[發明專利]鉆井液連續壓力波信號的泵壓干擾消除方法

有效

• 申請號: 201210342775.8
• 申請日: 2012-09-16
• 公開（公告）號: CN102900430A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 沈躍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/18
• 分類號: E21B47/18;H04L27/18
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 楊大興

技術領域：

本發明涉及一種油氣鉆井過程中的隨鉆測量/隨鉆測井上傳信號的處理方法，特別涉及一種基于鉆井液進行井下數據傳輸的鉆井液連續壓力波信號的泵壓力干擾消除方法。

背景技術：

井下隨鉆測量/隨鉆測井（MWD/LWD）是一種在鉆井過程中實時測量及傳輸井下信息的現代鉆井輔助技術。鉆井過程中，鉆井液由地表通過鉆柱被泵入井下，從鉆頭水眼噴出用于鉆頭的潤滑和冷卻并通過井壁與鉆柱的環型空間向上返出井口，MWD/LWD工具安裝在鉆頭上部的鉆鋌內，見附圖1。在MWD/LWD工具中，安裝在近鉆頭鉆柱中的傳感器獲得測量數據并通過鉆井液壓力信息遙測系統傳輸到地面，信息遙測通過對鉆柱內的鉆井液壓力進行調制及壓力波在鉆柱中的傳播來傳輸井下隨鉆測量/隨鉆測井數據。壓力信息遙測通常采用基帶壓力脈沖或連續壓力波來傳輸井下信息，其中連續壓力波具有比基帶壓力脈沖高得多的井下信息傳輸速率，是壓力信息遙測技術的發展方向；連續壓力波信號主要有鉆井液壓力差分相移鍵控（DPSK）信號和正交相移鍵控（QPSK）信號，信號頻譜集中，具有頻帶傳輸的特點。鉆井液壓力信號自井底向地面傳輸及地面信號檢測過程中會遇到很大的噪聲與干擾，其中對信號影響最大的是鉆井液泵產生的壓力脈動干擾。鉆井液泵產生的壓力干擾與泵沖速率有關，包括基波和高次諧波，當鉆井液泵各缸活塞存在密封問題造成工作的不平衡或泵處于非正常工作狀態時，某些高次諧波的幅值會變得很大，盡管鉆井液泵管路均安裝有壓力緩沖器或阻尼器，但鉆井液泵產生的壓力脈動仍可達到或超過地面立管檢測到的井下鉆井液壓力信號強度，這些高次諧波會進入鉆井液連續壓力波信號的頻帶產生極大的干擾，使得信號的信噪比嚴重降低，從而影響井下隨鉆測量信號的提取。目前的鉆井液壓力信號檢測主要采用一個壓力傳感器安裝在地面立管處測量鉆井液壓力，采用的信號處理方法，如匹配濾波器法、自適應補償法、小波分析法等主要針對傳輸速率較低的以基帶方式傳輸的壓力信號；而對于傳輸速率相對較高的鉆井液連續壓力波信號，由于信號具有頻帶傳輸特點，鉆井液泵產生的壓力干擾極易進入信號頻帶，上述井下鉆井液壓力信號的檢測與處理方法均無法有效消除已進入信號頻帶的鉆井液泵壓力干擾影響。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題就是針對現有信號處理技術存在的缺陷，提供一種鉆井液連續壓力波信號中的泵壓干擾消除方法。

本發明所要解決的技術問題按以下技術方案實現：

1.采用延遲差動檢測法消除鉆井液泵的泵壓力干擾影響

在井口與鉆井液泵之間的一段鉆井液直管道上安裝壓力傳感器A和壓力傳感器B，其中壓力傳感器A靠近井口，壓力傳感器B靠近鉆井液泵，井下隨鉆測量數據通過調制鉆井液壓力轉變為鉆井液壓力信號，以波動方式自井底通過鉆柱傳輸到井口后首先到達壓力傳感器A，然后到達壓力傳感器B，兩傳感器接收到的壓力信號均包含井下鉆井液壓力信號及鉆井液泵產生的泵壓力干擾；根據信號流向分析，泵壓力干擾的傳輸方向與井下鉆井液壓力信號相反，因此壓力傳感器A接收到的井下鉆井液壓力信號將延遲到達壓力傳感器B，這段延遲的時間為鉆井液壓力波通過兩個壓力傳感器之間距離的傳輸時間，而壓力傳感器B接收到的泵壓力干擾將經過該段時間的延遲后到達壓力傳感器A；因此，A、B兩個壓力傳感器接收到的信號可以表示為以下數學模型