【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超声流量测量，具体涉及油水井智能注采外置超声流量测量装置及方法。
技术介绍
1、近些年国内各大油田大力推广油水井智能分采、智能分注技术，提高采收率，达到降本增效的目的，但这些技术的实现都需要通过准确的井下流量测量技术来保证分注、分采效率。由于井下高温、高压以及脏污等环境因素，导致目前井下流量测量精度普遍不高、长期稳定性不佳。目前应用的超声波流量测量技术种类较多，按照超声波换能器的安装方式可分为接触式与外置式，接触式超声流量计易受井下脏污、腐蚀、结垢等因素的影响，造成测量精度下降，相比之下外置式超声流量计受脏污、腐蚀、结垢等因素的影响较小，但仍会造成测量精度降低，需要通过测量算法来适应各种应用情况。同时，但在井下高温高压恶劣的工况中，超声流量计存在抗干扰能力差、可靠性不高等问题。
2、油水井智能注采外置超声流量测量装置进行流量测量时，超声波信号还会受到噪声等外界干扰导致测量效率与精度较低，如果直接对采集的超声波信号使用时差法获取超声波到达时间，对流量测量的结果并不准确。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供油水井智能注采外置超声流量测量装置及方法，所采用的技术方案具体如下：
2、第一方面，本申请一个实施例提供了油水井智能注采外置超声流量测量方法，该方法包括以下步骤：
3、采集超声波流量测量过程中的激励信号与回波信号；对回波信号以及激励信号划分各信号区间，获取标准信号区间内的标准波形曲线；
4、根据回波信号中相邻信
5、对于上升段，根据每个信号区间内各数据点两侧的信号强度分布获取每个信号区间内各数据点的峰值性；将信号区间中峰值性最大的数据点记为峰值点；
6、根据每个信号区间的峰值点与其他数据点之间的峰值性差异确定每个信号区间的峰值分布特征值；根据峰值点所在信号区间内的左、右子区间的信号强度值差异以及峰值分布特征值，确定峰值点的畸变度；
7、根据回波信号中所有信号区间内峰值点的畸变度以及峰值性，构建最小二乘法的最优目标函数；
8、基于最小二乘法的最优目标函数优化最小二乘法，输出回波信号的精准到达时间，基于精准到达时间采用时差法完成流量测量。
9、优选的，所述采集超声波流量测量过程中的激励信号与回波信号，包括：
10、将安装在过流管两侧的超声波换能器分别记为a、b；将从超声波换能器发出的超声波信号作为激励信号，超声波换能器收到的超声波信号作为回波信号；
11、将从a到b、从b到a两个过程分别记为第一过程、第二过程；分别采集第一过程、第二过程的激励信号与回波信号。
12、优选的，所述对回波信号以及激励信号划分各信号区间，获取标准信号区间内的标准波形曲线，包括：
13、获取回波信号曲线中的零点，将任意两个相邻的零点之间的所有数据点组成一个区间，当区间内的数据点数量大于0时，将区间记为信号区间；
14、采用与回波信号中的信号区间相同的划分方法对激励信号进行信号区间划分；
15、将激励信号中任意一个信号强度值大于0的信号区间，记为标准信号区间，将标准信号区间内的波形曲线作为标准波形曲线。
16、优选的，所述根据回波信号中相邻信号区间与标准信号区间的标准波形曲线相似情况构建每个信号区间的上升度，包括：
17、其中，信号区间w的标准度的表达式为：式中，表示信号区间w内的波形曲线与标准波形曲线之间的皮尔逊相关系数，表示信号区间w内的数据点个数，表示标准信号区间内的数据点个数，min()为最小值函数，表示信号区间w内第n个数据点的信号强度值，表示标准信号区间e内第n个数据点的信号强度值；对于每个信号区间，计算每个信号区间与前一个相邻的信号区间的标准度的差值绝对值，作为分母；计算每个信号区间与后一个相邻的信号区间的标准度的差值绝对值，作为分子；
18、计算分子与分母的比值；将所述比值与每个信号区间的标准度的乘积，作为每个信号区间的上升度。
19、优选的，所述根据每个信号区间内各数据点两侧的信号强度分布获取每个信号区间内各数据点的峰值性，包括：
20、对于每个信号区间的数据点q，将每个信号区间中在数据点q左侧的所有数据点组成左子区间，在数据点q右侧的所有数据点组成右子区间；
21、对于左、右子区间中的任意一个数据点，获取任意一个数据点与相邻下一时刻数据点的斜率值；
22、其中，信号区间w内数据点q的峰值性的表达式为：式中，表示数据点q的信号强度值，exp()表示以自然常数为底数的指数函数，min()为最小值函数，、分别表示左子区间、右子区间内的数据点个数，、分别表示左子区间、右子区间内第i个数据点的斜率值，为极小正数，表示信号区间w内与数据点q的信号强度值相等的数据点个数。
23、优选的，所述根据每个信号区间的峰值点与其他数据点之间的峰值性差异确定每个信号区间的峰值分布特征值，包括：
24、对于每个信号区间的任意一个数据点，计算数据点与所述峰值点的峰值性的差值绝对值、采集时刻距离；
25、计算所述差值绝对值与数据点的峰值性的比值，计算所述比值与所述采集时刻距离的乘积；
26、将每个信号区间所有数据点的所述乘积的和值作为每个信号区间的峰值分布特征值。
