号(hào)的噪(zào)音(yīn)部(bù)分，可(kě)以理(lǐ)解爲去除(chú)有(yǒu)效信号(hào)剩餘(yú)的部分，其中(zhōng) d1 爲(wèi)信号(hào)的(de)高(gāo)頻噪音，原始信号去除 d1 就可以得近似信号 a1，d2 爲頻率(lǜ)比較低的幹擾(rǎo)信号，近似信号 a2 的獲得(dé)是 a1 減去(qù) d2 得到(dào)的，其中 d3 爲(wèi)信(xìn)号的(de)低頻噪(zào)音，a2減去該噪音(yīn)得到了(le)比(bǐ)較理(lǐ)想的(de)信号(hào)，d4 有些(xiē)接近(jìn)原始(shǐ)信号(hào)，所(suǒ)以 d1，d2，d3 可近似的(de)看爲該渦(wō)街(jiē)傳(chuán)感器的(de)幹擾信号，d4 不能做(zuò)處理，這樣(yàng)有效(xiào)信号(hào)減去 d1，d2，d3 就獲得了(le)最理(lǐ)想的(de)近似(sì)信号 a3。有上面分(fèn)析可知(zhī)，将渦街信号做(zuò) 3 次分解(jiě)即可得到理想(xiǎng)的信号。

　　圖(tú)10是原(yuán)始信(xìn)号、增(zēng)加硬(yìng)件處理(lǐ)和(hé)小波分解後的三種(zhǒng)情(qíng)況對比(bǐ)圖，a1爲(wèi)開始采集的(de)數(shù)據，a2爲加(jiā)入前置放大器(qì)之後增(zēng)加了信噪(zào)比之(zhī)後(hòu)的(de)效果(guǒ)圖，a3爲(wèi)将增加(jiā)信(xìn)噪比(bǐ)的信(xìn)号進(jìn)行小(xiǎo)波分解(jiě)，提(tí)取的(de)有效(xiào)信(xìn)号，圖中的(de)第(dì)三個明顯(xiǎn)的可知該渦街(jiē)流量計産(chǎn)生的(de)渦街信号的頻(pín)率。小(xiǎo)波分(fèn)解後(hòu)去(qù)除無(wú)用的噪(zào)音，雖然可以(yǐ)看(kàn)出其(qí)能(néng)量減少(shǎo)，但是比(bǐ)原(yuán)來的(de)光滑，分(fèn)辨率更(gèng)高(gāo)，波動更(gèng)少。說(shuō)明小波分解在(zài)處理渦街(jiē)流量計的低(dī)頻信号(hào)是可行的。進行了大量的低頻(pín)段的數據分析，發現小波分解(jiě)後所得的近似(sì)數據(jù)中a3的波形(xíng)是最接近(jìn)原始(shǐ)波形的(de)，所以最終選取(qǔ)了小波分解後(hòu)的第三(sān)個波形(xíng)作(zuò)爲渦街流量計産生(shēng)的渦街(jiē)信(xìn)号。将渦街流量(liàng)計産生的渦(wō)街信号進行處理後，可(kě)得到小(xiǎo)流量處産生的渦(wō)街信(xìn)号，爲降低(dī)了流(liú)量下(xià)限提供了(le)可行性。
3 先(xiān)導井應用實驗及分(fèn)析
　　在下井(jǐng)之(zhī)前(qián)進行了渦(wō)街流(liú)量計的(de)性能對比測(cè)試，對比測(cè)試爲三組，原始(shǐ)未處(chù)理(lǐ)的、增加(jiā)前置放(fàng)大(dà)器的(de)、增加前置放大(dà)器後通過小波分解的三組，其(qí)測試結果如表 1 所示(shì)。測試(shì)的時(shí)候流量從(cóng) 0 開始(shǐ)，逐次增加流量(liàng)。從表中可以看(kàn)出，未經處理的渦街流(liú)量(liàng)計信(xìn)号無(wú)法檢(jiǎn)測每(měi)天 8 方以下的流量，其并不(bú)是沒(méi)有輸(shū)出的頻率(lǜ)，但是(shì)其輸出的(de)頻率很不穩定，跳變(biàn)比較(jiào)大，相(xiàng)對而言放置前(qián)置放大器的渦街流量(liàng)計的信号能(néng)檢(jiǎn)測(cè)的頻(pín)率較(jiào)低，但(dàn)是其(qí)在 5 方時檢測的(de)信号不(bú)準，最低(dī)檢測(cè)的信号在(zài)每天 7 方(fāng)以(yǐ)上比較準，通過小波(bō)分(fèn)解後(hòu)的信号(hào)處理起(qǐ)來，其識(shí)别的頻率(lǜ)更低(dī)，能準确的識别(bié)每天(tiān)5方的流量(liàng)産生(shēng)的頻率，在(zài)高頻段也(yě)就是大流量的(de)時候(hòu)各個(gè)渦(wō)街(jiē)流量(liàng)計的(de)差别不大(dà)，因爲未(wèi)經(jīng)處理的渦街信号在(zài)大流量(liàng)的(de)時候(hòu)也是能(néng)準确識别的。

