摘 要(yao)：在一體(ti)化分層(ceng)注水工(gong)藝中，每(mei)個層段(duan)的流量(liang)都要正(zheng)确測量(liang)，而其所(suo)需的流(liu)量計 必(bi)須能長(zhang)期置于(yu)井下，綜(zong)合考慮(lü)選擇渦(wo)街流量(liang)計 作爲(wei)智能分(fen)層注水(shui)工藝中(zhong)的流量(liang)檢測裝(zhuang)置。但渦(wo)街流量(liang)計易于(yu)受到管(guan)道震動(dong)和流場(chang)擾動引(yin)起的噪(zao)聲⛹🏻‍♀️幹擾(rao)，且注水(shui)管道在(zai)注水的(de)過程中(zhong)更容易(yi)産生幹(gan)擾信号(hao)，尤其在(zai)小🌂流量(liang)處很難(nan)分辨出(chu)傳感器(qi)産生的(de)頻率信(xin)号。根據(ju)渦街流(liu)量計的(de)特點，提(ti)出一種(zhong)以硬件(jian)和Mallat算法(fa)相結合(he)，處理低(di)頻段無(wu)法分辨(bian)的問題(ti)，并進行(hang)了⭕試驗(yan)驗證和(he)現場應(ying)用。實驗(yan)結果表(biao)明，使用(yong)該🌈種方(fang)法，能有(you)效的減(jian)少噪聲(sheng)幹擾，降(jiang)低了流(liu)量計的(de)下限，提(ti)高🙇🏻了精(jing)度。
　　分層(ceng)注水工(gong)藝目前(qian)具有機(ji)電一體(ti)化特色(se)數字化(hua)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(chuan)統工藝(yi)上測調(diao)儀上使(shi)用的電(dian)磁流量(liang)計和超(chao)聲波流(liu)量計對(dui)長期置(zhi)于井下(xia)進行單(dan)層段的(de)注入流(liu)量檢測(ce)存在一(yi)定不适(shi)用性，例(li)如表面(mian)存在結(jie)垢等将(jiang)使其失(shi)效。由于(yu)♌以上原(yuan)因和須(xu)長時間(jian)放置井(jing)下及空(kong)間尺寸(cun)等因素(su)，一體化(hua)分層注(zhu)水工藝(yi)中選擇(ze)了渦街(jie)流量計(ji)，但🔞渦街(jie)流量計(ji)其最大(da)的缺🔆點(dian)是量程(cheng)下限高(gao)，當🔴測量(liang)小流量(liang)的時候(hou)測量很(hen)不☁️準确(que)。随着🈲油(you)田進入(ru)特高含(han)水期，單(dan)層小流(liu)量層段(duan)💰逐年增(zeng)加，直接(jie)影響剩(sheng)餘油的(de)挖潛，其(qi)配套的(de)單層小(xiao)流量分(fen)注技術(shu)成爲生(sheng)産首要(yao)解決問(wen)題，這也(ye)導緻一(yi)體化分(fen)層注水(shui)工藝中(zhong)流量下(xia)限成爲(wei)了一個(ge)重要指(zhi)标。
　　鑒于(yu)此，開展(zhan)了一體(ti)化分層(ceng)注水工(gong)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(ying)件預處(chu)理和采(cai)用小波(bo)分解提(ti)取👄小流(liu)量時産(chan)生的渦(wo)街信号(hao)這💞一綜(zong)合方法(fa)。
1 井下渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)原理及(ji)工程分(fen)析
　　随着(zhe)石油采(cai)油工藝(yi)的發展(zhan)及技術(shu)的進步(bu)，水驅工(gong)藝已從(cong)籠統注(zhu)水轉變(bian)爲分層(ceng)注水，現(xian)大規模(mo)使用的(de)分層注(zhu)水工🌈藝(yi)爲橋式(shi)偏心、同(tong)心高效(xiao)測調兩(liang)大主體(ti)技術［1-2］，雖(sui)然達到(dao)分層注(zhu)水💃的目(mu)的，但每(mei)次調配(pei)🈚都需測(ce)調車及(ji)現場作(zuo)業，随着(zhe)井數和(he)層段數(shu)逐年增(zeng)加，現有(you)測‼️試隊(dui)伍已不(bu)能滿足(zu)測試要(yao)求，導緻(zhi)注水合(he)格率下(xia)降，水驅(qu)效果差(cha)。爲解決(jue)這一問(wen)題，油田(tian)采用預(yu)置電纜(lan)或存儲(chu)的方式(shi)，每層段(duan)配備一(yi)體化配(pei)水器，内(nei)置流量(liang)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(he)壓力，利(li)用流量(liang)檢測值(zhi)調節注(zhu)🔞水閥的(de)開度，實(shi)現流量(liang)閉環控(kong)制，達到(dao)配🐇注的(de)要求。以(yi)預置電(dian)纜注水(shui)工藝爲(wei)😘例，其工(gong)藝管柱(zhu)如圖 1 所(suo)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(ceng)的目的(de)，注入層(ceng)段長期(qi)放置一(yi)體化配(pei)水器，與(yu)油管連(lian)接，通過(guo)調節注(zhu)水💔閥的(de)開度來(lai)配注該(gai)層段的(de)注🈲入流(liu)量和壓(ya)力，單層(ceng)✨段采用(yong)渦街流(liu)量計實(shi)現流量(liang)注入的(de)檢測。但(dan)由于渦(wo)街💃流量(liang)計探頭(tou)受㊙️井下(xia)流體✌️的(de)噪聲、注(zhu)水💘閥截(jie)流壓差(cha)大導緻(zhi)穩流場(chang)性🈲能差(cha)等影響(xiang)，在小流(liu)量檢測(ce)時很難(nan)采集到(dao)⁉️準确的(de)渦❌街信(xin)号，因此(ci)渦街流(liu)量計的(de)下限很(hen)高，難以(yi)滿足小(xiao)流量🥵注(zhu)水井檢(jian)測的生(sheng)産要求(qiu)。

