稠油出砂信号去噪分析

稠油出砂信号去噪分析
1oJ1R7B!Av?F-Fk3b4D0李兵祥1，樊超2，张维娜1，张微1
9AlV8A&ga}`U0（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）
:R6dH P3u!eu4h1P~ t:l9[0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，所以采取合理的中国论文网!l U_:?;?$E;uZ/I
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
Ba"QJ2U"O0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
%z"d.VD(EV n0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Onhgh3Qi8D
数据显示，小波变换具有很好的去噪效果。
R&BN0p zg e"G0关键词：压电式超声波传感器；小波变换；去噪中国论文网\S8k.gs(f
中图分类号: TE8 文献标识码: B
\]%hZ:D n m'u9I&M0De-noising analysis of heavy oil sanding signals
h:hp7XV)s`-X!}0based on wavelet transform
u#D"?6eR8o7N f2y0Li Bingxiang1，Fan Chao2，Zhang Weina1，Zhang Wei1中国论文网~P;?;W&Z\R
(1 Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065;2 Shaanxi Youth Vocational College, Shaanxi Xi’an 710068)中国论文网0I0e'S8h9l?IPa
Abstract: In the process of oil production, sand production not only lead to the equipment damage and reduce the中国论文网5rCio#d _*RYp#V
production, but also can affect the life of the oil well, so take reasonable sand measurements and control is very important.中国论文网+{6t0pvZ u*ah.\F
But the signals detected by the piezoelectric ultrasonic sensor contain strong fluid noise and electromagnetic interference,
6C^)V$l h0in order to get the useful signals, the interferences must be removed. This paper uses wavelet transform, and simulate in the中国论文网0c"R1h)KV(gC(f
MATLAB, and compares the de-noising effects with the Fourier transform, the results show that the wavelet transform中国论文网XO*F-pW
can effectively remove noises, and it also preserves the useful information of the signals. Through the data from laboratory
J.L'eu#a0test and field test show that the wavelet transform have very good de-noising effect.中国论文网
nQ$oApeM D
Keywords: piezoelectric ultrasonic sensor; wavelet transform; de-noising中国论文网h!VJ@2W'\"LKB"[
0 引言中国论文网E9~v Vp2n
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kE6m9dN"G*H[fP-v
电子仪器设备向小型化、便携性发展，结构日益紧凑，提高芯
5H+\0l~2Ob0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中国论文网%LZi4k-E)J'{
线密度是发展趋势。此外，以大型白光LED 为代表的大功率集中国论文网rl8O SbAI.X%C'Q
成电路(IGBT) 输入功率不断提高，产生热量随功率提高而增
-dR#I2Y7DRC r0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x x%qVXG.u"_4Z1y
电子封装是保障电子系统可靠性的重要环节，而封装材中国论文网"`5zn^+r
料则至关紧要。首先，在服役过程中，半导体芯片与基板由于

Y7Tud2]g|-M0热失配产生非常大交变应力，线膨胀差越大，热交变应力越中国论文网b5M4`z3tj-a
大，导线因疲劳脱焊概率越大。再者，高密度器件和布线或者中国论文网#iH v?c-k%J
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
%PJV:`:^S0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w:n-LxRxZ
载的电子系统，在过载条件下, 静力载荷和剧烈震动能够导
roC%b9E aI|e0致系统致命破坏。即使在使用条件并不苛刻的民用领域，由于中国论文网8{LY)y k.cL
震动疲劳导致失效的电子系统已经占总报废量的27%. 可见，中国论文网 f6YP+kzKM.A0AI
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
D"V%ha)e._-aFf0因素。中国论文网,f"P'b0V}IV
1 实验方法中国论文网Z#@.D.}(E7nZ
采用快速固化注浆成型工艺，将山东潍坊公司牌号为
)S6Da^ {k0F150 和F300，纯度高于99% 的SiC 粉末配制成SiC 固含量为中国论文网$wIScb.QSs7sNm
55vol.% 浆料，注入模具中凝胶固化。SiC 坯体经干燥后在箱
%e$hf&~.t*K1D?'_%d0式炉中于1300℃空气气氛中进行预烧结，保温120min，随炉
)FlGv?o)y$I%K?0冷却后得到100mm×100mm×12mm 的多孔坯体。采用阿基米
5G.B7EH$bq4M0德法测量坯体气孔率。把干燥的SiC 坯体平放在石墨坩埚中，
3f%` ~Y~%qB/b]0坯体上表面放置适量Al 合金2021. 将式样放入真空气氛炉
4] O;`$A(un$_,w0内，填充N2 至1atm 后，以10℃ /min 速率加热至1000℃，保中国论文网SGd1N)B1N3c8F
温90min, 冷却后取出样品，进行测试样品加工。
` Tt7rjk3V0复合材料物相组成由SHIMADZU Lab-X XRD-6000 衍射
Ly7}8E!Eu5`3v0花样测定，实验使用Cu Kα 谱线，加速电压40KV，2θ 从
]qAq }
S^"_"mD020°～ 80° ；采用三点弯曲法测量试样的抗弯强度和弹性
u"C/},U)ig0模量，测试方法参照GB/T10700-2006. 使用单边切口梁法
\g'jh*q-@o'E0测量材料断裂韧性，测量方法参照ASTM E1820-5a，使用仪中国论文网2x7]i})Q:a e
器为CRIMS DDL10 万能力学试验机；复合材料热导率与线膨中国论文网F?{0?m0JR*G:c
胀系数分别由LINSEIS LFA-1000 高温激光闪光热导仪以及
_,w5IEK1M+Cz8r cb0LINSEIS L75 型线膨胀仪测量，测量温度范围20℃ ~150℃ .