　　渦街流量計的信号經前(qián)置放大器以及小波分解(jiě)後提(tí)取有效信号之(zhī)後，解(jiě)決了流量(liàng)下限過高(gāo)的問(wèn)題，其最低能識(shí)别的(de)渦街頻率(lǜ)很低(dī)，是(shì)原來識(shí)别頻率的一半，并且準确的測(cè)量出了各(gè)個層段的(de)流量(liàng)。
前期驗證穩(wěn)定(dìng)後，該(gāi)設備(bèi)應用在一(yī)體化分層(céng)注水(shuǐ)井中并且在松(sōng)原油(yóu)田實(shí)施了(le)一口(kǒu)先導井作(zuò)業，采集了井下的流量，分(fèn)别和(hé)沒有進行處理的渦街流(liú)量計(jì)進行了(le)對比，其(qí)對比如圖所示。
　　如圖 11 所示(shì)爲未(wèi)處理(lǐ)的流量計(jì)檢測流量(liàng)從5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d，12m3/d，14 m3/d的(de)變化過程，可見在5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d處根本(běn)分辨(biàn)不出(chū)其(qí)流量的(de)大小，波(bō)動較(jiào)大，圖 12 爲(wèi)處理(lǐ)後的(de)流量計(jì)在同等(děng)情況(kuàng)下(xià)檢測出(chū)的(de)流量大(dà)小，可以看(kàn)出，其(qí)小(xiǎo)流(liú)量處是能清楚(chǔ)的分(fèn)辨出來的，到12 m3/d以(yǐ)後未(wèi)處理(lǐ)和(hé)處(chù)理後的流(liú)量計(jì)基本能保持一緻(zhì)，所以處(chù)理後的渦(wō)街流(liú)量計(jì)不但克服了低(dī)流量處采(cǎi)集不準的問題(tí)而且在大(dà)流量(liàng)時還能保(bǎo)證采集流量的(de)準确性。

4 結(jié)論
　　針對渦(wō)街流量(liàng)計在低(dī)流量(liàng)時産(chǎn)生的(de)渦街信号(hào)難以(yǐ)測量(liàng)的問題上開展了分析研(yán)究設計，從流體(tǐ)流經渦(wō)街發生(shēng)體産生的(de)渦街(jiē)信号(hào)幅值(zhí)小及幹擾大的(de)問題(tí)上着手，分析了(le)幹擾原因，設計(jì)了首先(xiān)用(yòng)硬件手段(duàn)解決低流(liú)量的時渦(wō)街信(xìn)号幅值小的問(wèn)題，然(rán)後(hòu)運(yùn)用小波分析法分析了各種噪(zào)音，提取有效的渦街(jiē)信号(hào)。經增大信噪比(bǐ)和小(xiǎo)波分(fèn)解處(chù)理(lǐ)的渦街流量(liàng)計(jì)的流量(liàng)下限大大(dà)減小(xiǎo)，有效的改善了(le)渦街流(liú)量(liàng)計低(dī)流量測不準的問題，解決(jué)了機電一體化分層(céng)注水(shuǐ)井中低流(liú)量井(jǐng)中流(liú)量難(nán)測量的問(wèn)題。

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