　　渦街流(liu)量計是(shi)利用流(liu)體力學(xue)中著名(ming)的卡門(men)渦街原(yuan)理，即🌏在(zai)☀️流👉動的(de)流體中(zhong)，垂直于(yu)流體流(liu)向安放(fang)一根非(fei)流線型(xing)旋🐪渦發(fa)生體，随(sui)着流體(ti)流動，當(dang)管道雷(lei)諾數達(da)到一定(ding)值時，在(zai)💋發生體(ti)兩側就(jiu)會交替(ti)地分🎯離(li)出卡門(men)🚶渦街，旋(xuan)渦頻率(lü)和流速(su)成線性(xing)關系，流(liu)量測量(liang)的關鍵(jian)🐕在于測(ce)定渦💘街(jie)流量信(xin)号的頻(pin)率，渦街(jie)流量計(ji)就是🌏基(ji)于“卡門(men)渦街”原(yuan)理而研(yan)制的新(xin)一代流(liu)量測量(liang)🔆儀表。
　　依(yi)據卡曼(man)的研究(jiu)，渦街列(lie)多數是(shi)不穩定(ding)的，隻有(you)形成相(xiang)互交替(ti)的内旋(xuan)的兩排(pai)渦列，且(qie)渦列寬(kuan)度 h與同(tong)💯列相鄰(lin)的兩旋(xuan)😘渦的間(jian)距 l 之比(bi)滿足 h l = 0.281（對(dui)圓柱形(xing)旋渦發(fa)生體）時(shi)，渦街❤️列(lie)才穩♍定(ding)［3-4］。設旋渦(wo)的發生(sheng)頻率爲(wei) f ，被測流(liu)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(biao)體通徑(jing)爲 D ，根據(ju)卡曼渦(wo)街⭐原理(li)，有如下(xia)關系式(shi)：

