[发明专利]连续波随钻测量信号优化和干涉分析方法

摘要

本发明涉及一种连续波随钻测量信号干涉和优化分析方法，该方法建立了连续波传播模型，利用波动方程对信号的时空传播特性进行分析；对连续波信号在源点的汇聚性分析，基于井下信号的连续性进行分析，并对上述分析方程进行变换求解；在每个波导模型短节中使用上述分析算法；在空间或者声学阻抗不连续的地方，利用方程进行分析；在确定了上述附加条件的基础上，对所有自由变量的解析方程进行求解。该方法能够对连续波井下传输特性进行有效分析，并能够对连续波传输过程中的反射、叠加实现量化计算，得出传输所需的优化载波频率，实现信号的有效增强，从而进一步提高连续波随钻测量信号传输速率，实现工程的优化应用。

主权项

1.一种连续波随钻测量信号优化和干涉分析方法，按下列步骤进行：1)井眼和环空的几何尺寸，钻头组合、钻柱和钻铤连接处的声波阻抗的不连续性，信号发生器在钻铤中的位置等因素需要根据具体工程应用确定相关参数；2)建立完整的钻柱---钻铤---井眼环空的连续波传播模型，该模型由六个部分组成，是连续波分析所需的最小化的结构；模型中相关符号说明如下：X轴坐标，“x＝0”处位于汽笛电机和钻铤交接面；X_s位于钻铤中汽笛连续波信号源距原点距离；X_c钻铤长度；X_m汽笛电机长度；X_b钻头长度；X_a从井底到钻铤之间的环空长度；3)利用波动方程(1)对信号的时空传播特性进行分析：ρmuduttc-Bmuduxxc=0---(1)]]>4)利用公式(2)进行连续波信号在源点的汇聚性分析：ρmuduttc-Bmuduxxc=Δp×δ(x-xs)---(2)]]>5)基于井下信号的“连续性”，利用公式(3)进行分析：-Bmud×uxc(xs+ϵ,t)+Bmud×uxc(xs-ϵ,t)=Δp---(3)]]>6)对步骤3)～5)进行变换求解，具体由下述算法实现：Δp＝Δp′e^jωt                                    (4)u^c(x，t)＝U^c(x)e^jωt                               (5)Uxxc(x)+(ω2/cmud2)Uc=(Δp′/Bmud)δ(x-xs)---(6)]]>7)在每个波导模型短节中使用上述分析算法；8)在空间或者声学阻抗不连续的地方，利用方程(7)进行分析；U_p(x)＝C₁exp(-iωx/c_mud)Uc(x)=C2cos(ωx/Cmud)+C3sin(ωx/cmud)x<xsC2cos(ωx/cmud)+C3sin(ωx/cmud)-{cmudΔp/ωBmud}sin(ω(x-xs)/cmud)x>xs---(7)]]>U^m(x)＝C₄cos(ωx/c_mm)+C₅sin(ωx/c_mm)U^b(x)＝C₆cos(ωx/c_mud)+C₇sin(ωx/c_mud)U^a2(x)＝C₈cos(ωx/c_mud)+C₉sin(ωx/c_mud)U^a1(x)＝C₁₀exp(iωx/c_mud)上述公式中的一些符号说明如下：为拉格朗日位移变量u^c(x，t)对时间t的偏导数；为示拉格朗日位移变量u^c(x，t)对空间x的偏导数；c为声速；δ(x-x_s)表示Dirac脉冲函数；B_mud泥浆体积模量；c_mud泥浆中声波传播速度；c_mm汽笛电机中的声波波传播速度；Δp汽笛两侧连续波压力值；ρ_mud泥浆浓度；ρ_mm电机中的泥浆浓度；t时间(s)；u拉格朗日流体元素位移参数；ω汽笛旋转角频率；9)在确定了上述附加条件的基础上，对所有自由变量的解析方程进行求解。