[发明专利]一种MWD系统泵噪自适应预测消除方法及装置

说明书

本发明公开了一种MWD系统泵噪自适应预测消除方法及装置，通过在地面设置泵冲传感器采集泵冲信号，在地面设置压力传感器采集泥浆脉冲信号，从历史存储的泵冲信号和泥浆脉冲信号中提取预设周期数的泵冲信号，利用泵冲信号的周期性特点对接收到的泥浆脉冲信号按平均泵冲周期进行抽取，得到预测信号向量；再利用自适应预测算法根据所得预测信号向量对当前泥浆脉冲信号进行预测消噪，能够有效消除泥浆脉冲信号中的泵冲干扰信号(泵噪)，有效提高解码井下发送数据的准确性。

技术领域

本发明涉及随钻测量技术领域，尤其涉及一种MWD系统泵躁自适应预测消除方法及装置。

背景技术

随钻测量(MWD：Measurement While Drilling)是一种能在钻头钻井过程中测量、采集钻头附近测井数据，并将采集数据实时传输到地面系统的技术。测井数据通常包括地层特性信息和各种钻井工程参数。作为目前用于钻井随钻测量中最成熟的信息传输技术之一，钻井液压力信号传输方式的基本工作原理是将井下测得的信息转换成控制信息，并将控制信息作用于井下的钻井液压力信号发生器，使传输信道中的钻井液压力发生变化，从而产生钻井液压力脉动，压力脉动通过传输信道中的钻井液传递到地面，经地面处理系统处理而转换成所需的井下测量信息。钻井液MWD系统的总体结构如图1所示，泥浆泵驱动钻井液循环，井下发送端将数据以钻井液压力脉冲形式发送到地面，地面通过压力传感器将钻井液的压力变化转换为电信号送入地面接收单元，地面接收单元负责解码出井下发送的数据。

其中，钻井液信号传输特性主要包含信号的传输速度、信号衰减、信号的反射等。但是对于钻井液压力传输系统，压力脉冲信号在钻柱中从井底向井口的传输过程当中，由于钻井液属于气、液、固三相流，其间含有粘土、岩屑、重晶石粉等固相物质，并且往往存在着游离状态的气体等气相物质，通过脉冲发生器产生的钻井液压力信号强度会不断地衰减，衰减程度受信号频率及传输距离的影响，也与钻井液信道的内径、钻井液类型和组分、粘度、体积含气率等内部参数有关。因此，钻井液信道是一个传输特性非常复杂的信道，并且钻井液信道环境十分恶劣，在此信息传输方式中，由于现场测量条件的影响，安装在立管上的检测泥浆压力波动的压力传感器的输出，不仅包含井下传来的有用信号，而且含有由于泥浆泵压缩泥浆而引起的大幅度周期性压力波动和其他各种机械作用所引起的压力波动以及随机噪声。钻井液随钻数据传输系统的各种干扰和噪声中，泥浆泵产生的脉冲幅度较强，当其频率成分与井下发送的泥浆波信号混叠时会对有用信号形成较强的干扰，其干扰表现为与泵冲特性相关的周期性脉冲(即泵冲干扰信号，简称泵冲信号、泵躁)，相应的泵冲噪声表现为宽带白噪声，而且其幅度远大于有用信号幅度。因此要对井下仪器信号传输来的信号数据进行正确的信号解码，就必须先消除泵冲噪声干扰。然而，相应的泵冲噪声干扰难以去除，如何有效消除相应的泵冲噪声干扰成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于MWD系统泵噪自适应预测消除方法及装置，通过泵冲传感器采集泵冲信号，并利用泵噪信号的周期性特点对泥浆脉冲信号中的泵噪进行预测消除，能够有效消除所接收到的泥浆脉冲信号中的泵冲干扰，有效提高解码井下发送数据的准确性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种MWD系统泵噪自适应预测消除方法，包括：

采集并存储泵冲信号与泥浆脉冲信号；从历史存储的泵冲信号中提取预设周期数的泵冲信号，计算所提取的泵冲信号的平均泵冲周期，基于所述平均泵冲周期对所存储的泥浆脉冲信号进行抽取，得到预测信号向量；

获取当前泥浆脉冲信号，采用自适应预测算法根据所得预测信号向量对当前泥浆脉冲信号进行预测消噪，得到噪声抵消后的泥浆脉冲信号。

优选的，所述自适应预测算法为：LMS算法、NLMS算法或RLS算法。

优选的，所述采用自适应预测算法根据所得预测信号向量对当前泥浆脉冲信号进行预测消噪，具体包括：