　　式中：U1爲(wei)旋渦發(fa)生體兩(liang)側平均(jun)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(gong)形面積(ji)與管道(dao)橫截面(mian)面積之(zhi)比👈。

式中(zhong)：K —流量計(ji)的儀表(biao)系數，脈(mo)沖數/m3。
　　K 除(chu)與旋渦(wo)發生體(ti)、管道的(de)幾何尺(chi)寸有關(guan)外，還有(you)斯📧特勞(lao)👨‍❤️‍👨哈爾數(shu)有關。斯(si)特勞哈(ha)爾數爲(wei)無綱參(can)數，它與(yu)旋渦發(fa)生💃體形(xing)🈚狀及雷(lei)諾數有(you)關。

　　圖 2 所(suo)示爲渦(wo)街流量(liang)計的實(shi)物圖，虛(xu)線爲流(liu)道及方(fang)向。根據(ju)㊙️經驗設(she)計的液(ye)體通道(dao)直徑爲(wei) 15 mm，其穩流(liu)場的長(zhang)度爲 150 mm，其(qi)原始量(liang)程範圍(wei)爲 10m3/d~100 m3/d。圖 3 所(suo)示爲渦(wo)街流量(liang)計的剖(pou)面圖，由(you)渦街發(fa)生體、渦(wo)街列檢(jian)測傳感(gan)器、鋼體(ti)🌈構成，當(dang)流體流(liu)經渦街(jie)發生體(ti)之後産(chan)生渦街(jie)列，渦街(jie)傳感器(qi)會将此(ci)渦街列(lie)🛀轉化成(cheng)電信号(hao)用于之(zhi)後的處(chu)理。

2 渦街流(liu)量計信(xin)号的分(fen)析與處(chu)理
　　渦街(jie)流量計(ji)具有穩(wen)定性好(hao)、體積小(xiao)、功耗小(xiao)、溫度漂(piao)移小📱等(deng)優💋點，但(dan)受檢測(ce)探頭制(zhi)作工藝(yi)空間尺(chi)寸的限(xian)制，流道(dao)内徑目(mu)前隻能(neng)🏃‍♀️做到 15 mm，在(zai)低于 10m3/d 小(xiao)流量情(qing)況下，存(cun)在🐇低流(liu)速産生(sheng)的渦街(jie)信💔号難(nan)以分析(xi)的問題(ti)，影響其(qi)在油田(tian)注水井(jing)中适用(yong)範圍。爲(wei)進一步(bu)擴大流(liu)量下線(xian)的檢查(cha)範圍，從(cong)硬件電(dian)路采🔞集(ji)和數據(ju)處理兩(liang)個方面(mian)提出了(le)一種解(jie)決渦街(jie)信号低(di)頻段難(nan)以分辨(bian)的方法(fa)。
2.1 渦街流(liu)量計輸(shu)出信号(hao)分析
　　渦(wo)街流量(liang)計采用(yong)壓電應(ying)力式傳(chuan)感器，流(liu)體經渦(wo)街發生(sheng)體後所(suo)産生的(de)渦街信(xin)号理論(lun)上爲純(chun)正的正(zheng)餘弦💔信(xin)号，但實(shi)際中由(you)于受到(dao)管壁震(zhen)動、電磁(ci)幹擾、白(bai)噪聲的(de)影響👈，其(qi)信号✏️爲(wei)複合🔅信(xin)号。根據(ju)實際情(qing)況及理(li)論分析(xi)，用下面(mian)的式子(zi)表達渦(wo)街傳感(gan)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(chan)生，如井(jing)下電機(ji)🏃🏻的震動(dong)、注水井(jing)管壁的(de)震動引(yin)起的震(zhen)動噪音(yin)傳到傳(chuan)感器上(shang)，也有🥰一(yi)部分爲(wei)電磁幹(gan)擾，但由(you)于在📧井(jing)下，電♻️磁(ci)幹擾部(bu)分相對(dui)來說較(jiao)少。
　　fai和 fbj中(zhong)還包含(han)了一些(xie)不規則(ze)的随機(ji)噪聲的(de)各個諧(xie)波分量(liang)，這種噪(zao)音有環(huan)境引起(qi)，頻率和(he)幅值都(dou)無一定(ding)的規律(lü)，有很大(da)的随機(ji)性。圖 4 爲(wei)渦街流(liu)量計采(cai)集❤️到的(de)實際數(shu)據。

