摘 要(yao)：在一體(ti)化分層(céng)注水工(gōng)藝中，每(měi)個層段(duan)的流量(liang)都♍要正(zheng)💚确測量(liàng)，而其所(suo)需的流(liú)量計 必(bì)須能長(zhǎng)期置于(yu)井下，綜(zong)合考慮(lǜ)選擇渦(wo)街流量(liàng)計 作爲(wei)智能分(fen)層注水(shuǐ)工藝中(zhong)的流量(liàng)檢測裝(zhuang)置。但渦(wō)街🍓流量(liang)計易于(yu)受到管(guǎn)道震動(dong)和流場(chang)擾動引(yǐn)起的噪(zào)聲幹擾(rao)，且注水(shuǐ)管道在(zài)注水的(de)過程中(zhong)更容易(yi)産生幹(gàn)擾信号(hao)，尤🏒其在(zài)小流量(liàng)處很難(nan)分辨出(chū)傳感器(qi)産生的(de)頻率信(xìn)号。根✌️據(jù)渦街流(liú)量計的(de)特點，提(ti)出一種(zhong)以硬件(jiàn)和Mallat算法(fǎ)相結合(hé)，處理低(di)頻段無(wu)法分辨(biàn)的♍問題(tí)，并進行(hang)了試驗(yàn)驗證和(hé)現場應(ying)用。實驗(yan)結果表(biǎo)明，使用(yong)該種方(fang)法，能有(yǒu)效的減(jiǎn)少噪聲(shēng)幹擾，降(jiàng)低了流(liú)量計的(de)下限，提(tí)高了精(jīng)度。
　　分層(céng)注水工(gong)藝目前(qian)具有機(ji)電一體(ti)化特色(se)數字化(huà)全自🌈動(dong)控制✏️技(ji)術，但其(qi)技術壁(bi)壘爲流(liu)量計的(de)長期檢(jian)測。在傳(chuán)🔞統工藝(yi)上⛱️測調(diào)儀上使(shi)用的電(diàn)磁流量(liàng)計和超(chao)聲波流(liú)量計對(duì)長期置(zhì)于💋井下(xia)進行單(dān)層段的(de)注入流(liu)量檢測(ce)存在一(yī)定不适(shi)用性，例(lì)如🔴表面(miàn)存在結(jié)垢等将(jiāng)使其失(shi)效。由于(yú)以上原(yuan)因和須(xū)長時間(jiān)放置井(jǐng)下及空(kong)間尺寸(cùn)等因素(sù)，一體化(huà)分層注(zhu)水工藝(yì)中選擇(zé)了渦街(jiē)流量計(ji)，但💛渦街(jiē)流量計(ji)其最大(dà)的缺點(diǎn)是量程(chéng)下限高(gao)，當測量(liang)小流量(liàng)的時候(hòu)測量很(hen)不準确(que)。随着油(yóu)田進入(ru)特高含(han)水期，單(dān)層小流(liú)量層段(duàn)逐年增(zēng)加，直接(jie)影響剩(sheng)餘油的(de)挖潛，其(qí)配💜套的(de)單層小(xiao)流量分(fèn)注技術(shù)成爲生(shēng)産㊙️首要(yao)解決問(wen)題，這也(yě)導緻一(yī)🙇🏻體化分(fen)層注水(shui)工藝中(zhong)流量下(xià)限成爲(wei)了一個(ge)重要指(zhi)标。
　　鑒于(yu)此，開展(zhan)了一體(tǐ)化分層(céng)注水工(gōng)藝單層(ceng)流量檢(jian)測的研(yan)究工作(zuo)，提出了(le)信号的(de)前期硬(yìng)件預處(chù)理和🤩采(cǎi)用小波(bo)分解提(ti)取小流(liú)量時産(chǎn)生的渦(wō)街信号(hào)這一綜(zōng)合方法(fǎ)。
1 井下渦(wō)街流量(liang)計測量(liàng)原理及(jí)工程分(fèn)析
　　随着(zhe)石油采(cai)油工藝(yì)的發展(zhan)及技術(shu)的進步(bù)，水驅工(gōng)藝已從(cóng)籠統注(zhù)水轉變(biàn)爲分層(céng)注水，現(xian)大規模(mo)使用的(de)分層注(zhu)水工藝(yi)爲橋式(shì)偏心、同(tong)心高效(xiào)測調兩(liang)大主體(ti)技術［1-2］，雖(sui)然達到(dào)分層注(zhù)水的目(mù)的🎯，但每(mei)次調配(pei)都需測(ce)調☔車及(jí)現場作(zuo)業，随着(zhe)❤️井數和(he)層段數(shù)逐年增(zēng)加，現有(you)測💁試隊(duì)伍已不(bú)能滿足(zu)測試要(yào)求，導緻(zhi)注水合(hé)格率下(xia)☂️降，水驅(qu)效果差(chà)。爲解決(jue)這一問(wen)題，油田(tián)采用預(yù)置電纜(lǎn)或存儲(chu)的方式(shi)，每層段(duan)配備一(yī)體化配(pei)水器，内(nèi)置流量(liàng)計👅、壓力(li)計和調(diao)節總成(cheng)，直接獲(huo)取👨‍❤️‍👨每一(yi)層段❗的(de)流量和(hé)壓力，利(lì)用‼️流量(liàng)檢測值(zhí)調節注(zhu)水閥的(de)開度，實(shí)現流量(liàng)閉環控(kòng)制，達到(dao)配注的(de)要求。以(yǐ)預置電(diàn)纜注水(shuǐ)工藝爲(wèi)例，其工(gōng)藝管柱(zhu)如圖 1 所(suǒ)示。每一(yi)層段用(yong)過電纜(lan)可洗井(jing)封隔器(qi)隔開，達(da)到分層(céng)的目的(de)，注☀️入層(ceng)段長期(qi)放置一(yi)體化配(pèi)水器，與(yu)油管連(lián)接，通過(guo)調節注(zhu)水閥的(de)開度來(lai)配注該(gāi)層段的(de)注入流(liu)量和壓(ya)力，單層(ceng)段采用(yòng)渦街流(liu)量計實(shí)現流量(liang)注入的(de)檢測。但(dan)由于渦(wō)街🔞流量(liàng)計探頭(tóu)受㊙️井下(xia)流體的(de)噪聲、注(zhù)水🛀🏻閥截(jié)流壓差(chà)大導緻(zhì)穩流場(chang)性能差(chà)等影響(xiǎng)，在小流(liú)量檢測(ce)時很難(nan)采集到(dao)準♋确的(de)渦街信(xin)号，因此(cǐ)渦🤟街流(liu)量計的(de)下限很(hěn)高，難以(yi)滿足小(xiǎo)流量注(zhù)水井檢(jian)測的生(sheng)産要求(qiu)。

