[發明專利]一種利用回音抵消技術消除隨鉆測井中的泵沖噪聲的方法

有效

• 申請號: 201410371226.2
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104265278B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 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: E21B47/18
• 分類號: E21B47/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明涉及消除隨鉆測井中泵沖噪聲的技術領域，尤其是指一種利用回音抵消技術消除隨鉆測井中的泵沖噪聲的方法。

背景技術

無線隨鉆測井系統是目前國際上鉆井中普遍采用的一種測井方式。它可以在鉆井作業的同時，實時測取地質參數、井眼軌跡參數，并繪制各種類型的測井曲線，為下一步施工提供依據。

如圖1所示，闡釋了常規鉆井設施中的運作過程，如下：

泥漿10從泥漿池11中由一個或多個泥漿泵12抽出，所用泥漿泵通常是活塞往復泵。泥漿10通過泥漿管線13，到達鉆柱14，通過鉆頭15，經鉆桿和裸眼井壁29之間的環空16回到地表，完成一個循環。回到地表31后，泥漿通過管線17回到泥漿池11并在其中完成巖石鉆屑或其碎屑的沉淀，然后重新進行循環。

一個壓力脈沖信號設備18被整合于鉆柱中以傳輸由測量儀器19得到的鉆井操作中的數據信號。壓力脈沖信號設備18含有閥門或可變徑孔，它可以通過調節泥漿流速來產生壓力脈沖。測量儀器19按需要的編碼方式對數據信號編碼，然后控制壓力脈沖信號設備18，從而在泥漿液中產生攜帶測量數據的壓力脈沖。箭頭21，22和23闡釋了壓力脈沖信號設備18在常規井眼條件下產生的脈沖信號的傳播途徑。泥漿泵12在泥漿管線13中同樣會產生壓力脈沖，這在圖中由箭頭24、25、26和26A標識出，其中26A同樣標識泥漿在環空16中的流動。

為了實現井底壓力脈沖的正確解析，必須通過某種方法除去或有效地消除泥漿泵產生的壓力脈沖。子系統30包括壓力傳感器32、泵沖傳感器34以及計算機或處理器36等，提供了解決這一問題的方法，而本發明應用回音抵消技術消除泥漿泵產生的壓力脈沖。

如圖2所示，闡釋了鉆井信號的產生、傳輸、以及接收過程，如下：

無線隨鉆測井系統通過探管采集所需的測量信號，再對這些測量信號按照編碼規則進行編碼，之后驅動脈沖信號設備產生相應的脈沖信號；泥漿信道在將這些含有測井信息的壓力脈沖信號傳輸到井口，井口的壓力傳感器把壓力信號轉換電信號，并傳給采集板，進行數模轉換后，傳給上位機進行解碼以及后續的計算。

通過泥漿信道傳輸的信號不僅包括傳來的有用的測井信號，還包括泥漿泵壓縮泥漿引起的壓力脈沖(即泵沖噪聲)，以及其他各種機械引起的壓力波動和隨機噪聲等，這些噪聲統稱為環境噪聲。鉆井信號受到環境噪聲的干擾，增加誤碼率，影響數據解碼的準確性。一般而言，由于泵沖噪聲和信號的頻率接近，兩者糅合在一起，用線性濾波的方法很難實現泵沖噪聲的消除，而應用回音抵消技術，以泵沖信號作為輸入，通過自適應濾波器的作用，產生一個和泵沖信號相似的輸出信號，從原始信號中減去自適應濾波器的輸出，從而達到消除信號中的泵沖噪聲的目的，降低誤碼率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種高效、可靠的利用回音抵消技術消除隨鉆測井中的泵沖噪聲的方法，能夠明顯改善信號質量，便于后續的解碼處理。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種利用回音抵消技術消除隨鉆測井中的泵沖噪聲的方法，包括以下步驟：

1)運用FIR低通濾波器對環境噪聲進行濾波，其中，所述FIR低通濾波器設置參數包括濾波器類型，采樣頻率，阻帶和通帶頻率，紋波系數；

2)運用自適應濾波器對泵沖噪聲進行消除，其中，利用泵沖傳感器采集的信號作為所述自適應濾波器的輸入，而把泥漿泵產生的噪聲看作由泵沖信號經泥漿信道失真后形成的回波，利用反饋值不斷調整濾波器系數，產生與泵沖噪聲相似的輸出，通過與原始信號的反向相加，進而消除泵沖噪聲對信號的影響。

所述自適應濾波器采用的自適應算法如下：

y(n)＝w^H(n)x(n)；

e(n)＝d(n)-y(n)；

w(n+1)＝w(n)+2×u×e(n)×x(n)；

式中，w(n)為抽頭系數，x(n)為泵沖信號，y(n)為輸出結果，d(n)為泥漿脈沖信號，e(n)為誤差，u為調整步長；若知道抽頭權向量的先驗知識，則用它來選擇w(n)的初始值，否則w(n)＝0；

其中，依據自適應算法，將泥漿脈沖信號d(n)經過所述FIR低通濾波器作為輸入信號，與泵沖信號x(n)經過所述自適應濾波器得到的輸出信號y(n)相減，得到誤差值e(n)，以此調整濾波器的系數，進而不斷地調整濾波器的輸出值，不斷地減小輸入信號中的泵沖噪聲，不斷地更改濾波器的系數，經過以上過程的重復，最終實現消除泵沖噪聲的目的。

所述環境噪聲包括扭矩噪聲、泵沖噪聲、鉆頭噪聲。