　　圖 4 中(zhong)爲采集(ji)渦街信(xin)号的真(zhen)實值，首(shou)先在無(wu)流量下(xia)采集👌一(yi)組白噪(zao)聲a1，可看(kan)到其有(you)一定的(de)噪聲幹(gan)擾，圖4中(zhong)的a2曲線(xian)爲在小(xiao)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(dan)是無法(fa)進🤟行分(fen)辨，監測(ce)出有效(xiao)🏒頻率（對(dui)應流量(liang)爲 6 m3/d），圖🏃 4 中(zhong)的 a3 曲線(xian)爲大流(liu)量的時(shi)候産㊙️生(sheng)的渦街(jie)信❄️号（測(ce)試的流(liu)量爲18m3/d），可(ke)清晰的(de)分辨出(chu)該渦街(jie)信号，其(qi)産生的(de)渦街頻(pin)率大緻(zhi)爲1 500 Hz。
　　由上(shang)可知，該(gai)渦街流(liu)量計在(zai)測量大(da)流量的(de)時候可(ke)準☔确的(de)測量，但(dan)其測量(liang)小流量(liang)的時候(hou)由于産(chan)生的渦(wo)街信号(hao)幅值較(jiao)小和受(shou)到幹擾(rao)噪聲的(de)影響無(wu)法測量(liang)出✔️真實(shi)值。
2.2 渦街(jie)流量計(ji)的信号(hao)處理
　　由(you)上面的(de)分析可(ke)知流體(ti)在大流(liu)量的時(shi)候，該流(liu)量計可(ke)準确的(de)測量也(ye)就是能(neng)檢測出(chu)可分辨(bian)的渦街(jie)信号👄（也(ye)就是輸(shu)出的♻️高(gao)頻🐅信号(hao)），無需對(dui)該段進(jin)行處🔆理(li)。在試💛驗(yan)中流量(liang)在 10 m3/d 以✌️上(shang)時即🛀産(chan)生的☀️頻(pin)率爲760 Hz以(yi)上的時(shi)候，可準(zhun)确的測(ce)量出流(liu)量。但是(shi)當流體(ti)的流量(liang)在 10 m3/d 以下(xia)即産生(sheng)的頻率(lü)在 760Hz 以下(xia)的時候(hou)，無法進(jin)行分辨(bian)，需對低(di)頻段的(de)信号進(jin)行處💋理(li)。由于流(liu)體在✊小(xiao)流量時(shi)其産生(sheng)的渦街(jie)幅值較(jiao)小和噪(zao)聲影響(xiang)較大，分(fen)🆚兩個方(fang)面進行(hang)處理🙇‍♀️，一(yi)個是根(gen)據渦街(jie)幅🆚值較(jiao)小的方(fang)面進行(hang)🌈處理，另(ling)一個從(cong)噪聲影(ying)響方面(mian)進行處(chu)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(xin)号無法(fa)進行分(fen)辨的一(yi)個重要(yao)原因就(jiu)是🏃‍♀️其🈲信(xin)噪比比(bi)較小，即(ji)渦街産(chan)生的幅(fu)值和噪(zao)聲信号(hao)産生的(de)幅值比(bi)較接近(jin)，無法進(jin)行識别(bie)，采用硬(ying)件手段(duan)将渦街(jie)流量❗計(ji)産生的(de)信号進(jin)行放大(da)，增加信(xin)号的信(xin)噪比，在(zai)信号檢(jian)測環節(jie)設計🌍一(yi)個前置(zhi)放大電(dian)路。
　　由于(yu)壓電晶(jing)式傳感(gan)器的輸(shu)出阻抗(kang)比較高(gao)，因此放(fang)大器的(de)設計也(ye)比較特(te)殊，須設(she)計專用(yong)的前置(zhi)放大器(qi)，才能較(jiao)理想的(de)将輸入(ru)的電荷(he)量轉化(hua)成電壓(ya)量［7-10］。圖5爲(wei)渦🈚街傳(chuan)感🏃‍♂️器的(de)放🏃‍♂️大等(deng)效電路(lu)，其🔞自身(shen)有一個(ge)很大的(de)電阻（幾(ji)十兆歐(ou)級），輸出(chu)的能量(liang)很小，設(she)計放大(da)檢測器(qi)，将輸出(chu)的弱信(xin)号放大(da)，同時将(jiang)檢出器(qi)的高阻(zu)抗輸出(chu)♻️變換爲(wei)低阻抗(kang)輸出。

