[发明专利]随钻泥浆正脉冲信号的处理方法

权利要求书

1.一种随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一，对于在地面立管处连续采集的原始泥浆脉冲信号构造泵噪声模型，再将泵噪声模型转换为线性模型的形式；

步骤二，将泵噪声已转换成线性模型的脉冲信号进行标准卡尔曼滤波处理，去除泵噪声；

步骤三，对于经过标准卡尔曼滤波去除泵噪声后的信号数据，进行低通滤波去除高频随机噪声，得到低通后的脉冲信号数据。

2.根据权利要求1所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于步骤一中，在构造泵噪声模型过程中，将泵噪声基波和各阶次进行构造，确定谐波系统的状态变量x(n+1)和观测变量z(n)。

3.根据权利要求1或2所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于步骤一中，线性模型采用时不变线性模型或时变线性模型，时不变线性模型的状态方程x(n+1)和测量方程z(n)表示为：

z(n)＝[1 0…1 0]x(n)+v(n)

式中，w(n)为状态转移的过程噪声，v(n)为测量中的测量噪声；

时变线性模型的状态方程x(n+1)和测量方程z(n)表示为：

z(n)＝[sin(w₁n) cos(w₁n)…sin(kw₁n) cos(kw₁n)]x(n)+v(n)

式中，I为2阶单位矩阵，w(n)为状态转移的过程噪声，v(n)为测量中的测量噪声。

4.根据权利要求1或2或3所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于步骤二中，标准卡尔曼滤波处理按下述方法进行：向前推算状态变量和误差协方差，计算卡尔曼增益K，由观测变量更新估计值，更新误差协方差，不断循环上述步骤，进行卡尔曼滤波，最后从原始泥浆脉冲信号中做差去除泵噪声。

5.根据权利要求4所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于步骤二中，标准卡尔曼滤波处理按下述方法进行：

(1)以下述公式向前推算状态变量，

式中，为状态变量的估计值，

(2)以下述公式向前推算误差协方差，

P′(k)＝A(k-1)P(k-1)AT(k-1)+Q(k-1)

式中，P′(k)为误差协方差的估计值，

(3)以下述公式计算卡尔曼增益K，

K(k)＝P′(k)H^T(k)[H(k)P′(k)H^T(k)+R(k)]^-1

(4)以下述公式由观测变量更新估计，

(5)以下述公式更新误差协方差，

P(k)＝[I-K(k)H(k)]P′(k)

式中，P(k)为误差协方差，

状态变量的初始值为误差协方差的初始值为P(0)，不断循环步骤(1)至(5)，进行卡尔曼滤波，最后从原始泥浆脉冲信号中做差去除泵噪声。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于步骤三中，采用低通滤波器进行低通滤波，所述低通滤波器采用FIR数字滤波器或巴特沃斯数字滤波器或契比雪夫数字滤波器，所述低通滤波器的截止频率大于随钻现场所用泥浆泵泵冲的三次谐波频率。

7.根据权利要求6所述的随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其特征在于所述低通滤波器的截止频率为靠近随钻现场所用泥浆泵泵冲的三次谐波频率的整数值。