[發(fā)明專利]基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數(shù)據(jù)異常提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811053949.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109214092A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 朱凱光;池成全;于紫凝;樊蒙璇;李凱艷;孫慧慧
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽銘揚聯(lián)創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種基于希爾伯特黃變換的四分量鉆孔應變數(shù)據(jù)異常提取方法，其特征在于，該方法包括：

a、錄入鉆孔應變四分量數(shù)據(jù)和氣溫數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)、鉆孔水位數(shù)據(jù)、鉆孔氣壓數(shù)據(jù)，并對鉆孔應變四分量數(shù)據(jù)進行應變換算為面應變S_a；

b、對應變換算后的鉆孔應變數(shù)據(jù)進行集合經(jīng)驗模態(tài)分解；

c、計算分解后的各本征模函數(shù)的諧波周期和氣溫、氣壓、鉆孔水位、鉆孔氣壓干擾因素的諧波周期；

d、去除與干擾因素諧波周期相對應的本征模函數(shù)；

e、對余下的本征模函數(shù)進行希爾伯特變換，并計算瞬時能量；

f、輸出瞬時能量圖。

2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中將鉆孔應變四分量數(shù)據(jù)記為S₁、S₂、S₃、S₄，氣溫數(shù)據(jù)記為T，氣壓數(shù)據(jù)記為P，鉆孔水位數(shù)據(jù)記為L，鉆孔氣壓數(shù)據(jù)記為P_z，根據(jù)公式(1)將鉆孔應變四分量數(shù)據(jù)換算為面應變S_a，

S_a＝(S₁+S₂+S₃+S₄)/2 (1)。

3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的對應變換算后的鉆孔應變數(shù)據(jù)進行集合經(jīng)驗模態(tài)分解是對應變換算后的鉆孔應變數(shù)據(jù)進行集合經(jīng)驗模態(tài)分解，其步驟如下：

步驟1，向面應變S_a中加入正態(tài)分布白噪聲，其關(guān)系式如下所示：

Y＝S_a+w (2)

其中，Y是加入白噪聲后的數(shù)據(jù)，w是加入的白噪聲數(shù)據(jù)；

步驟2，找出Y中所有的極大值點和極小值點，并用三次樣條插值函數(shù)分別擬合形成上、下包絡，三次樣條插值函數(shù)的表達式為：

S_i(x)＝a_ix³+b_ix²+c_ix+d_i，(i＝1，2，...，n-1) (3)

并求取上、下包絡的均值并記做M，則有：H＝Y(jié)-M,H為數(shù)據(jù)殘差。

步驟3，持續(xù)對數(shù)據(jù)殘差H進行分解直到H滿足在所有時間內(nèi)局部零極點和過零點的數(shù)目相等或相差一個，并且在任意時刻局部上、下包絡的均值為零時停止分解，此時記H＝IMF，IMF為分解得到的本征模函數(shù)；

重復步驟1-3，得到所有的本征模函數(shù)IMF_n。

4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c利用傅里葉變換對各本征模函數(shù)和氣溫、氣壓、鉆孔水位、鉆孔氣壓干擾因素進行諧波周期的求取，其計算公式如下：

其中，IMF_n為各本征模函數(shù)，ψ(ω)為本征模函數(shù)的頻率。

5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中去除與干擾因素諧波周期相對應的本征模函數(shù)包括將計算出的各本征模函數(shù)的諧波周期與氣溫、氣壓、鉆孔水位、鉆孔氣壓干擾因素的諧波周期進行比較，去除與干擾因素諧波周期相對應的本征模函數(shù)。

6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟e中希爾伯特黃變換后的數(shù)據(jù)表示為：

其中，A是瞬時幅值，ω是瞬時頻率，瞬時能量E通過式(6)計算：

E(t)＝∑_ωIMF_n²(t，ω)，n＝1，2，...k. (6)。