p0N'R/f.c a0试样断口采用JSM 6701F 型扫描电子显微镜以及Olympus中国论文网 ?D:yYt,o3r
BX51M 金相显微镜观测，其中金相试样表面抛光处理。定量测中国论文网.Z@yxj
量数据均取10 个样品测量值取算术平均。中国论文网)QL1vV~&m2|
2 结果与讨论
o@4Ym P0复合材料制备与表征中国论文网.Y0~ ]VfZa [^
由阿基米德法测得经过1300℃空气气氛烧结后，多孔陶
8j;T:^#a#R0瓷坯体显气孔率为39.3vol.%. 亦即SiC 增强相占据复合材中国论文网lz-U(W#tZ:}
料表观体积大于60vol.%, 大于浆料中SiC 55vol.%，增大
Y.M'R J@Q-^
d3?0的原因有两个，一是坯体干燥脱水过程中，坯体收缩；二是在
x1H i(m7V$_0烧结过程中SiC 表面氧化，见式1), 2):
|;K^Vr|-nIB0SiC+O2(g)=SiO2+CO(g) 1)中国论文网 c(Z3\-k"~#R!N/mt;Y
SiC+O2(g)=SiO2+CO2(g) 2)中国论文网3Ez6k+U9p#fT8~
生成的SiO2 相较于SiC 体积膨胀。中国论文网'rz8e @Y|
复合材料质量密度由阿基米德法测得为2.96g/cm3, 略中国论文网'jRl+V~oq^&k
高于2021 合金，低于Al2O3,SiC 和AlN 陶瓷.
n7d#S5R&Hs&T0XRD 衍射花样. 主晶相为SiC,Al, 有强度较弱的Si,中国论文网V:l*h-D9B+gb&T0dS
Al2O3 晶体特征峰。说明在熔渗过程中，发生有镁铝还原SiO2中国论文网%l4ynX4Z/G
化学反应，见式3 ：中国论文网}'r\,FF2{*k
SiO2+Mg+Al=Si+MgAl2O4+Si 3)中国论文网_Ui2MW9UV
未检测到SiO2, 可能是氧化改性得到的是SiO2 为非晶态，
&^{vO;P-@0且含量低，无特征衍射峰。
g!w? h6S%?0复合材料显微结构，材料宏观上均匀，无明显缺陷。Al 合
{FD]f0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\'pn[ Z7I.lm
之间形成烧结颈相连通。金相显微镜下，可以观察到SiC 颗
l{.Gq"]Sk3j0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xRIc.v9GS a)E^6h
生成镁铝尖晶石和SiO2, 厚度较为均匀，边沿有Si 析出。复中国论文网k'H:N)mt
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
$J kw|/g0裂。
)faR_uAnG03 结论中国论文网-~pvW @
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采用传统陶瓷成型工艺结合无压熔渗技术，可以制备宏
c4HJ"|-jZ7u5Z0观上均匀、各向同性，SiC vol.%>60% 的SiC/Al 复合材料。中国论文网P6Cy!VFY
SiC 增强体经过表面氧化改性处理，制备所得复合材料主要物中国论文网VT!X
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相为SiC, Al, Mg2Si, MgAl2O4, 可能含有非晶态SiO2; 界中国论文网K+|&r4M.J0CO E
面洁净，微观上局部构成双连通结构，充分发挥SiC 物质相和中国论文网2G {N+`j5w:~)}
Al 合金相的高导热优势；由于SiC 增强体形成刚性骨架，有
Y.NTY7L{9q0效约束了Al 合金相受热膨胀，复合材料线膨胀系数降至Al
1[5x8O Z,B0合金的1/4，和Ga-As 系化合物半导体线膨胀一致；刚性骨架
_6th1M u0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
#e#YcSW+YoxaLA0热物理性能的高体积分数SiC/Al 复合材料是理想的特种封中国论文网E.R Cng
装候选材料。
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