27、优选的，所述根据峰值点所在信号区间内的左、右子区间的信号强度值差异以及峰值分布特征值，确定峰值点的畸变度，包括：
28、其中，峰值点r的左、右子区间内数据点信号强度值的差异的表达式为：式中，min()为最小值函数，、分别表示左子区间、右子区间内的数据点个数，、分别表示左子区间、右子区间内第c个数据点的信号强度值，表示左子区间、右子区间内第c个数据点的信号强度值在信号区间w内的最大重复个数；分别计算第一过程与第二过程中激励信号的结束时间与回波信号的上升段的结束时间的时间长度之间的差值绝对值；计算信号区间内峰值点的左、右子区间内数据点信号强度值的差异与所述差值绝对值的乘积，作为分子；
29、计算信号区间内峰值点的峰值性与信号区间的峰值分布特征值的乘积，作为分母；将分子与分母的比值作为信号区间内峰值点的畸变度。
30、优选的，所述根据回波信号中所有信号区间内峰值点的畸变度以及峰值性，构建最小二乘法的最优目标函数，表达式为：公式中，表示最小二乘法的最优目标函数，m表示回波信号中的信号区间数量，表示第i个信号区间内峰值点的信号强度值，表示传统的最小二乘法的目标函数中第i个信号区间内峰值点的拟合值，、分别表示第i个信号区间内峰值点的峰值性、畸变度。
31、优选的，所述基于最小二乘法的最优目标函数优化最小二乘法，输出回波信号的精准到达时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述采集超声波流量测量过程中的激励信号与回波信号，包括：
3.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述对回波信号以及激励信号划分各信号区间，获取标准信号区间内的标准波形曲线，包括：
4.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据回波信号中相邻信号区间与标准信号区间的标准波形曲线相似情况构建每个信号区间的上升度，包括：
5.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据每个信号区间内各数据点两侧的信号强度分布获取每个信号区间内各数据点的峰值性，包括：
6.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据每个信号区间的峰值点与其他数据点之间的峰值性差异确定每个信号区间的峰值分布特征值，包括：
7.根据权利要求2所述的油水井智能注采外置超声流量测量方
8.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据回波信号中所有信号区间内峰值点的畸变度以及峰值性，构建最小二乘法的最优目标函数，表达式为：公式中，表示最小二乘法的最优目标函数，m表示回波信号中的信号区间数量，表示第i个信号区间内峰值点的信号强度值，表示传统的最小二乘法的目标函数中第i个信号区间内峰值点的拟合值，、分别表示第i个信号区间内峰值点的峰值性、畸变度。
9.根据权利要求2所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述基于最小二乘法的最优目标函数优化最小二乘法，输出回波信号的精准到达时间，基于精准到达时间采用时差法完成流量测量，包括：
10.油水井智能注采外置超声流量测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~9任意一项所述油水井智能注采外置超声流量测量方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述采集超声波流量测量过程中的激励信号与回波信号，包括：
3.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述对回波信号以及激励信号划分各信号区间，获取标准信号区间内的标准波形曲线，包括：
4.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据回波信号中相邻信号区间与标准信号区间的标准波形曲线相似情况构建每个信号区间的上升度，包括：
5.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据每个信号区间内各数据点两侧的信号强度分布获取每个信号区间内各数据点的峰值性，包括：
6.根据权利要求1所述的油水井智能注采外置超声流量测量方法，其特征在于，所述根据每个信号区间的峰值点与其他数据点之间的峰值性差异确定每个信号区间的峰值分布特征值，包括：
7.根据权利要求2所述的油水井智能注采外置超声流量测...
【专利技术属性】
技术研发人员：康旭，王磊，王振华，汤小松，
申请(专利权)人：西安思坦仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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