　　渦街流(liú)量計是(shi)利用流(liú)體力學(xué)中著名(míng)的卡門(men)渦街原(yuán)🐅理🈲，即在(zai)流✔️動的(de)流體中(zhōng)，垂直于(yu)流體流(liú)向安放(fàng)一根非(fei)流線型(xing)旋渦發(fā)😍生體，随(suí)着流體(ti)流動，當(dang)管道雷(léi)諾數達(dá)🙇‍♀️到一定(ding)值時，在(zai)發生體(tǐ)兩側就(jiu)🏒會交替(tì)地分離(li)出卡門(mén)🎯渦街，旋(xuan)渦頻率(lü)和流速(su)成線性(xìng)關系，流(liu)量測量(liang)的關鍵(jian)在于測(cè)定渦街(jiē)流量信(xin)号🔴的頻(pín)率，渦街(jie)🙇‍♀️流量計(ji)就是基(ji)♊于“卡門(men)渦街”原(yuán)理而研(yán)制的新(xīn)一代流(liú)量測量(liàng)儀表。
　　依(yi)據卡曼(man)的研究(jiu)，渦街列(liè)多數是(shi)不穩定(dìng)的，隻有(you)形成相(xiàng)互交替(ti)☔的内旋(xuan)的兩排(pai)渦列，且(qiě)渦列寬(kuan)度 h與同(tóng)列相鄰(lin)的兩旋(xuán)渦的間(jian)距 l 之比(bǐ)滿足 h l = 0.281（對(duì)圓柱形(xíng)旋渦發(fa)生體）時(shi)，渦街列(liè)才穩定(ding)［3-4］。設旋渦(wō)的發生(shēng)頻率爲(wèi) f ，被測流(liú)體的平(ping)均流速(su)爲 U ，旋渦(wo)發🤩生體(ti)迎面寬(kuan)度爲 d ，表(biǎo)💋體通徑(jing)爲 D ，根♻️據(jù)卡曼渦(wō)街原理(lǐ)，有如下(xia)關系式(shì)：

