[發(fā)明專利]一種泥漿脈沖信號泵沖噪聲的消除方法

在審

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• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104133982A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 王小虎;朱曉嶺;王肄輝;劉海;熊陵
• 申請（專利權）人: 中天啟明石油技術有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;E21B47/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發(fā)明涉及石油鉆探隨鉆測井的技術領域，尤其是指一種泥漿脈沖信號泵沖噪聲的消除方法。

背景技術

目前，在石油隨鉆測井領域中，常用的信號濾波是由硬件電路來完成，一般采用無源濾波電路或者有源濾波電路，這種方法實現(xiàn)簡單，但當應用到隨鉆測井泥漿壓力脈沖信號時，由于其傳輸頻率較低，與干擾源的頻率較為接近，這樣采用硬件濾波的方法來濾波的精度和效果都達不到要求，同時在不同的環(huán)境下干擾信號類型不同，更改濾波的參數(shù)也很不方便。這就使得系統(tǒng)設備中需有些高抑制信號處理的濾波器，來提高整個系統(tǒng)的信道質(zhì)量。此外，在泥漿脈沖信號發(fā)生系統(tǒng)中，由于泥漿需要借助外部的壓力來傳遞，因此泥漿泵活塞需要不斷的往復運動，在這一往復運動過程中，會產(chǎn)生泵沖噪聲，因此對于井下儀器信號采集到的信號數(shù)據(jù)，要進行正確的信號解碼，就必須消除泵沖噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺點，提供一種有效、可靠的泥漿脈沖信號泵沖噪聲的消除方法，能夠明顯提高信號質(zhì)量，便于后續(xù)的信號傳輸、解碼處理。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：一種泥漿脈沖信號泵沖噪聲的消除方法，首先，根據(jù)單個泥漿泵活塞運動速率和泥漿泵個數(shù)及泥漿信號的采樣頻率，利用梳狀濾波器的階數(shù)公式：N＝Fs/Fo，F(xiàn)s為泥漿信號的采樣頻率，F(xiàn)o為泥漿泵活塞運動周期頻率，即單個泥漿泵活塞運動速率與泥漿泵個數(shù)的乘積，確定梳狀濾波器的階數(shù)；當需要進行泵沖噪聲消除時，利用MATLAB軟件實現(xiàn)泥漿脈沖信號的濾波過程，包括以下步驟：

1)對隨鉆測井中的立管壓力傳感器信號進行采集，并將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，得到的數(shù)字信號即為現(xiàn)場采集到的泥漿脈沖信號；

2)根據(jù)泥漿脈沖信號的質(zhì)量即信噪比確定梳狀濾波器的帶寬BW，通常默認為3dB，然后再根據(jù)帶寬BW和計算所得的階數(shù)N設計所需的梳狀濾波器；

3)將現(xiàn)場采集到的泥漿脈沖信號進行轉換，使信號值位于(-1,1)區(qū)間，得到的結果為X(n)；

4)將轉換后的信號X(n)載入到設計的梳狀濾波器進行處理，做卷積濾波，得出濾波后的信號Y(n)；

5)作圖，觀察信號濾波情況，看泵沖噪聲是否已被消除，至此便完成泥漿脈沖信號泵沖噪聲的消除工作。

在步驟3)中，將原始信號減去平均值，再除以信號峰值的絕對值后，才得到泥漿脈沖信號X(n)。

在步驟4)中，需先將設計的梳狀濾波器導出為一階響應矩陣H(n)，然后才與泥漿脈沖信號X(n)在時域內(nèi)做卷積處理，得出濾波后的信號Y(n)，其中，

Y(n)=Σm=-∞m=+∞X(m)H(n-m)]]>

這種相乘后求和的計算法稱為卷積，式中，m是每次參與求和運算的信號響應個數(shù)，n是使H(-m)位移的量，當時序n＝0時，序列H(-m)是H(m)在時序取反的結果，時序取反使得H(m)以縱軸為中心翻轉180度；

假設信號X(n)的個數(shù)是n1,一階響應矩陣H(n)的元素個數(shù)為n1，則輸出的Y(n)有(n1+n2-1)個點，由于一階響應矩陣H在小于0或者大于n2的時候都是為0的，所以上面的公式簡化為：