[发明专利]随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算装置与方法

说明书

本发明提供随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算装置与方法，其装置包括压力传感器、泵冲传感器、数据处理设备、脉冲发生器及探管，泵冲传感器设置在钻井设施的泥浆泵上，压力传感器设置在井口的泥浆管道上，脉冲发生器及探管均位于钻井设施的钻柱中；探管检测钻井过程中的测量信号并对其进行编码，脉冲发生器将编码后的测量信号转换为压力脉冲信号，压力脉冲信号沿着钻井设施的泥浆管道传输到压力传感器，压力传感器将压力脉冲信号采集成电信号后输入到数据处理设备，数据处理设备对电信号进行处理并计算出泵冲噪声基波频率。本发明计算出泵冲噪声基波频率，便于后续研究泵冲噪声的特性以及消除泵冲噪声信号的干扰，避免信号失真。

技术领域

本发明涉及随钻测井技术，具体为随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算装置与方法。

背景技术

无线随钻测井是目前国际上应用最广泛的一种测井方式，其能够在钻井的同时，实时获取地质参数、井眼轨迹参数等一系列参数，并绘制成各种类型的测井曲线，为下一步工作做准备。

图1示意了常规钻井设施中的运作过程，如下：利用一个或多个泥浆泵12将泥浆10从泥浆池11中抽出，所用的泥浆泵通常是活塞往复泵。泥浆10通过泥浆管线13到达钻柱14，经钻柱14到达钻头15后，通过钻杆和裸眼井壁29之间的环空16回到地表31。回到地表31后，泥浆通过管线17回到泥浆池11，在泥浆池中完成岩石钻屑或其他碎屑的沉淀，至此完成一次循环，重新开始下一个循环。

一个井底压力脉冲设备18被整合于钻柱中以传输钻井过程中由测量仪器19获得的数据信号。井底压力脉冲设备18是一个阀门或可变径孔，可以通过调整泥浆流速来产生压力脉冲。井下设备对数据信号编码，通过编码的数据信号控制压力脉冲设备阀门或可变孔径通孔大小，从而在泥浆液中产生携带测量数据的压力脉冲。箭头21、22和23阐释了井下信号设备18在常规井眼条件下产生的脉冲信号的传播途径。泥浆泵12在泥浆管线13中同样会产生压力脉冲，这在图中由箭头24、25、26和26A标识出，其中26A同样标识泥浆在环空16中的流动。

为了实现井底压力脉冲的正确解释，应该通过某种方法计算泵冲噪声的频率特性，进而根据泵冲噪声的频率特性消除泵冲噪声信号的干扰。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算装置与方法，便于后续研究泵冲噪声的特性以及消除泵冲噪声信号的干扰，避免信号失真。

本发明随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算装置，包括压力传感器、泵冲传感器、数据处理设备、脉冲发生器及探管，泵冲传感器设置在钻井设施的泥浆泵上，压力传感器设置在井口的泥浆管道上，脉冲发生器及探管均位于钻井设施的钻柱中，数据处理设备分别与泵冲传感器、压力传感器连接，探管与脉冲发生器连接；探管检测钻井过程中的测量信号，并对测量信号进行编码，脉冲发生器将编码后的测量信号转换为压力脉冲信号，压力脉冲信号沿着钻井设施的泥浆管道传输到压力传感器，压力传感器将压力脉冲信号采集成电信号后输入到数据处理设备，数据处理设备对电信号进行处理并计算出泵冲噪声基波频率。

优选地，所述数据处理设备包括采集卡和解码模块，采集卡对输入的电信号进行A/D转换，然后输出至解码模块，由解码模块对数据进行解码。

优选地，所述数据处理设备对电信号进行低通滤波处理。

本发明随钻测井中泵冲噪声基波频率的计算方法基于上述计算装置，包括以下步骤：

S1、运用FIR低通滤波器对环境噪声进行滤波，所述环境噪声包括泵冲噪声、各种机械设备引起的压力波动噪声和随机噪声；

S2、根据泵冲噪声的产生原理，以及泵冲噪声频率与所使用泥浆泵泵数、单缸活塞冲程频率的关系计算泵冲噪声的基波频率，采用的公式如下：

Fn＝SPM*n/60

其中，Fn是泵冲噪声的基波频率，SPM是单缸活塞冲程频率，n是缸数；