基于希尔伯特-黄变换的井下油套管泄漏信号分析

作     者：梁政伟 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：樊建春;许亮斌

授予年度：2018年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：油套管泄漏 HHT 瞬时幅值 泄漏孔尺寸 

摘      要：井下油套管在长期服役过程中受复杂载荷作用和恶劣的井内流体介质冲刷腐蚀等作用,易于发生密封失效或穿孔而导致流体泄漏,引起油套管环空带压,对油气井安全带来威胁;及早准确发现井下油套管泄漏,以便及时采取措施进行治理,防止恶性事故发生已成为油气开发生产中亟待解决的重大问题。本文针对开发油套管泄漏声波地面检测技术的需要,研究泄漏声波信号处理方法,主要工作如下:（1）通过自行研制的油管泄漏声波地面检测系统进行室内试验,分别开展不同孔径和不同油套压差条件下的泄漏状态模拟实验,并利用声波信号采集装置对信号进行采集和储存,通过分析确定泄漏声波为非稳态信号。（2）选择与非稳态声波信号性质类似的chrip信号作为仿真模拟信号,利用STFT（快速傅里叶变换）、WT（小波变换）和HHT（希尔伯特-黄变换）三种时频分析方法对其进行分析,根据结果比较其时频分析特性,即分辨率的高低,证明了HHT较为适合分析非稳态的声波信号。（3）利用HHT对室内试验中采集到的油管泄漏声波信号进行分析,得到信号的瞬时幅值图、瞬时频率图和希尔伯特边际谱,选取信号的瞬时幅值峰值作为特征参数,通过线性回归分析得到泄漏孔孔径尺寸与声波信号幅值之间的关系,得出了泄漏孔径尺寸推测公式。（4）在海上平台进行了油套管泄漏检测实验,分别对A井和B井的声波数据进行Hilbert谱分析,最后利用公式推断出井下泄漏孔径尺寸,有效地反映了井下油套管泄漏程度。