[發明專利]基于EEMD的隨鉆泥漿正脈沖信號處理方法及裝置

在審

• 申請號: 202011429899.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112464855A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 尚倉健;宋朝暉;柯學;趙繼斌;李富強;張磊;王飛躍;孫鵬;成攀飛
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團西部鉆探工程有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;E21B47/18
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發明涉及一種石油天然氣工程隨鉆測量技術領域，是一種基于EEMD的隨鉆泥漿正脈沖信號處理方法及裝置。前者包括濾波獲得第二隨鉆泥漿正脈沖信號；通過聚合經驗模態分解EEDM對第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行去噪及處理，獲得IMFx分量和一個殘差；將含有泵噪聲信號的IMFx分量與第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行線性組合，獲得虛擬雙通道信號；通過快速獨立成分分析對虛擬雙通道信號進行分離處理，獲得正脈沖傳輸信號。本發明在充分依據隨鉆泥漿正脈沖信號產生、傳輸及加噪特性的基礎上，通過EEMD對隨鉆泥漿正脈沖信號進行去噪，并通過獨立成分分析正脈沖信號充分提取出來，并且有效解決了EMD存在的模態混疊現象，能鎖定正脈沖信號，降低誤碼率。

技術領域

本發明涉及一種石油天然氣工程隨鉆測量技術領域，是一種基于EEMD的隨鉆泥漿正脈沖信號處理方法及裝置。

背景技術

在石油的勘探的過程中，對地底信息的的測量是必不可缺的。運用隨鉆測量（Measurement While Drilling，MWD）技術可以實現在鉆井的同時經過某些特定的介質將地底的信息實時的傳送到地面的的壓力傳感器，再從傳感器導到計算機，然后對這些信息進行分析、存儲和處理，利用MWD技術能極大地提高石油的采集率，從而降低石油成本。

在MWD信號傳輸系統中，噪聲處理方法不完善；當有用信號的幅度較小或者背景噪聲幅度較強時，無法對脈沖信號進行有效提取。由于泥漿壓力傳感器在地面鉆井口出，距離高強度工作的泥漿泵很近，這里的噪聲環境非常復雜，這些噪聲直接淹沒了有用信號，而有用脈沖信號也因為長距離的傳輸或信號反射的原因會發生信號的衰減，乃至畸變。

現多使用EMD經驗模態分解去完成脈沖信號的提取，但EMD經驗模態分解不能良好去噪，且存在模態混疊現象，即一個IMF中會包含不同時間尺度的特征成分，并且在分解出IMF的過程中需要迭代很多次，而停止迭代的條件缺乏一個標準，所以不同的停止迭代的條件得到的IMFs也是不同的，造成結果不準確。

發明內容

本發明提供了一種基于EEMD的隨鉆泥漿正脈沖信號處理方法及裝置，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有基于EMD經驗模態分解的正脈沖信號處理提取方法存在的去噪效果不好，且存在模態混疊現象，導致時頻分布錯誤，使IMF分量失去真實物理意義的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種基于EEMD的隨鉆泥漿正脈沖信號處理方法，包括：

對在地面立管處連續采集的第一隨鉆泥漿正脈沖信號進行濾波，獲得第二隨鉆泥漿正脈沖信號；

通過聚合經驗模態分解EEDM對第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行去噪及處理，獲得IMFx分量和一個殘差；

將含有泵噪聲信號的IMFx分量與第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行線性組合，獲得虛擬雙通道信號；

通過快速獨立成分分析對虛擬雙通道信號進行分離處理，獲得正脈沖傳輸信號。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：

上述通過聚合經驗模態分解EEDM對第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行去噪及處理，包括：

獲得高斯白噪聲并加至第二隨鉆泥漿正脈沖信號，形成第三隨鉆泥漿正脈沖信號；

對第三隨鉆泥漿正脈沖信號進行EMD分解，得到各一組IMFs和殘差；

設定循環次數，重復上述過程，每次加入新的高斯白噪聲，并獲得對應的一組IMFs和殘差；

將每次得到的IMFs做集成平均處理后，輸出IMFx分量。

上述將含有泵噪聲信號的IMFx分量與第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行線性組合，包括：

對IMFx分量進行篩選，獲得含有泵噪聲信號的IMFx分量；

將含有泵噪聲信號的IMFx分量線性相加得到疊加信號；

將疊加信號與第二隨鉆泥漿正脈沖信號進行組合，獲得虛擬雙通道信號。