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流量是表征油井动态变化和评价油层生产特性的一个重要参数,测量流量目的是了解各射孔层段产出或流入流体的性质和流量,以便对油井状况和油层开采特征做出评价。超声流量计由于具有无可动部件、灵敏度高、定位准确、不受流体性质影响等特点,是现有流量计中比较适合于同时在油、水井测量的工具,在测井中应用也越来越广泛。
本文在实验室前期工作的基础上,设计了一种新型的井下超声石油流量计,采用互相关方法求取顺逆流时差,有效地克服了阈值法存在的错周期现象,提高测量稳定性和精度。互相关方法基于信号处理理论,认为两个相似波形互相关,取得最大互相关值的时间就是两个波形的时间差。由于互相关方法求取的是一种整体意义上的时差,因此可以有效地克服信号幅值波动带来的影响。
在井下超声流量计的设计中首次采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)。采用互相关方法计算顺逆流时差需要将超声回波数字化,而我们的超声波中心频率为1MHz,需要进行高速数据采集,FPGA有很高的工作频率,适合进行高速数据采集的控制工作。对采集到的数据进行插值和互相关计算有很大的计算量,因此采用专用的数字信号处理芯片DSP作为计算核心。