　　式中：U1爲(wèi)旋渦發(fā)生體兩(liǎng)側平均(jun1)流速，單(dan)位是 m/s，Sr 爲(wei)斯特勞(lao)哈爾數(shu)；m 爲旋渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gōng)形面積(ji)與管道(dào)橫💯截面(miàn)面積之(zhi)比❗。

式中(zhōng)：K —流量計(ji)的儀表(biǎo)系數，脈(mo)沖數/m3。
　　K 除(chú)與旋渦(wo)發生體(ti)、管道的(de)幾何尺(chi)寸有關(guān)外，還有(you)斯特勞(láo)哈爾⭐數(shu)🌈有關。斯(si)特勞哈(hā)爾數爲(wèi)無綱參(can)數，它與(yǔ)旋渦發(fā)生體形(xíng)📞狀及雷(léi)諾數有(yǒu)關。

　　圖 2 所(suǒ)示爲渦(wo)街流量(liàng)計的實(shi)物圖，虛(xu)線爲流(liú)道及方(fāng)向。根據(ju)經驗設(shè)計的液(ye)體通道(dao)直徑爲(wèi) 15 mm，其穩流(liú)場的長(zhǎng)度爲 150 mm，其(qí)原始量(liàng)程範圍(wei)爲 10m3/d~100 m3/d。圖 3 所(suo)示爲渦(wo)街流量(liàng)計的剖(pou)面圖，由(yóu)渦🚶‍♀️街發(fa)生體、渦(wo)街列檢(jian)測傳感(gǎn)器、鋼體(ti)構成，當(dang)流體流(liu)經渦街(jiē)發生體(tǐ)之後産(chǎn)生渦街(jiē)列，渦街(jiē)傳感器(qi)會将此(ci)渦街列(liè)轉化成(cheng)電信号(hao)用于之(zhī)後的處(chù)理。

2 渦街流(liu)量計信(xin)号的分(fen)析與處(chu)理
　　渦街(jiē)流量計(ji)具有穩(wěn)定性好(hao)、體積小(xiǎo)、功耗小(xiao)、溫度漂(piao)移小🌈等(děng)優點，但(dan)受檢測(ce)探頭制(zhì)作工藝(yì)空間尺(chi)寸的限(xiàn)制，流道(dào)内徑🔴目(mu)前👌隻能(neng)做到 15 mm，在(zài)低于 10m3/d 小(xiao)流量情(qing)況下，存(cun)在低流(liu)速産生(shēng)的渦街(jiē)信号難(nán)以分析(xi)的問題(tí)，影響其(qi)在✊油田(tián)注水井(jing)中适用(yong)範圍。爲(wèi)進👅一步(bù)擴大流(liu)量下線(xiàn)的🐉檢查(chá)範圍，從(cóng)硬件電(dian)路采✌️集(ji)和數據(ju)處理兩(liǎng)個方面(mian)提出了(le)一種解(jiě)決渦街(jie)信号低(dī)頻🈚段難(nán)以分辨(biàn)的方法(fǎ)。
2.1 渦街流(liu)量計輸(shū)出信号(hao)分析
　　渦(wo)街流量(liang)計采用(yòng)壓電應(ying)力式傳(chuan)感器，流(liu)體經渦(wō)街發生(sheng)體🙇🏻後所(suo)産生的(de)渦街信(xìn)号理論(lùn)上爲純(chún)正的正(zheng)餘弦㊙️信(xin)号，但實(shí)際中由(yóu)于受到(dao)管壁震(zhen)動、電磁(ci)幹擾、白(bái)噪聲的(de)影響，其(qi)信号爲(wèi)複合信(xìn)号。根✉️據(jù)實際情(qing)況及理(li)論分析(xi)，用下面(miàn)的式子(zi)表達渦(wo)街傳感(gǎn)器的輸(shu)出信号(hao)模型［5-6］：

　　該(gai)幹擾噪(zao)聲主要(yao)由震動(dong)的幹擾(rao)信号産(chǎn)生，如井(jing)下電機(jī)♉的震動(dòng)、注水井(jing)管壁的(de)震動引(yǐn)起的震(zhen)動噪音(yīn)💛傳到傳(chuan)感器上(shang)，也有一(yī)部分爲(wei)電磁幹(gàn)擾，但由(yóu)于在井(jing)下，電磁(cí)幹擾部(bù)分相對(duì)來說較(jiao)少。
　　fai和 fbj中(zhong)還包含(hán)了一些(xiē)不規則(ze)的随機(jī)噪聲的(de)各個諧(xie)波分🏃‍♂️量(liang)，這種噪(zao)音有環(huán)境引起(qi)，頻率和(hé)幅值都(dōu)無一定(ding)的規律(lǜ)，有很大(dà)的随機(jī)♉性。圖 4 爲(wèi)渦街流(liú)量計采(cǎi)集到的(de)實際數(shu)據🈲。

