在石油勘探中,隨鉆測量是定向鉆井中獲取井下數(shù)據(jù)參數(shù)的重要技術(shù)手段,在石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。其主要優(yōu)勢在于傳輸速率高,抗干擾能力強(qiáng),能夠?qū)崟r(shí)檢測到地層變化以便工程師可以根據(jù)獲取的信息實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)鉆井軌跡。但由于隨鉆測量技術(shù)在國內(nèi)起步較晚,我國的技術(shù)和工藝都還不夠成熟,如:信息的傳輸速率比較低,信號(hào)的降噪效果不夠理想。為了解決我國在石油開采中的被動(dòng)局面,提出本研究課題,高速率泥漿脈沖調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。文章主要從調(diào)制方式與解調(diào)方式的選擇、泥漿脈沖信號(hào)噪聲的消除、信號(hào)采樣率變換與信號(hào)同步、信號(hào)的均衡與判決幾個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)的搭建與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容如下:1、調(diào)制與解調(diào)方式的選擇方面,文章首先分析了泥漿脈沖信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理與信號(hào)傳輸特性,并從提高抗噪性能和盡量避開泥漿泵噪的角度出發(fā),選取了BPSK調(diào)制作為系統(tǒng)的調(diào)制方案。信號(hào)解調(diào)方面,根據(jù)泥漿脈沖信號(hào)的特點(diǎn)選取了解調(diào)性能優(yōu)異的正交解調(diào)方式。2、泥漿脈沖信號(hào)噪聲消除方面,文章首先分析了泥漿脈沖信號(hào)中噪聲的組成成分,通過噪聲特性,提出了單傳感器消噪算法和雙傳感器消噪算法。單傳感器消噪主要介紹了基于離散傅里葉變換的噪聲抑制算法和基于泵沖同步的自適... 

【文章來源】： 王亞蘭 電子科技大學(xué)

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

隨鉆測量系統(tǒng)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文22第三章泥漿脈沖信號(hào)噪聲消除算法研究3.1引言在泥漿脈沖信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，由于信號(hào)從井底到地面需要很長的傳輸距離，且所經(jīng)過的泥漿信道也十分復(fù)雜，在傳輸信號(hào)的過程中難免會(huì)受到來自泥漿液中氣泡量、泥漿泵和井底發(fā)動(dòng)機(jī)的干擾，這些噪聲會(huì)與泥漿脈沖信號(hào)混合在一起，使得有用信號(hào)難以識(shí)別出來[39]。因此，地面?zhèn)鞲衅鞑杉降哪酀{脈沖信號(hào)中還混雜著大量的噪聲，這些噪聲幅度較大，頻率多樣，對信號(hào)的后續(xù)處理造成了重大影響，因此本章主要對噪聲源和噪聲組成進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果提出有效的噪聲消除方案。3.2噪聲組成分析由于泥漿信道環(huán)境復(fù)雜，信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中難免會(huì)受到噪聲的干擾。這些噪聲的源頭主要有泥漿泵、井底動(dòng)力機(jī)、泥漿中的氣泡、活動(dòng)鉆具以及空氣室等[39]。圖3-1為鉆井過程中的噪聲源以及頻率分布范圍[40]。圖3-1鉆井噪聲頻率分布圖這些噪聲按噪聲頻率分布情況可以劃分成高頻噪聲、低頻噪聲、隨機(jī)噪聲以及泥漿泵噪聲。其中高頻噪聲是頻率較大的噪聲，主要是由鉆柱鉆進(jìn)時(shí)的抖動(dòng)產(chǎn)生；低頻噪聲是幅度較大頻率較低的噪聲信號(hào)，是由鉆井過程中泥漿液環(huán)境的變化和鉆具的擺動(dòng)引起；隨機(jī)噪聲的能量均勻的分布在頻譜，與高斯噪聲非常相似，可以

