[发明专利]一种自适应相关滤波方法

说明书

本发明公布一种自适应相关滤波方法，包括如下步骤：通过地面数据采集系统对原始泥浆脉冲压力数据进行采集；对采集到的泥浆脉冲压力数据进行预处理；自适应选择相关基函数对预处理后的泥浆脉冲压力信号进行相关运算；对自适应相关后泥浆脉冲压力信号进行检测和识别；从同步信息中提取相关基函数；计算泥浆脉冲压力信号的解码误码率。该方法通过信号解码误码率与设定阈值的比较，自适应的选择相关基函数，基于相关运算结果实现对泥浆脉冲信号的检测和识别，以达到有效泥浆脉冲信号的快速、准确、可靠识别，实现井下数据高效传输。

技术领域

本发明涉及石油钻井、随钻测井技术领域，尤其涉及随钻测控系统中的信号采集与处理方法。

背景技术

随钻测控系统是指在钻井过程中，同时测量工程参数和所钻遇地层的地质和岩石物理参数，并将信息实时传送到地面上来的系统。随钻测控系统主要由井下控制器、各种井下参数测量仪器、数据传输系统和地面信息单元组成。井下控制器用于配置各测量仪器、控制各仪器工作时序、接收和处理各种测量参数等；井下参数测量仪器负责获得各种几何、地质、工程及其他与当前钻井状态和地层相关的数据；数据传输系统则采用有线或无线的信道将得到的数据以一定的编码方式传输至井口；地面信息单元一方面负责与井下控制器的互联通信、另一方面对传输信号进行滤波、解码、接收、处理及显示等。

在随钻测控技术中，数据传输系统占有举足轻重的地位。数据传输方法主要包括有线电缆法、泥浆脉冲法、声波法、电磁波法及光纤法，每种方法均有其适用范围及局限性，而泥浆脉冲传输以其良好的可靠性、较低的开发成本、大范围的应用井深等整体优势，是目前使用最为广泛、发展潜力极大的数据传输方式。泥浆脉冲法是采用开关或改变钻柱中钻井液流通面积的方式，从而改变钻柱中的钻井液压力，形成一定频率和幅值的泥浆压力波信号，将该压力波以脉冲的形式传递到地面，并形成电信号以便采集、处理。常见的脉冲方式包括正脉冲、负脉冲和连续波等三种方式。

对于泥浆脉冲法，噪声的影响非常大，适当的信号检测及信号识别方法能够有效提高接收数据的正确性及可靠性。影响泥浆脉冲信号的噪声主要包括两方面，一部分噪声是由井下工具引起，传输方向跟上传脉冲信号方向一致，如钻头与井底的作用、钻柱与井壁的作用、井下涡轮发电机等所产生的泥浆脉冲压力噪声；另一部分噪声来源于地面设备，如泥浆泵、空气包等，传输方向跟上传脉冲信号方向相反。

快速有效地检测出泥浆脉冲信号，有助于控制钻井轨迹、判断钻具工作状态及评估地层特性，对降低钻井风险和提高进尺效率意义重大。但从泥浆脉冲的地面检测来看，待检测压力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，尤其在某些情况下，根本无法有效检测，严重影响钻井正常工作。

由于泥浆脉冲信号的频谱多与泵噪声及其他各种噪声相互交叠，单纯频域滤波方式难以得到较为明显的脉冲波形。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。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种自适应相关滤波方法。该方法通过误码率与设定阈值的比较，自适应的选择相关基函数，基于相关运算结果实现对泥浆脉冲信号的检测和识别，以达到有效泥浆脉冲信号的快速、准确、可靠识别，实现井下数据高效传输。

本发明的技术方案为：

一种自适应相关滤波方法，它包括如下步骤：

S1、通过地面数据采集系统对原始泥浆脉冲压力数据进行采集；

S2、对采集到的泥浆脉冲压力数据进行预处理；

S3、自适应选择相关基函数对预处理后的泥浆脉冲压力信号进行相关运算；

S4、对自适应相关后泥浆脉冲压力信号进行检测和识别；

S5、从同步信息中提取相关基函数；