　　圖 4 中(zhōng)爲采集(ji)渦街信(xìn)号的真(zhen)實值，首(shǒu)先在無(wú)流量下(xia)采集一(yī)組白噪(zào)聲a1，可看(kàn)到其有(yǒu)一定的(de)噪聲幹(gan)擾，圖4中(zhōng)的a2曲線(xian)爲在小(xiǎo)流量的(de)時候産(chan)生的信(xin)号，雖然(ran)能看出(chu)一定的(de)波動，但(dàn)是無法(fǎ)進行分(fen)辨，監測(cè)出有效(xiao)頻率（對(duì)應流量(liàng)爲 6 m3/d），圖 4 中(zhōng)的 a3 曲線(xian)爲大流(liú)量的時(shi)候産生(shēng)的渦街(jiē)信号（測(ce)試的流(liú)量爲18m3/d），可(kě)清晰的(de)分辨出(chū)該渦街(jiē)信号，其(qi)⭐産♊生的(de)渦街頻(pin)率大緻(zhì)爲1 500 Hz。
　　由上(shàng)可知，該(gai)渦街流(liu)量計在(zai)測量大(dà)流量的(de)時候可(ke)準确的(de)測量，但(dan)其測量(liang)小流量(liàng)的時候(hòu)由于産(chan)生的渦(wō)街信号(hào)幅值較(jiao)小和受(shou)到幹擾(rao)噪聲的(de)影響無(wú)法🐆測量(liang)出真實(shi)值。
2.2 渦街(jie)流量計(ji)的信号(hào)處理
　　由(yóu)上面的(de)分析可(ke)知流體(tǐ)在大流(liú)量的時(shí)候，該流(liú)量計可(ke)❌準🚶确的(de)🌍測量也(ye)就是能(néng)檢測出(chū)可分辨(bian)的渦街(jiē)信号（也(yě)就是輸(shū)出的高(gāo)頻信号(hào)），無需對(duì)該段進(jin)行處理(lǐ)。在試驗(yàn)中流🍓量(liàng)在 10 m3/d 以上(shàng)時即産(chan)生的📧頻(pin)率爲760 Hz以(yǐ)上的時(shí)候，可🔞準(zhun)确的測(ce)量出流(liú)量。但是(shi)當流體(ti)的流量(liàng)在 10 m3/d 以下(xia)即産生(shēng)的頻率(lü)在 760Hz 以下(xia)的時候(hou)，無法進(jìn)行分辨(bian)，需對低(di)頻段的(de)信号進(jìn)行處理(li)。由于流(liú)體在🚶‍♀️小(xiao)流量時(shi)其産🤞生(shēng)的渦✔️街(jiē)幅值較(jiao)小和噪(zào)♍聲影響(xiǎng)較大，分(fèn)兩個方(fāng)面進行(hang)處理，一(yi)個是根(gen)據渦街(jiē)幅值較(jiào)小的方(fang)面進行(háng)處理，另(ling)一個從(cóng)噪聲影(ying)響方面(miàn)進行處(chù)理。
2.2.1 低頻(pin)段渦街(jie)流量計(ji)的信号(hao)放大
　　低(di)頻段産(chan)生的信(xìn)号無法(fǎ)進行分(fèn)辨的一(yī)個重要(yào)原因就(jiù)是👌其💘信(xin)✏️噪比比(bǐ)較小，即(ji)渦街産(chan)生的幅(fú)值和噪(zao)聲信号(hao)産⛷️生的(de)幅值比(bi)較接近(jìn)，無法進(jin)行識别(bié)，采用硬(ying)件手段(duàn)将渦街(jiē)流量計(jì)産生的(de)信号進(jin)行放大(da)，增加信(xìn)号的🌈信(xìn)噪比，在(zai)信号檢(jiǎn)測環節(jie)設計一(yī)個前置(zhì)放大電(diàn)路。
　　由于(yu)壓電晶(jīng)式傳感(gǎn)器的輸(shū)出阻抗(kàng)比較高(gāo)，因此放(fang)大器的(de)設計也(ye)比較特(tè)殊，須設(shè)計專用(yong)的前置(zhi)放大器(qi)，才能較(jiào)理想的(de)将輸入(ru)的電荷(hé)量轉化(huà)成電壓(yā)量🈲［7-10］。圖5爲(wei)渦街傳(chuan)感器的(de)放大等(děng)效電路(lu)，其🧑🏽‍🤝‍🧑🏻自身(shen)有一個(ge)很大的(de)電阻（幾(ji)十兆歐(ōu)級），輸出(chū)的能量(liàng)很👣小，設(she)計放大(dà)檢測器(qì)，将輸出(chū)的弱信(xin)号放大(da)，同時将(jiāng)檢出器(qi)的高阻(zu)抗輸出(chū)變換爲(wèi)低阻抗(kang)輸⛷️出。

