[发明专利]一种油井动液面信号高精度提取方法

权利要求书

1.一种油井动液面信号高精度提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：对声波法测油井的一组数据，读取并绘制该数据的波形图，横坐标为采样点序号，纵坐标为幅值，并初步确定含有动液面信号的数据段；

步骤S2：对步骤S1确定的含有动液面信号的数据段进行同步挤压小波变换，得到该数据段的高分辨率时频分布；

步骤S3：在步骤S2获得的高分辨率时频分布中观察动液面信号的时频分布区域，通过频域带通滤波以及确定该区域的横坐标范围，将动液面信号的高分辨率时频分布区域抠取出来；

步骤S4：对步骤S3抠取出的动液面信号高分辨率时频分布做同步挤压重构，从而得到滤波后的动液面信号；

步骤S5：在步骤S4所得滤波后的动液面信号波形中定位波形开始大幅突变的点，该点所对应的横坐标即为采样点序号，再结合采样频率算出动液面信号出现的时刻点；

所述步骤S2中对含有动液面信号的数据段进行同步挤压小波变换，具体步骤包括：

步骤S21：建立含有油井动液面信号的数据段的数学表达式；

步骤S22：对步骤S21建立的数学表达式进行连续小波变换；

步骤S23：对步骤S22中连续小波变换后的结果进行同步挤压时频重排；

所述步骤S21建立含有油井动液面信号的数据段的数学表达式为：

s(t)＝x(t)+n(t)；

其中，s(t)表示含有动液面信号的数据段，x(t)为待估计的动液面信号，n(t)为加性噪声或其他无效信号；

所述步骤S22对步骤S21建立的s(t)进行连续小波变换，具体步骤为：

其中，a为尺度因子，b为平移因子，ψ为小波基函数，*表示复共轭；设信号s(t)的模为A，则W_s(a,b)的频域表达式写为：

即计算出任意一个时间—尺度点(a,b)所对应的频谱值W_s(a,b)，其中，ξ、ω₀为角频率；

如果W_s(a,b)≠0，那么此处对应的候选瞬时频率为：

所述步骤S23同步挤压时频重排的具体步骤为：由步骤S22中的公式可知，与时间—尺度点(a,b)对应的瞬时频率为ω_s(a,b)，假设信号的采样频率为cf，步骤S22中连续小波变换时所取尺度的个数为N，定义一组离散的频率值为ω_l＝l*cf/N,l∈[1,N]，以每个ω_l为中心，凡是与ω_l之间的距离小于Δω＝ω_l-ω_l-1的候选瞬时频率所对应的小波系数，都会被相加到一起，并保存到ω_l处；

根据步骤S22和S23，含有动液面信号的数据段的同步挤压小波变换为：

式中，T_s(ω_l,b)为挤压重排后的时频表示，即高分辨率时频表示，a_k为离散的尺度因子，且Δa_k＝a_k-a_k-1，b为平移因子；

所述步骤S4中对抠取出的动液面信号高分辨率时频分布做同步挤压重构，从而得到滤波后的动液面信号，重构公式如下：

式中，是一个常数且需根据所选的小波基函数而定，Re为取实部符号，T_s′(ω_l,b)为抠取出的动液面信号高分辨率时频分布，ξ为角频率，即为重构出的动液面信号，所述是步骤S21中x(t)的估计，即从s(t)中滤除了n(t)所得的信号；

在所述步骤S5中，对步骤S4所得的滤波后的动液面信号波形中开始大幅突变的点进行定位，该点的横坐标即为采样点序号，设此采样点序号为M，所述步骤S23中设信号的采样频率为cf，那么动液面信号波形开始大幅突变的时刻点为t＝M/cf，这个时刻点就是动液面信号开始出现的时刻点。