[發明專利]一種基于小波去噪與神經網絡識別的隨鉆測量信號處理方法

在審

• 申請號: 201711447658.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108171159A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 李康;曹云飛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/08;E21B47/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 葉亞林

本發明涉及一種基于小波去噪與神經網絡識別的隨鉆測量信號處理方法。在隨鉆測井系統中，泥漿泵等產生的多種噪聲對有效信號的獲取造成了干擾。本發明首先對隨鉆測井過程中產生的噪聲進行分析，然后通過小波變換去噪，通過BP神經網絡脈沖進行信號識別；去噪后獲得頻率在0～0.8Hz的有效信號，經過神經網絡識別后得到數量相同且幅值為1的脈沖信號。

技術領域

本發明涉及一種基于小波去噪與神經網絡識別的隨鉆測量信號處理方法，屬于隨鉆測井的技術領域。

背景技術

隨鉆測井技術(MWD：Measurement While Drilling)，即以鉆井液為傳輸介質，以鉆井液壓力脈沖為傳輸方式，進行井下數據測量的技術。隨鉆測井既能用于地質導向，指導鉆進，又能對復雜井、復雜地層的含油氣情況進行評價，已是世界各石油服務公司爭相研究、不斷推出新方法新技術的熱點。近年來，各大服務公司紛紛推出了新型隨鉆測井數據傳輸系統，隨鉆測井的數據傳輸效率不斷提升，對實時地層評價和地質導向更有利。

隨鉆測井技術以其經濟可靠等優點迅速發展并得到廣泛的應用。無線鉆井液信息傳輸方式是將有用的測量信息利用特定的信號發生器調制成泥漿液的脈沖信號，實現脈沖信號在泥漿液中的傳輸。

根據脈沖信號產生的工作原理，傳輸方式可以分為，正脈沖壓力波、負脈沖壓力波和連續波。井下隨鉆測量系統設備產生的噪聲、井底動力機械振動產生的噪聲等都給獲取有用信號造成了很大的困擾，如何能從充滿著各種噪聲的井下載波信號過濾出有用信號成為隨鉆測井技術中的重要課題。

中國專利授權公告號104783787B公開了一種基于神經網絡的J波檢測方法。本發明先獲得J波綜合征病人的Frank導聯的高分辨率心電信號，對心電信號進行預處理，去除干擾和噪聲，利用小波技術去除低頻信號，形成幅值波形VM，然后對VM進行兩種特征向量提取，這兩種特征向量反映了J波的形態學特性，把兩種特征向量輸入到BP神經網絡，利用神經網絡進行對高分辨率心電圖分類。上述J波檢測方法是被應用到心電信號的技術領域，用于去除低頻信號，無法實現對隨鉆測量信號的處理。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于小波去噪與神經網絡識別的隨鉆測量信號處理方法。

發明概述：

在隨鉆測井系統中，泥漿泵等產生的多種噪聲對有效信號的獲取造成了干擾。本發明首先對隨鉆測井過程中產生的噪聲進行分析，然后通過小波變換去噪，通過BP神經網絡脈沖進行信號識別；去噪后獲得頻率在0～0.8Hz的有效信號，經過神經網絡識別后得到數量相同且幅值為1的脈沖信號。

本發明的技術方案為：

一種基于小波去噪與神經網絡識別的隨鉆測量信號處理方法，包括步驟如下：

1)對包含噪聲的井下信號進行分析；通過快速傅里葉變換將時域信號變換為頻域信號，得到信號的頻率分布，進而得到有用信號頻率分布和噪聲信號頻率分布，為濾波操作做準備；

2)通過小波變換對包含噪聲的井下信號進行去噪，得到去噪信號；

3)將步驟2)得到的去噪信號輸入BP神經網絡進行信號識別；BP神經網絡的輸入-輸出模型為，

Y＝F(∑(Input(n)·ωn)+b)；

其中，Input(n)為輸入，ωn為權值，b為閾值，Y為輸出。

根據本發明優選的，本發明所述隨鉆測量信號處理方法采用信噪比SNR和均方根誤差RMSE評價濾波效果；

其中，X(n)為包含噪聲的井下信號，x(n)為有效信號，N為信號點數。