[发明专利]随钻泥浆正脉冲信号的处理方法

说明书

本发明涉及油气随钻脉冲信号处理技术领域，是一种随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，其包括构造空间状态线性模型，标准卡尔曼滤波器滤波，数字低通滤波器滤波三个步骤。本发明在充分依据随钻泥浆正脉冲信号产生、传输及加噪特性的基础上，根据单立管压力传感器的随钻泥浆压力信号构造泵噪声模型，再将泵噪声模型转换为线性模型，再通过标准卡尔曼滤波和数字低通滤波器等后续处理，以获得有用脉冲传输信号；且该处理方法简便可靠，能有效锁定正脉冲信号，显著降低误码率，具有很大的实用价值。

技术领域

本发明涉及油气随钻脉冲信号处理技术领域，是一种随钻泥浆正脉冲信号的处理方法。

背景技术

二十一世纪，石油是地球上不可再生资源的一种，已经成为了人们社会生活中不可或缺的必需资源，被誉为“黑色的黄金”。一个国家要想得到快速的发展和进步，只有抢占现存必需资源的先机，而这不仅要看国家资源的总量多少，还有最重要的开发资源的效率高低，所以只有不断提高石油的勘探技术，才能快速有效的发展国家经济建设，为国家的长治久安提供保障。

在石油的勘探的过程中，对地底信息的的测量是必不可缺的，运用随钻测量(Measurement While Drilling，MWD)技术可以实现在钻井的同时经过某些特定的介质将地底的信息实时的传送到地面的的压力传感器，再从传感器导到计算机，然后对这些信息进行分析、存储和处理。MWD技术在准确测估地下信息方面有着至关重要的研究价值，我们可以利用MWD技术极大地提高石油的采集率从而降低石油成本。常见的MWD信号传输方式有四种，分别为电缆传输、泥浆脉冲传输、声波传输和电磁传输。

如今，在MWD信号传输系统中，钻井泥浆液是最普遍的传输介质，虽然泥浆液信号传输技术目前在国内已经相对成熟，但是还是普遍存在以下不足：噪声处理方法不完善；当有用信号的幅度较小或者背景噪声幅度较强时，无法进行有效的提取。泥浆压力传感器在地面钻井口处，距离高强度工作的泥浆泵很近，这里的噪声环境非常复杂，这些噪声直接淹没了有用信号，而有用脉冲信号也因为长距离的传输或信号反射的原因会发生信号的衰减，乃至畸变。于是乎，运用什么方法消除各种噪声干扰，将掺杂着复杂的背景噪声的泥浆有用脉冲信号提取出来，成为了MWD系统的一个主要问题。

伴随着MWD技术在国内外各大工业的快速发展，很好的提高了人们对关键去噪问题方面研究的关注度，也涌现出了各式各类的去噪算法，其中：

公开号为104133982的中国专利申请文献，申请日2014年6月27日，申请公布日2014年11月5日，发明创造的名称为一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，该案突破了硬件电路的限制,利用MATLAB软件有效实现泥浆脉冲信号的滤波过程,同时将梳状滤波器应用于泥浆脉冲信号,进一步加强了滤波效果，但从其结果来看，较强噪声能量的滤除效果依旧未达到工业水平。

公开号为111079559的中国专利申请文献，申请日2019年11月26日，申请公布日2020年4月28日，发明创造的名称为一种基于卷积神经网络的泥浆脉冲信号识别方法，该案公开了一种基于卷积神经网络的泥浆脉冲信号识别方法，通过训练数据对神经网络模型进行训练,使其获得自动抓取信号波形上关键特征的能力,并通过这些特征对信号进行分类,从而提升识别泥浆脉冲信号的准确率，但其可变性太大，很难符合工业水平。

公开号为111308560的中国专利申请文献，申请日2019年12月18日，申请公布日2020年6月19日，发明创造的名称为一种随钻测量MWD系统噪声消除方法和装置，该案公开了一种根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号的方法，但现场实现难度较大，因此对于现场实际信号处理的效果有待验证。

发明内容

本发明提供了一种随钻泥浆正脉冲信号的处理方法，克服了上述现有技术之不足，提出一种新颖的基于单立管压力传感器的随钻泥浆正脉冲信号处理方法，其能达到有效正脉冲信号快速、准确和可靠的识别，实现井下数据高效传输。