　　圖(tu)5中Ca爲等(deng)效壓電(dian)傳感器(qi)的靜态(tai)電容；Ra爲(wei)等效壓(ya)電傳感(gan)器☁️的絕(jue)🌐緣電阻(zu)；C1、C2 爲放大(da)電路的(de)輸入電(dian)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(dian)阻，爲了(le)與傳感(gan)器的阻(zu)抗匹配(pei)，一般㊙️爲(wei) 10~20 MΩ；R2 與 R3 爲電(dian)荷放大(da)器的🏃直(zhi)流反饋(kui)電阻，一(yi)般爲兆(zhao)歐級，起(qi)到穩定(ding)放大器(qi)直流工(gong)作點的(de)作♉用；由(you)于是兩(liang)路信号(hao)輸入🌈，此(ci)時電荷(he)放器也(ye)有差分(fen)放大的(de)作用，輸(shu)出爲😘兩(liang)輸入電(dian)荷信号(hao)的差分(fen)電壓值(zhi)。

的截止(zhi)頻率（-3 d B），信(xin)号将大(da)幅衰減(jian)。綜上所(suo)述，CF和 RF的(de)選擇要(yao)🔴兼顧信(xin)号放大(da)倍數和(he)當前信(xin)号頻帶(dai)的要求(qiu)。
　　根據上(shang)面選取(qu)的放大(da)器，根據(ju)所用的(de)流量計(ji)的口♋徑(jing)選取合(he)适的電(dian)容和電(dian)阻，在小(xiao)流量處(chu)得到的(de)渦街信(xin)号如圖(tu)6所示。
根(gen)據圖6所(suo)示，a1曲線(xian)爲未加(jia)放大器(qi)的效果(guo)，a2曲線爲(wei)加👉放🈲大(da)器之後(hou)的效果(guo)，可見，增(zeng)加了前(qian)置放大(da)器，有效(xiao)的增加(jia)了信号(hao)比，但是(shi)幹☎️擾信(xin)号對渦(wo)街信号(hao)的影響(xiang)還是🌏比(bi)較大😄，雖(sui)然能🐉有(you)效的改(gai)變輸出(chu)波形，但(dan)是✂️對數(shu)據的☔直(zhi)接應用(yong)還有一(yi)定的難(nan)處，對采(cai)集的數(shu)🔴據進行(hang)波形整(zheng)理，提取(qu)有效信(xin)号，去除(chu)幹擾信(xin)号。