　　圖(tu)5中Ca爲等(děng)效壓電(dian)傳感器(qì)的靜态(tai)電容；Ra爲(wei)等效壓(ya)電✨傳💯感(gǎn)🌈器的絕(jue)緣電阻(zǔ)；C1、C2 爲放大(dà)電路的(de)輸入電(diàn)容；C3、C4 放大(da)電路的(de)反饋電(dian)容；R1 爲放(fang)大電路(lu)的反饋(kui)電阻；R1 爲(wei)匹配電(diàn)阻，爲了(le)與傳感(gǎn)器的💃阻(zǔ)抗匹配(pèi)，一般爲(wei) 10~20 MΩ；R2 與 R3 爲電(diàn)荷放大(da)器的直(zhi)流反饋(kuì)電阻，一(yi)般爲兆(zhào)歐級，起(qi)到穩定(ding)放大器(qì)直流工(gong)作點的(de)作用；由(yóu)于是兩(liǎng)♈路信号(hao)輸入，此(ci)時電荷(hé)放器🐉也(yě)有差分(fèn)放大的(de)作用，輸(shū)出爲兩(liang)輸入電(diàn)荷信号(hao)的差分(fen)電壓值(zhi)。

的截止(zhi)頻率（-3 d B），信(xìn)号将大(dà)幅衰減(jiǎn)。綜上所(suǒ)述，CF和 RF的(de)選擇要(yao)兼顧信(xìn)号放大(dà)倍數和(he)當前信(xin)号頻帶(dài)的要求(qiú)。
　　根據上(shàng)面選取(qǔ)的放大(da)器，根據(ju)所用的(de)流量計(jì)的口徑(jìng)選取合(hé)🎯适的電(dian)容和電(diàn)阻，在小(xiao)流量處(chu)得到的(de)渦街信(xìn)号如圖(tú)6所示。
根(gen)據圖6所(suo)示，a1曲線(xiàn)爲未加(jiā)放大器(qi)的效果(guo)，a2曲線爲(wei)加放大(dà)器♋之🌈後(hòu)的效果(guo)，可見，增(zēng)加了前(qián)置放大(dà)器，有效(xiao)❓的增♻️加(jia)了信号(hao)比，但是(shì)幹擾信(xin)号對渦(wo)街信号(hao)的影響(xiǎng)還是比(bǐ)較大，雖(sui)然能有(you)效的改(gǎi)變輸出(chu)波形，但(dan)是對數(shù)據的直(zhí)接應用(yong)✍️還有一(yī)定的難(nán)處，對采(cai)集的數(shù)據進行(hang)波形💃整(zhěng)理，提取(qǔ)有效信(xin)号，去除(chú)幹擾信(xin)号。

2.2.2 渦街(jiē)流量計(jì)信号的(de)小波分(fen)解
　　由于(yu)渦街流(liu)量計産(chǎn)生的渦(wo)街信号(hao)是在不(bú)同流量(liàng)時，其👉産(chǎn)生的渦(wo)街頻率(lü)也不一(yi)樣，是一(yī)個變頻(pín)過程，而(er)小😘波對(dui)處理此(ci)類的變(biàn)頻信号(hao)有一定(dìng)的優越(yue)性，在時(shi)間♈域和(hé)頻❄️率域(yu)都🔞具有(you)良好的(de)局部化(hua)性質，所(suo)以選取(qu)小波來(lai)處理渦(wo)街信号(hào)［12-16］。小波變(biàn)換中有(you)三種小(xiǎo)波變換(huan)比較常(chang)用，分别(bié)爲連續(xu)小波變(bian)換、離散(sàn)小波變(bian)換以及(ji)🤟小波變(biàn)換的快(kuài)速算法(fa)-Mallat 算法［13-16］。根(gēn)據🈲渦街(jiē)❤️流量計(jì)的特性(xìng)，以 Mallat 算法(fa)爲基礎(chu)對信号(hào)進行分(fèn)解，找到(dào)有效的(de)分解方(fāng)式💘尋出(chu)有效數(shù)據。
　　由于(yú)渦街産(chǎn)生的信(xin)号爲連(lian)續信号(hào)，所處理(lǐ)的信号(hào)爲離散(sàn)信号，須(xū)将連續(xu)的的時(shi)間離散(san)化。渦街(jie)流量計(ji)所産生(shēng)♍的連續(xu)信号爲(wei) s(t) ，采樣進(jìn)行離散(san)化得到(dao) A0s(n) 。根💋據渦(wo)街❤️流量(liang)計特性(xìng)與噪聲(shēng)信⭐号的(de)特🔞點，所(suǒ)用到的(de)濾波器(qì)均🆚爲正(zhèng)交小📧波(bo)濾波器(qì)。在此條(tiao)件🔅下，算(suàn)法表達(da)爲：

