[发明专利]泥浆脉冲信号检测方法

说明书

本发明提出一种泥浆脉冲信号检测方法，包括如下步骤：计算脉冲信号在泥浆中的传播速度c，根据第一脉冲信号的频率f₁将两个压力传感器间隔设于泥浆泵的管道路径上，以使两个压力传感器的间距在内，其中，n＝0,1,2,...；并使用时域延迟差分法对两个压力传感器的采集到的信号进行处理，得到高质量的泥浆脉冲信号，满足泥浆脉冲信号检测要求，有很高的随钻作业现场应用价值。

技术领域

本发明属于油气随钻测量技术领域，尤其涉及一种泥浆脉冲信号检测方法。

背景技术

当前，泥浆脉冲传输技术以其良好的可靠性、较低的开发成本、大范围的应用井深等整体优势，是使用最为广泛的随钻数据传输方式。特别的，具有较高传输速率的连续波泥浆脉冲因其明显提高进尺效率，显著降低综合成本，极大提升随钻测量、测井作业的井下数据实时处理能力和地质导向、地层评价能力，逐渐成为油气钻井中的首要选择，存在巨大研究价值和广阔市场前景。

从连续波泥浆脉冲的地面检测来看，待检测信号是一个被钻井泵噪声、反射噪声和一系列随机噪声(井底机械振动、钻柱失稳、泥浆摩擦等引起)所严重干扰的且强度随传输距离衰减明显的低信噪比微弱信号，因此如何从幅值较大，带宽宽广的复杂噪声背景中检测出有用信号成为了泥浆脉冲传输技术中的关键问题，而这一点对于具有高速特性的连续波泥浆脉冲传输显得尤为重要。从目前的研究进展来看，传统的单压力传感器信号采集方式难以满足复杂噪声干扰的连续波泥浆脉冲的检测要求，基于双压力传感器(以下简称：双传感器)的信号检测方法已成为连续波泥浆脉冲检测的前沿发展方向。

为了高质量检测出连续波脉冲信号，必须合理的确定双传感器的安装间距。文章“消除泵压干扰的井下泥浆压力信号延迟压力检测方法(Delay pressure detectionmethod to eliminate pump pressure interference on the downhole mud pressuresignals)”提到双传感器间距与压力信号衰减特性有关，当连续波泥浆连续压力波的信号频率小于40Hz，双传感器之间的距离小于18m时，压力衰减系数将大于0.988，而当两个传感器彼此靠近时，衰减系数将接近1，然而，该文忽略了由双传感器间距变化引起的重建信号质量差异，也未给出双传感器间距优选方法；同样的，文章“可靠的高速泥浆脉冲遥测(Reliable high-speed mud pulse telemetry)”和文章“用于连续波泥浆脉冲遥测的自适应双传感器噪声消除方法(Adaptive dual-sensor noise cancellation method forcontinuous wave mud pulse telemetry)”均指出双传感器安装间距对连续波泥浆脉冲信号的最终检测质量有显著影响，不恰当地间距很可能会使噪声信号过度失真或者无法检出，但最佳的双传感器间距依然未得到理论上的推导。

此外，美国发明专利US8,009,511B2“基于双传感器的压力波形耦合(Pressurewaves decoupling with two transducers)”，公开了一种基于双传感器的泥浆脉冲信号检测方式，并通过一定的算法将双传感器输入信号处理成有效的连续波信号和其他噪声，如泵噪声；但对传感器间距优选并未涉及；美国发明专利US 2015/0226058 A1“采用信号接收阵列处理技术的泥浆脉冲遥测系统和方法(Mud pulse telemetry systems andmethods using receive array processing)”，披露了一种基于非接触式双传感器的泥浆脉冲信号检测方式，也未给出双传感器间距优选方法；公布号为CN 108533256 A的中国发明专利申请公布了一种井下和地面多传感器阵列采集系统，其中包括设置在立管上和泥浆泵附近、空气包附近的多个压力传感器，通过对多传感器数据进行融合可以更全面地分析泥浆脉冲压力信号，但也未讨论传感器间的优选间距。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种利用双传感器进行有效的信号检测的泥浆脉冲信号检测方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：