稠油出砂信号去噪分析

稠油出砂信号去噪分析
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nC[T8y \S0李兵祥1，樊超2，张维娜1，张微1
z`wp R[DK5N0（1 西安石油大学，陕西 西安 710065；2 陕西青年职业学院，陕西 西安 710068）
,Eqx?]5Wm0摘要：石油生产过程中，出砂不仅导致设备损伤、产量下降，而且还会影响到油气井的寿命，所以采取合理的
)d.p9lvv:[V8k0防砂、治砂措施是非常重要的。但是压电式超声波传感器检测的出砂信号，包含很强的流体噪声和电磁干扰信中国论文网9N_? @bcW3u)f
号，必须去除干扰才能得到有用信号。本文采用小波变换在MATLAB下进行仿真，并与傅里叶变换比较去噪中国论文网/j?L"|Vh5hy'i
效果，结果显示小波变换既能有效的去除噪声，又能保存信号中的有用信息。经过室内试验及现场试验得到的中国论文网g;t'f](w6Obo
数据显示，小波变换具有很好的去噪效果。
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jR o3ZJ0关键词：压电式超声波传感器；小波变换；去噪
Bd/qlw0中图分类号: TE8 文献标识码: B中国论文网#nCf5N{I
De-noising analysis of heavy oil sanding signals中国论文网ot CuG)P@W
based on wavelet transform
j ^(WG3[T0Li Bingxiang1，Fan Chao2，Zhang Weina1，Zhang Wei1中国论文网AF#nnf*j*@s
(1 Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065;2 Shaanxi Youth Vocational College, Shaanxi Xi’an 710068)
"O ^,h7P6e0Abstract: In the process of oil production, sand production not only lead to the equipment damage and reduce the
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IYko]0production, but also can affect the life of the oil well, so take reasonable sand measurements and control is very important.
t:jU2?;J q0But the signals detected by the piezoelectric ultrasonic sensor contain strong fluid noise and electromagnetic interference,
Gibx`&w0in order to get the useful signals, the interferences must be removed. This paper uses wavelet transform, and simulate in the中国论文网y1J/Z^"HNQO
MATLAB, and compares the de-noising effects with the Fourier transform, the results show that the wavelet transform
M'}/C9L'J!ykr R)V0can effectively remove noises, and it also preserves the useful information of the signals. Through the data from laboratory
"]YoqH JD0test and field test show that the wavelet transform have very good de-noising effect.