　　爲采(cǎi)樣後的(de)原始信(xin)号；j=1，2，J 爲層(ceng)數，J = log2N ；h?，g?爲時(shí)域中的(de)小波分(fen)解濾波(bō)器，實際(jì)上是濾(lü)波器系(xi)數；Aj爲信(xìn)号 A0s(n) 在第(di)j層的近(jìn)似部分(fen)❗（即低🏃🏻‍♂️頻(pín)部分）的(de)小波系(xi)數；Dj爲信(xin)号 A0s(n) 在第(dì)j層的細(xì)節部分(fèn)（即🔱高頻(pin)部分）的(de)小🌈波系(xi)數🎯。
　　假定(ding)所檢測(cè)的離散(san)信号 A0s(n) 爲(wèi) A0，信号在(zai)第2j尺度(du)（第j層）的(de)🚶‍♀️近似部(bu)分，即💯低(dī)頻部分(fen)的小波(bo)系數Aj是(shi)通過第(dì) 2j - 1尺度（第(di) j-1 層）的近(jìn)似部分(fèn)的⛹🏻‍♀️小波(bo)系數 Aj - 1與(yu)分解濾(lǜ)波器 h?卷(juan)積，然後(hòu)将卷積(jī)的結果(guǒ)隔點采(cǎi)樣得到(dào)的；而信(xin)号 A0在第(dì)👉 2j尺度（第(di)j層）的細(xì)節部分(fen)，即高頻(pín)部分的(de)小波系(xì)數 Dj是通(tōng)過第 2j - 1尺(chi)度🏃🏻（第j-1層(ceng)）的近似(si)部分的(de)小波系(xi)數 Aj - 1與分(fen)解🈲濾波(bō)器 g?卷積(ji)，然後将(jiāng)卷積的(de)結果隔(gé)點采樣(yàng)得到的(de)。通過式(shì) 2 的分解(jie)，在📐每一(yī)尺度 2j上(shàng)（或第 j 層(ceng)上），信号(hào) Aj - 1被分解(jie)爲近似(si)部分的(de)小🛀🏻波系(xi)數 Aj（在低(di)頻子帶(dai)上）和細(xi)節部分(fèn)的小波(bo)系數 Dj（在(zài)高頻子(zi)帶上）。以(yǐ)上分解(jiě)算法可(ke)💘用圖7表(biao)示。

　　根據(ju)以上分(fèn)析，對獲(huò)取的流(liú)量計的(de)信号進(jìn)行Mallat 快速(su)分别💋，将(jiāng)其進行(háng) db5 小波分(fen)解，将數(shu)據分解(jie)五次，其(qi)分解後(hou)的數據(jù)有兩部(bù)分⛷️組成(chéng)，一部分(fen)是細節(jiē)信号，一(yi)部分是(shi)近似信(xìn)号，其分(fèn)解後的(de)圖像如(rú)圖8、圖9所(suo)示。

