[发明专利]泥浆脉冲信号处理方法

说明书

本发明涉及一种泥浆脉冲信号处理方法，在充分依据随钻泥浆脉冲信号产生、传输及加噪特性的基础上，将单压力传感器采集的泥浆脉冲信号依次进行泵噪声状态空间模型构建、卡尔曼滤波、去除随机噪声、去除基线漂移和设置自适应阈值处理，获得明显的有效传输脉冲信号。本发明方法简单可靠，能够快速、准确、可靠识别有效脉冲信号，实现井下数据高效传输，去噪效果好，具有很大的实用价值。

技术领域

本发明属于石油天然气勘探技术领域，涉及石油天然气随钻测量技术，具体地说，涉及了一种基于单压力传感器的泥浆脉冲信号处理方法。

背景技术

泥浆脉冲传输系统以其低成本和可靠性作为国内外最常用的随钻信号传输系统，仍具有数据传输效率低和信号提取困难等问题。稳定且高传输效率的脉冲编码技术与良好的脉冲信号处理算法是随钻传输系统的前沿研究热点。泥浆脉冲信号在传输过程中会受到泥浆泵噪声、反射噪声和一系列随机噪声(如：井底机械振动、钻柱失稳、泥浆摩擦等引起的噪声)的影响，当其传至地面时，已经极其微弱，信号提取和处理工作变得十分困难，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急需解决的关键问题。特别是，由于泥浆泵噪声幅值大、谐波多、频带宽，对有效脉冲信号的干扰尤为剧烈，研究切实可行的泵噪声抑制方法显得十分必要。

公开号为CN 102900430 A的中国专利公开了一种钻井液连续压力波信号的泵压干扰消除方法，采用两个压力传感器安装在直管道上并相距一段距离，直管道一端与钻井液泵连接，另一端与井口连接，反映井下随钻测量信息的井下钻井液压力信号由井口通过直管道传输到地面并被安装在直管道上的压力传感器接收，将两个压力传感器的测量信号相减得到延迟差动检测信号，由于泵压力干扰的传输方向与井下钻井液压力信号传输方向相反，因此钻井液泵产生的压力干扰在这一过程中被消除，延迟差动检测信号中已无泵压干扰成分，而延迟差动检测信号中包含的井下钻井液压力信号通过基于时域差分方程或基于傅里叶变换的信号重构方法得以恢复，从而达到消除信号中的泵压干扰影响，提高信号信噪比的目的。该专利采用双压力传感器，具有积极意义，但在高压管道上多一个传感器势必增加安全隐患。此外，该专利研究对象仅限于仿真波形，无法得知其实际效果。

公开号为CN 107083957 A的中国专利申请公开了一种钻井液随钻信号的泵冲干扰消除方法及系统，该专利申请利用信号稀疏分离方法对随钻信号中的泵冲干扰进行分离，以获得目标脉冲信号。该专利申请针对泵冲干扰和目标脉冲信号在离散余弦变换(DCT)域和时域上的稀疏性不同的特征，通过适当的分解方法，将泵冲干扰和脉冲信号分离出来，从而达到消除泵冲干扰的目的，但不能准确反应传输过程中噪声的实时波动情况，去噪的实时性相对较差。

公开号为CN 104265278 A的中国专利公开了一种利用回音抵消技术消除随钻测井中的泵冲噪声的方法，该专利公开了一种采用自适应滤波技术，将泵冲传感器采集的信号作为自适应滤波器参考值，泥浆泵噪声作为期望值，并将滤波器输出与原始信号反向相加以消除泵冲噪声对信号的影响。该专利在常规单压力传感器的泥浆脉冲检测的基础上，增加了一个泵冲传感器来测量泥浆泵工作状态，有其特别之处，但其实际效果究竟增强多少，却不得而知；此外，该案并未说明如何即时获得泥浆泵噪声以实现实时地自适应滤波，实时性相对较差。

公开号为CN 105041303 A的中国专利公开了一种钻井液随钻数据传输系统的泵冲干扰信号消除方法，该专利通过获取泵冲干扰信号基频，并基于泵冲干扰信号基频，采用自适应傅立叶级数合成的方式合成泵冲干扰信号和对接收的井下数据信号同步，在此基础上从经同步后的接收的井下数据信号中消除合成后的所述泵冲干扰信号。该案所提方法可有效去除泵冲干扰信号，但若泵冲频率与采样点处的泵噪声频率存在细微差别时，其去噪效果可能会变差。

由上可知，现有去除泵冲干扰信号的方法，虽然可以对泵冲噪声进行消除，但仍存在实时性和去噪效果相对较差等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种泥浆脉冲信号处理方法，能够有效快速、准确、可靠识别脉冲信号，实现井下数据高效传输。