2.2.2 渦街(jie)流量計(ji)信号的(de)小波分(fen)解
　　由于(yu)渦街流(liu)量計産(chan)生的渦(wo)街信号(hao)是在不(bu)同流量(liang)時，其⭕産(chan)生的渦(wo)街頻率(lü)也不一(yi)樣，是一(yi)個變頻(pin)過程，而(er)小波對(dui)處理此(ci)類的變(bian)📐頻信号(hao)有一定(ding)的優越(yue)性，在時(shi)間域和(he)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(hao)［11-26］。小波變(bian)換中有(you)三種小(xiao)波變換(huan)比較常(chang)用，分别(bie)爲連續(xu)小波🐕變(bian)換、離散(san)小波變(bian)換以及(ji)小波變(bian)換的快(kuai)速🔞算法(fa)-Mallat 算法［13-16］。根(gen)據渦街(jie)流量計(ji)的特性(xing)，以🐕 Mallat 算法(fa)爲🏃🏻基礎(chu)對信号(hao)進行分(fen)解，找到(dao)有效的(de)分解方(fang)式尋出(chu)有效數(shu)據。
　　由于(yu)渦街産(chan)生的信(xin)号爲連(lian)續信号(hao)，所處理(li)的信号(hao)✌️爲🛀🏻離📐散(san)🆚信♊号，須(xu)将連續(xu)的的時(shi)間離散(san)化。渦街(jie)流量計(ji)所産生(sheng)的連👣續(xu)信🏃‍♂️号爲(wei) s(t) ，采樣進(jin)行離散(san)化得到(dao) A0s(n) 。根據渦(wo)街🍉流量(liang)計特性(xing)與🌍噪聲(sheng)信号的(de)特點，所(suo)用到的(de)❗濾波器(qi)均爲正(zheng)交小波(bo)濾波器(qi)💯。在此條(tiao)件下，算(suan)法表達(da)爲：

　　爲采(cai)樣後的(de)原始信(xin)号；j=1，2，J 爲層(ceng)數，J = log2N ；h?，g?爲時(shi)域中的(de)小波分(fen)解⚽濾波(bo)🤟器，實際(ji)上是濾(lü)波器系(xi)數；Aj爲信(xin)号 A0s(n) 在第(di)j層的🍓近(jin)似部分(fen)（即低頻(pin)部分）的(de)小波系(xi)數；Dj爲信(xin)号 A0s(n) 在第(di)j層的細(xi)節部分(fen)（即高頻(pin)部分）的(de)小波系(xi)數。
　　假定(ding)所檢測(ce)的離散(san)信号 A0s(n) 爲(wei) A0，信号在(zai)第2j尺度(du)（第j層）的(de)近似😄部(bu)分，即低(di)頻部分(fen)的小波(bo)系數Aj是(shi)通過第(di) 2j - 1尺度（第(di) j-1 層）的近(jin)似部分(fen)的小波(bo)系數 Aj - 1與(yu)分解濾(lü)波器 h?卷(juan)積，然後(hou)将卷積(ji)的結果(guo)隔點采(cai)樣得到(dao)的；而信(xin)号 A0在第(di) 2j尺度（第(di)j層）的細(xi)節部分(fen)，即高頻(pin)部分的(de)小波系(xi)數 Dj是通(tong)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(bo)器 g?卷積(ji)🍉，然後将(jiang)卷積的(de)結果隔(ge)點采樣(yang)得到的(de)🏃‍♂️。通過式(shi) 2 的分解(jie)，在㊙️每一(yi)尺度 2j上(shang)（或第 j 層(ceng)上），信号(hao) 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(fen)的小波(bo)系數 Dj（在(zai)高頻子(zi)帶上）。以(yi)上分解(jie)算法可(ke)用圖7表(biao)示。

　　根據(ju)以上分(fen)析，對獲(huo)取的流(liu)量計的(de)信号進(jin)行Mallat 快速(su)分别，将(jiang)其👣進行(hang) db5 小波分(fen)解，将數(shu)據分解(jie)五次，其(qi)分解後(hou)的數據(ju)有兩部(bu)分組成(cheng)，一部分(fen)是細節(jie)信号，一(yi)部🆚分是(shi)近☁️似信(xin)号♉，其分(fen)解後的(de)圖像如(ru)圖8、圖9所(suo)示。