　　如圖(tu)8所示爲(wei)分解的(de)近似數(shù)據，可見(jian)，a3是比較(jiào)完整的(de)正👉弦波(bō)，可被系(xi)統識别(bie)；a1的雜波(bō)比較多(duo)，a2有些不(bu)光滑，存(cun)在奇異(yi)🤩波，a4已🌈經(jing)完全失(shi)真，因此(cǐ)最終選(xuǎn)取a3作爲(wèi)低⛱️頻段(duan)的🔞渦街(jiē)信号。
　　圖(tú) 9 中所示(shì)爲信号(hào)的細節(jie)部分，也(ye)就是信(xin)号的噪(zao)音部分(fèn)✌️，可以理(li)解爲去(qù)除有效(xiào)信号剩(sheng)餘的部(bu)分，其中(zhōng) d1 爲信号(hào)的高頻(pin)噪音🤞，原(yuán)始信号(hao)去除 d1 就(jiu)可以得(de)近似信(xin)号 a1，d2 爲頻(pín)率比較(jiào)低的幹(gan)擾信🤩号(hao)，近似信(xin)号 a2 的獲(huò)得是 a1 減(jian)去 d2 得到(dào)的，其中(zhong) d3 爲信号(hao)的低頻(pín)噪音，a2減(jiǎn)去該噪(zào)🐪音得到(dao)了比較(jiao)理想的(de)信💜号，d4 有(yǒu)些接近(jìn)原始信(xin)号，所🧡以(yǐ) d1，d2，d3 可近似(sì)的看爲(wei)該渦街(jie)傳感器(qi)的幹擾(rao)信号，d4 不(bú)能🎯做處(chu)理，這樣(yang)有效🔴信(xin)号減去(qù) d1，d2，d3 就獲得(dé)了最理(lǐ)想的近(jìn)似信号(hào) a3。有上面(mian)分析可(ke)知，将渦(wō)街信号(hào)做 3 次分(fen)解即可(ke)得到理(li)🈲想的信(xìn)号。

　　圖10是(shì)原始信(xìn)号、增加(jia)硬件處(chu)理和小(xiao)波分解(jiě)後的三(sān)種💁情㊙️況(kuàng)對🔆比圖(tu)，a1爲開始(shǐ)采集的(de)數據，a2爲(wei)加入前(qián)置放大(dà)器之後(hòu)增加了(le)信噪比(bi)之後的(de)效果圖(tú)，a3爲将增(zēng)加信噪(zào)比🌈的信(xìn)号進行(háng)小波分(fen)解❄️，提取(qu)的💃🏻有效(xiao)信号，圖(tu)♌中的第(di)三個明(ming)顯的可(kě)知該渦(wo)街流量(liang)計産生(shēng)的渦街(jiē)信号的(de)頻率。小(xiǎo)波分解(jie)🔞後去除(chú)無用的(de)噪音，雖(suī)然♋可以(yi)看出其(qi)能量減(jian)少，但是(shì)比原來(lái)的光滑(hua)，分☔辨率(lü)更高，波(bō)動更少(shǎo)。說明小(xiao)波分解(jiě)在處理(lǐ)渦街流(liú)量計的(de)低頻信(xìn)号是可(kě)行的。進(jìn)行了大(dà)量的㊙️低(di)頻段的(de)數據分(fèn)析，發現(xiàn)小波分(fen)解後所(suo)得的近(jìn)似數據(ju)中a3的波(bo)形是最(zuì)接近原(yuan)始波形(xing)的👉，所以(yǐ)最終選(xuǎn)取👣了小(xiǎo)波分😄解(jiě)後的第(dì)三👣個波(bō)形作爲(wei)渦街流(liu)量計産(chǎn)生的渦(wō)街信号(hao)。将渦街(jiē)流量計(jì)産生的(de)渦❌街👨‍❤️‍👨信(xìn)号進行(hang)處理後(hòu)，可得到(dao)小流量(liang)處産生(sheng)的渦街(jiē)信号，爲(wei)降低了(le)流量下(xia)限提供(gong)了可行(hang)性🈲。
3 先導(dǎo)井應用(yong)實驗及(jí)分析
　　在(zài)下井之(zhī)前進行(hang)了渦街(jie)流量計(jì)的性能(néng)對比測(cè)試，對🔞比(bǐ)測試爲(wèi)三組，原(yuán)始未處(chu)理的、增(zēng)加前置(zhì)放大器(qi)的、增加(jiā)前🐕置放(fàng)大器後(hou)通過小(xiǎo)波分解(jiě)的三組(zu)，其測試(shì)結果如(ru)表 1 所示(shi)。測試的(de)時候流(liu)量從 0 開(kai)始，逐次(cì)增加流(liú)量。從㊙️表(biǎo)中可以(yi)看出，未(wèi)經處理(lǐ)的渦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻街(jie)流量計(jì)信号無(wu)法檢測(cè)每天 8 方(fāng)以下的(de)流量，其(qi)并不是(shì)沒有輸(shū)出的頻(pin)率👄，但是(shì)其輸出(chū)的頻率(lü)很不穩(wěn)定，跳🏃🏻‍♂️變(bian)比較大(da)，相對而(er)言放❗置(zhì)前置放(fàng)大器的(de)渦街流(liú)量計的(de)信号能(néng)檢測的(de)頻率👈較(jiào)低，但是(shi)其在 5 方(fāng)時檢測(ce)的信号(hào)不準，最(zui)㊙️低檢測(ce)的信号(hào)在每天(tian) 7 方以上(shàng)比較準(zhun)，通過小(xiao)波分解(jie)後的信(xin)号處🌈理(lǐ)起來，其(qí)識别🤩的(de)頻率更(geng)低，能準(zhun)确的識(shí)别每天(tian)5方的流(liú)量産生(sheng)的頻率(lü)，在高🐆頻(pin)段也就(jiù)是大流(liu)量的時(shí)候各個(gè)渦街流(liú)量計的(de)差🏃🏻别不(bu)大，因爲(wei)未經處(chu)理的渦(wo)街信号(hao)在大流(liú)量的時(shi)🤟候也是(shì)能準确(què)識别的(de)。