g"O)u:[
J2yc/k)G0Keywords: piezoelectric ultrasonic sensor; wavelet transform; de-noising
$x.W,cjK`5xuP2w00 引言
0b;T)mfN{0随着电子工业的发展，逻辑电路集成度越来越高；并且中国论文网 n,DZq d(i
电子仪器设备向小型化、便携性发展，结构日益紧凑，提高芯中国论文网!z K$wwL
片级和板卡级封装基板面积利用率，亦即提高板上器件和布
7H*O&P7N\Lq4sw%Kj0线密度是发展趋势。此外，以大型白光LED 为代表的大功率集
/VS uk)O6O1x"a0成电路(IGBT) 输入功率不断提高，产生热量随功率提高而增
|EyYx"Y0大。这些发展趋势对电子系统可靠性提出更高要求。中国论文网^@#B\^,T4l(T$u
电子封装是保障电子系统可靠性的重要环节，而封装材
)IZ)RjF(x0料则至关紧要。首先，在服役过程中，半导体芯片与基板由于
F$k&Q,R$@} |0热失配产生非常大交变应力，线膨胀差越大，热交变应力越
,_ iV;m/H'aO0大，导线因疲劳脱焊概率越大。再者，高密度器件和布线或者
t;K` B9[SL0大功率电路需要快速耗散其产生的热，防止烧损和局部热集
I:S[3A E9^N0中而产生热应力。对于特殊应用环境，例如航空航天飞行器搭中国论文网)\!F,_F1th3ZEn
载的电子系统，在过载条件下, 静力载荷和剧烈震动能够导
W)x"|D7ap3V'S}0致系统致命破坏。即使在使用条件并不苛刻的民用领域，由于
}3S-TN6D2}D
[0震动疲劳导致失效的电子系统已经占总报废量的27%. 可见，
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U)W0[D0封装结构提供的机械支撑也是保障系统安全性和寿命的重要
M6J$JL)cy,}[CHk0因素。
%J"wI }r/k4qS01 实验方法
6@AQ%~.b:h(q.b0采用快速固化注浆成型工艺，将山东潍坊公司牌号为中国论文网EW o6M0m*o
F150 和F300，纯度高于99% 的SiC 粉末配制成SiC 固含量为
?n zU9}055vol.% 浆料，注入模具中凝胶固化。SiC 坯体经干燥后在箱中国论文网RdO N J
式炉中于1300℃空气气氛中进行预烧结，保温120min，随炉中国论文网3]Ljq"j [dod8]
冷却后得到100mm×100mm×12mm 的多孔坯体。采用阿基米中国论文网bBB#HS yVC$ZTn+@
德法测量坯体气孔率。把干燥的SiC 坯体平放在石墨坩埚中，中国论文网&W6dy:mx"ad
坯体上表面放置适量Al 合金2021. 将式样放入真空气氛炉
CB!R9V$}}9N0u0内，填充N2 至1atm 后，以10℃ /min 速率加热至1000℃，保中国论文网w Bxd7V#F5c
温90min, 冷却后取出样品，进行测试样品加工。
:a{-df @0[#a0复合材料物相组成由SHIMADZU Lab-X XRD-6000 衍射中国论文网'J&Tm-c k
花样测定，实验使用Cu Kα 谱线，加速电压40KV，2θ 从
%@4A5M?!jee%n6x\020°～ 80° ；采用三点弯曲法测量试样的抗弯强度和弹性中国论文网w0_Y&|y,h0}c
模量，测试方法参照GB/T10700-2006. 使用单边切口梁法
u1s]&x ]+aSp0测量材料断裂韧性，测量方法参照ASTM E1820-5a，使用仪
)fBz_b:l.w2m]jf0器为CRIMS DDL10 万能力学试验机；复合材料热导率与线膨
Ua2X!z6d3L0胀系数分别由LINSEIS LFA-1000 高温激光闪光热导仪以及
p*H.f;Jm0i/Q"IH*x0LINSEIS L75 型线膨胀仪测量，测量温度范围20℃ ~150℃ .
/i+Z2@*K!\k^KI
d0试样断口采用JSM 6701F 型扫描电子显微镜以及Olympus
h2m.oJ#h0v&x0BX51M 金相显微镜观测，其中金相试样表面抛光处理。定量测
S'?c'uC0量数据均取10 个样品测量值取算术平均。
QXzTyr j02 结果与讨论
8_:i7?j'J%ms1k3U0复合材料制备与表征
O(hWV*O(zA.z+sy0由阿基米德法测得经过1300℃空气气氛烧结后，多孔陶
4B$l@w]@U6m0瓷坯体显气孔率为39.3vol.%. 亦即SiC 增强相占据复合材
&sQ&UJ:twW0料表观体积大于60vol.%, 大于浆料中SiC 55vol.%，增大
|$JP1^ t _pol'k0的原因有两个，一是坯体干燥脱水过程中，坯体收缩；二是在
kv/h$UO(H0烧结过程中SiC 表面氧化，见式1), 2):中国论文网(KE'H_a0[UP
SiC+O2(g)=SiO2+CO(g) 1)
9e0gQ)_s7}0SiC+O2(g)=SiO2+CO2(g) 2)
D)sFkSQ'k0生成的SiO2 相较于SiC 体积膨胀。
g8l`1g _"|C1V0复合材料质量密度由阿基米德法测得为2.96g/cm3, 略
Pm3g%s|k/YG0高于2021 合金，低于Al2O3,SiC 和AlN 陶瓷.
T-g+F:T'l$^_Ay0XRD 衍射花样. 主晶相为SiC,Al, 有强度较弱的Si,中国论文网T1f},nt|{,Y9J
Al2O3 晶体特征峰。说明在熔渗过程中，发生有镁铝还原SiO2
~nOjg0化学反应，见式3 ：中国论文网Z M#t^'?+GB/P
SiO2+Mg+Al=Si+MgAl2O4+Si 3)
5i'ib0t\.?0yn0未检测到SiO2, 可能是氧化改性得到的是SiO2 为非晶态，中国论文网/@8_EnO"gl(c
且含量低，无特征衍射峰。
7n_.m;kb,LwP0复合材料显微结构，材料宏观上均匀，无明显缺陷。Al 合中国论文网M D6I._ S2Hg)?$a
金相成网状，分布于SiC 颗粒与颗粒之间；有大量SiC 颗粒中国论文网*hl1AD\3Pv6F
之间形成烧结颈相连通。金相显微镜下，可以观察到SiC 颗
?)RU3BA0粒与Al 基体之间存在2 ～ 3μm 过度层。过度层为上述反应中国论文网2B#R$f6Gy#_z }8i h
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生成镁铝尖晶石和SiO2, 厚度较为均匀，边沿有Si 析出。复
vu%e;?t'T0合材料断裂形式有穿晶断裂，界面解理，直至最后合金基体撕中国论文网}l~}.lye3_
裂。
UtYy9{*Q}~03 结论
1Q"X+d!qL0采用传统陶瓷成型工艺结合无压熔渗技术，可以制备宏中国论文网[w,Wv6aTX"?"j
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观上均匀、各向同性，SiC vol.%>60% 的SiC/Al 复合材料。
.O'Q| V5mPwdo+|]-?0SiC 增强体经过表面氧化改性处理，制备所得复合材料主要物
`6c?3r9GNB M0相为SiC, Al, Mg2Si, MgAl2O4, 可能含有非晶态SiO2; 界中国论文网p;f9p)z4R
面洁净，微观上局部构成双连通结构，充分发挥SiC 物质相和
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@a0Al 合金相的高导热优势；由于SiC 增强体形成刚性骨架，有中国论文网!qO*BP
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效约束了Al 合金相受热膨胀，复合材料线膨胀系数降至Al
3oX5x6YLy4Np0合金的1/4，和Ga-As 系化合物半导体线膨胀一致；刚性骨架

ZJf/|!og$p'csG i0有利于提高复合材料的弹性模量。具有上述优异机械性能和
X-\*B }+kIY9rI0热物理性能的高体积分数SiC/Al 复合材料是理想的特种封
PZ^:C&},W6F0n qn0装候选材料。
;O2Dvt)P'Qm$Ck4U0