[发明专利]一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻探随钻测井的技术领域，尤其是指一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法。

背景技术

目前，在石油随钻测井领域中，常用的信号滤波是由硬件电路来完成，一般采用无源滤波电路或者有源滤波电路，这种方法实现简单，但当应用到随钻测井泥浆压力脉冲信号时，由于其传输频率较低，与干扰源的频率较为接近，这样采用硬件滤波的方法来滤波的精度和效果都达不到要求，同时在不同的环境下干扰信号类型不同，更改滤波的参数也很不方便。这就使得系统设备中需有些高抑制信号处理的滤波器，来提高整个系统的信道质量。此外，在泥浆脉冲信号发生系统中，由于泥浆需要借助外部的压力来传递，因此泥浆泵活塞需要不断的往复运动，在这一往复运动过程中，会产生泵冲噪声，因此对于井下仪器信号采集到的信号数据，要进行正确的信号解码，就必须消除泵冲噪声。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种有效、可靠的泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，能够明显提高信号质量，便于后续的信号传输、解码处理。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，首先，根据单个泥浆泵活塞运动速率和泥浆泵个数及泥浆信号的采样频率，利用梳状滤波器的阶数公式：N＝Fs/Fo，Fs为泥浆信号的采样频率，Fo为泥浆泵活塞运动周期频率，即单个泥浆泵活塞运动速率与泥浆泵个数的乘积，确定梳状滤波器的阶数；当需要进行泵冲噪声消除时，利用MATLAB软件实现泥浆脉冲信号的滤波过程，包括以下步骤：

1)对随钻测井中的立管压力传感器信号进行采集，并将采集到的模拟信号转换成数字信号，得到的数字信号即为现场采集到的泥浆脉冲信号；

2)根据泥浆脉冲信号的质量即信噪比确定梳状滤波器的带宽BW，通常默认为3dB，然后再根据带宽BW和计算所得的阶数N设计所需的梳状滤波器；

3)将现场采集到的泥浆脉冲信号进行转换，使信号值位于(-1,1)区间，得到的结果为X(n)；

4)将转换后的信号X(n)载入到设计的梳状滤波器进行处理，做卷积滤波，得出滤波后的信号Y(n)；

5)作图，观察信号滤波情况，看泵冲噪声是否已被消除，至此便完成泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除工作。

在步骤3)中，将原始信号减去平均值，再除以信号峰值的绝对值后，才得到泥浆脉冲信号X(n)。

在步骤4)中，需先将设计的梳状滤波器导出为一阶响应矩阵H(n)，然后才与泥浆脉冲信号X(n)在时域内做卷积处理，得出滤波后的信号Y(n)，其中，

Y(n)=Σm=-∞m=+∞X(m)H(n-m)]]>

这种相乘后求和的计算法称为卷积，式中，m是每次参与求和运算的信号响应个数，n是使H(-m)位移的量，当时序n＝0时，序列H(-m)是H(m)在时序取反的结果，时序取反使得H(m)以纵轴为中心翻转180度；

假设信号X(n)的个数是n1,一阶响应矩阵H(n)的元素个数为n1，则输出的Y(n)有(n1+n2-1)个点，由于一阶响应矩阵H在小于0或者大于n2的时候都是为0的，所以上面的公式简化为：