　　渦街流(liú)量計的(de)信号經(jing)前置放(fang)大器以(yǐ)及小波(bo)分解後(hou)提取有(you)效信号(hao)之後，解(jiě)決了流(liú)量下限(xian)過高的(de)問題，其(qi)最低能(néng)識💋别的(de)渦街頻(pin)率很低(di)，是原來(lai)識别頻(pin)🙇🏻率的一(yi)半，并且(qiě)準确的(de)測量出(chū)✂️了各個(ge)層段的(de)流量。
前(qian)期驗證(zhèng)穩定後(hou)，該設備(bei)應用在(zài)一體化(huà)分層注(zhu)水井中(zhong)并且在(zài)松原油(you)田實施(shi)了一口(kou)先導井(jing)作業，采(cǎi)🧡集了井(jing)下的流(liu)量，分别(bie)和沒有(yǒu)進行處(chù)理的渦(wō)街流✏️量(liàng)計進行(háng)了對👅比(bǐ)，其對比(bǐ)如圖所(suo)示。
　　如圖(tú) 11 所示爲(wèi)未處理(lǐ)的流量(liàng)計檢測(cè)流量從(cóng)5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d，12m3/d，14 m3/d的變化(huà)過♉程，可(ke)見在🔴5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d處(chù)根本分(fen)辨不出(chu)其流量(liàng)的大小(xiǎo)，波動☀️較(jiào)大，圖 12 爲(wei)處理⭕後(hou)的流量(liang)計在同(tong)等情況(kuang)下檢測(ce)出的流(liu)量大小(xiao)，可🌂以看(kan)出，其小(xiǎo)流量處(chu)是能清(qīng)楚的分(fèn)🔴辨出來(lai)的，到12 m3/d以(yi)後未處(chu)理和處(chù)理後的(de)流量計(jì)基本♻️能(neng)保持一(yī)緻，所以(yi)處理後(hòu)的渦街(jie)流量計(jì)不但克(kè)服了低(di)流量處(chu)采集不(bu)準的問(wèn)題而且(qie)在大流(liú)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時還(hái)能保證(zheng)采集流(liú)量✊的準(zhǔn)确性。

4 結(jie)論
　　針對(duì)渦街流(liú)量計在(zai)低流量(liàng)時産生(sheng)的渦街(jiē)信号難(nán)以測量(liang)的問題(tí)上開展(zhan)了分析(xī)研究設(shè)計，從流(liu)體流經(jīng)渦街發(fā)生體産(chan)生🔴的渦(wō)街信号(hao)幅值小(xiǎo)及幹擾(rao)大的問(wen)題上着(zhe)手，分析(xī)了幹擾(rao)原因，設(shè)計了首(shǒu)先用硬(ying)件手段(duan)解決低(di)流量的(de)時渦街(jie)信号幅(fu)值📧小的(de)問題🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，然(rán)後運用(yong)小💋波分(fen)析法分(fèn)❌析了各(ge)種噪音(yin)，提取有(yǒu)效的渦(wō)街信号(hao)。經增大(da)信噪比(bi)和🔴小波(bo)分解處(chu)理的渦(wō)💚街流量(liàng)計的流(liu)量下限(xiàn)大大減(jiǎn)小，有效(xiao)的改善(shàn)了渦街(jiē)🌈流量計(jì)低流量(liàng)測不準(zhun)的問題(ti)，解決了(le)機電一(yī)體🥵化分(fèn)層注🚶水(shui)井中低(di)流量井(jing)中❄️流量(liang)難測量(liang)的💃問題(ti)。

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