　　如圖(tu)8所示爲(wei)分解的(de)近似數(shu)據，可見(jian)，a3是比較(jiao)完整的(de)正弦波(bo)，可被系(xi)統識别(bie)；a1的雜波(bo)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(ci)最終選(xuan)取a3作爲(wei)低頻段(duan)的渦街(jie)信号。
　　圖(tu) 9 中所示(shi)爲信号(hao)的細節(jie)部分，也(ye)就是信(xin)号的噪(zao)音部分(fen)，可以理(li)解爲去(qu)除有效(xiao)信号剩(sheng)餘的部(bu)分，其中(zhong) d1 爲信号(hao)的⁉️高頻(pin)噪音，原(yuan)始信号(hao)去除 d1 就(jiu)可以得(de)近似信(xin)号 a1，d2 爲頻(pin)率比較(jiao)低的幹(gan)擾信☎️号(hao)，近似信(xin)号 a2 的獲(huo)得是 a1 減(jian)去 d2 得到(dao)的，其中(zhong) d3 爲信号(hao)的低頻(pin)噪音♊，a2減(jian)去該噪(zao)音得到(dao)了比較(jiao)理想的(de)信🤩号，d4 有(you)些接近(jin)原始信(xin)号，所以(yi) d1，d2，d3 可近似(si)的看🌍爲(wei)該渦街(jie)傳感☂️器(qi)的幹擾(rao)信号，d4 不(bu)能做處(chu)理，這樣(yang)有效信(xin)号減去(qu) d1，d2，d3 就獲得(de)了最理(li)想的近(jin)♈似信号(hao) a3。有上面(mian)分析🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可(ke)知，将渦(wo)街信号(hao)做🐅 3 次分(fen)解即可(ke)得到理(li)想的信(xin)号。

　　圖10是(shi)原始信(xin)号、增加(jia)硬件處(chu)理和小(xiao)波分解(jie)後的三(san)種🈲情況(kuang)對比圖(tu)，a1爲開始(shi)采集的(de)數據，a2爲(wei)加入前(qian)置放大(da)器之後(hou)✊增加💃🏻了(le)信噪比(bi)之後的(de)效果圖(tu)，a3爲将增(zeng)加信噪(zao)比的信(xin)号進行(hang)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(ke)知該渦(wo)街流量(liang)計産生(sheng)的渦♊街(jie)信号的(de)頻率。小(xiao)波分解(jie)🚶‍♀️後去除(chu)無用的(de)噪音，雖(sui)然可以(yi)看出其(qi)能量減(jian)少，但是(shi)比原來(lai)的光滑(hua)，分辨率(lü)更高，波(bo)動更少(shao)。說明小(xiao)波分解(jie)在處理(li)渦街流(liu)量計❤️的(de)👄低頻信(xin)号是可(ke)行🐕的。進(jin)行了大(da)量的低(di)✉️頻段的(de)數據分(fen)析，發現(xian)小波分(fen)解後所(suo)得的近(jin)似數據(ju)中a3的波(bo)形是最(zui)接近原(yuan)始波形(xing)的，所以(yi)最終選(xuan)取了小(xiao)波分解(jie)後的第(di)三個波(bo)形作爲(wei)渦街流(liu)量計産(chan)生的渦(wo)街☀️信号(hao)🐇。将渦街(jie)流量計(ji)産生💃🏻的(de)渦街👌信(xin)号進行(hang)處理後(hou)⭐，可得到(dao)小流量(liang)處産生(sheng)的渦街(jie)信💋号，爲(wei)降低了(le)流量下(xia)限提供(gong)了可行(hang)性。
3 先導(dao)井應用(yong)實驗及(ji)分析
　　在(zai)下井之(zhi)前進行(hang)了渦街(jie)流量計(ji)的性能(neng)對比測(ce)試，對☂️比(bi)測試🧡爲(wei)三組，原(yuan)始未處(chu)理的、增(zeng)加前置(zhi)放大器(qi)的、增加(jia)前⭐置放(fang)大器後(hou)通過小(xiao)波分解(jie)的三組(zu)，其測♈試(shi)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(ci)增加流(liu)量。從表(biao)中可以(yi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼看出，未(wei)經⁉️處理(li)的渦街(jie)流量計(ji)🤟信号無(wu)法檢測(ce)每天 8 方(fang)以☁️下的(de)流量，其(qi)并不是(shi)沒有🏃🏻輸(shu)出的頻(pin)率，但是(shi)其輸出(chu)的頻率(lü)很不穩(wen)定，跳變(bian)比較大(da)，相對而(er)言放置(zhi)前置放(fang)大器的(de)渦街流(liu)量計的(de)信号能(neng)檢測的(de)頻率㊙️較(jiao)低，但是(shi)其在 5 方(fang)時檢測(ce)的信号(hao)不準，最(zui)低檢測(ce)的信❤️号(hao)在每天(tian) 7 方以上(shang)比較🌂準(zhun)，通🔴過小(xiao)波分解(jie)後的❓信(xin)号處理(li)起來，其(qi)識别🌈的(de)頻率更(geng)低，能準(zhun)确的識(shi)别每天(tian)5方的流(liu)量産生(sheng)的頻率(lü)，在高頻(pin)段也就(jiu)是大流(liu)量的時(shi)候各♈個(ge)渦街流(liu)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(liu)量的時(shi)候也是(shi)能準确(que)🐪識别的(de)。

　　渦街流(liu)量計的(de)信号經(jing)前置放(fang)大器以(yi)及小波(bo)分解後(hou)提取有(you)效信号(hao)之後，解(jie)決了流(liu)量下限(xian)過高的(de)問題，其(qi)⛱️最低能(neng)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(qie)🌈準确的(de)測量出(chu)✨了各個(ge)層段的(de)流量。
前(qian)期驗證(zheng)穩定後(hou)，該設備(bei)應用在(zai)一體化(hua)分層注(zhu)水🌈井💞中(zhong)并且在(zai)松原油(you)田實施(shi)了一口(kou)先導井(jing)作業，采(cai)集了井(jing)下🏃🏻‍♂️的流(liu)量，分别(bie)和沒有(you)進行處(chu)理的渦(wo)街流量(liang)計進行(hang)了對比(bi)，其對比(bi)如圖所(suo)示。
　　如圖(tu) 11 所示爲(wei)未處理(li)的流量(liang)計檢測(ce)流量從(cong)5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d，12m3/d，14 m3/d的變化(hua)⛹🏻‍♀️過程，可(ke)見在🎯5 m3/d，7 m3/d，9 m3/d處(chu)根本分(fen)辨不出(chu)其流量(liang)的大小(xiao)，波動較(jiao)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(xiao)流量處(chu)是能清(qing)楚的分(fen)辨出來(lai)的♻️，到12 m3/d以(yi)後未處(chu)理和處(chu)理後的(de)流🔞量計(ji)基本能(neng)保持一(yi)緻😍，所以(yi)處理後(hou)的渦街(jie)流量計(ji)不但克(ke)服了低(di)流量處(chu)🍉采集不(bu)準的問(wen)題而且(qie)在大流(liu)量時還(hai)能保證(zheng)采⭐集流(liu)量的準(zhun)确💋性。

4 結(jie)論
　　針對(dui)渦街流(liu)量計在(zai)低流量(liang)時産生(sheng)的渦街(jie)信号難(nan)以測量(liang)🆚的問題(ti)上開展(zhan)了分析(xi)研究設(she)計，從流(liu)體流經(jing)渦街發(fa)生體🈲産(chan)生的渦(wo)街信号(hao)幅值小(xiao)及幹擾(rao)大的問(wen)題上着(zhe)手，分析(xi)了幹擾(rao)原因，設(she)計了首(shou)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(ran)後運用(yong)小波分(fen)析法分(fen)析了各(ge)種噪音(yin)，提取有(you)效的渦(wo)街信号(hao)。經增大(da)信噪比(bi)和小波(bo)分解處(chu)理的渦(wo)街流量(liang)計的流(liu)量下限(xian)大大減(jian)小，有效(xiao)的改善(shan)了渦街(jie)流量計(ji)低流量(liang)測✌️不準(zhun)的問題(ti)，解決了(le)機電一(yi)體💞化分(fen)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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