第三章泥漿脈沖信號(hào)噪聲消除算法研究23通過簡單的濾波即可消除；泥漿泵噪聲是泥漿泵在工作時(shí)產(chǎn)生的周期性的壓力波，此噪聲一般與有效信號(hào)脈沖相關(guān)。由圖3-1可以看出高頻噪聲、低頻噪聲、隨機(jī)噪聲可以通過常規(guī)的濾波器消除，其原因是這些噪聲的主要能量都集中在有效脈沖頻帶外。但泥漿泵噪聲主要分布在有效脈沖信號(hào)帶內(nèi)，且地面采集系統(tǒng)中的壓力傳感器被安裝在靠近泥漿泵比較近的立管端，在采集到的信號(hào)中，泥漿泵噪聲的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)的幅度，有用信號(hào)基本淹沒在噪聲中[41]。所以在泥漿脈沖信號(hào)中，泥漿泵是主要的噪聲。因此，如何有效地消除泥漿泵噪聲并獲得有用信號(hào)才是降噪的關(guān)鍵所在。泥漿泵正常工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種噪聲：一種是對泥漿脈沖信號(hào)干擾較小的泵沖程噪聲；另一種是泥漿泵活塞周期性向鉆鋌中推注泥漿時(shí)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，這種噪聲干擾較強(qiáng)，為脈沖信號(hào)的主要干擾源。在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，泵的各次諧波頻率可以表示為[42]：60nnfF(3-1)其中：n為諧波次數(shù)；f表示泥漿泵每分鐘產(chǎn)生的泵沖數(shù)(strokes/min)。由公式(3-1)可知，泥漿泵噪聲主要是由與泵沖信號(hào)同頻率的基波與諧波信號(hào)組成。泵的第幾次諧波為主頻率取決于泵的工作方式和泵的缸數(shù)，泵的工作方式主要分為單作用和雙作用。在本系統(tǒng)中泥漿泵為三缸單作用泵，所以第3、6、9次諧波為泥漿泵噪聲的主頻率[41]。如圖3-2所示為實(shí)際鉆井過程中的一段靜默信號(hào)，采樣率為1000Hz。靜默信號(hào)表示此信號(hào)不包含有用信號(hào)，而僅包含鉆井過程中的泵噪以及其它各種噪聲。圖3-2系統(tǒng)噪聲信號(hào)時(shí)頻譜圖從圖3-2可以看出，泥漿泵噪聲的基頻大約在3.4Hz左右，系統(tǒng)噪聲在泵噪的倍頻處存在泵噪諧波，二次諧波頻率在6.8Hz左右，三次諧波頻率在10.2左右，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MFSK信號(hào)新型正交解調(diào)算法[J]. 錢者鳳.  電子設(shè)計(jì)工程. 2018(21)
[2]隨鉆測井泥漿脈沖傳輸技術(shù)解析[J]. 吳沁軒.  國外測井技術(shù). 2016(02)
[3]電磁隨鉆測量技術(shù)的發(fā)展探討[J]. 廖少波.  石化技術(shù). 2016(02)
[4]多步梯度下降的變步長NLMS算法[J]. 徐新龍,張建秋.  復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(03)
[5]隨鉆測量數(shù)據(jù)傳輸方式的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 劉海軍.  西部探礦工程. 2014(04)
[6]井下傳送新技術(shù)[J]. Matthew Billingham,Ahmed M.EI-Toukhy,Mohamed K.Hashem,Mohamed Hassaan,Maria Lorente Todor Sheiretov,Matthew Loth.  國外測井技術(shù). 2012(05)
[7]隨鉆測量系統(tǒng)泥漿脈沖傳輸方式介紹[J]. 楊謙,王智明,張玉美.  湖南農(nóng)機(jī). 2010(05)
[8]高歌奮進(jìn) 為油開道——中國石油鉆井工程技術(shù)回顧、現(xiàn)狀與展望[J]. 蘇義腦,周煜輝,黃洪春.  石油科技論壇. 2009(05)
[9]采樣率轉(zhuǎn)換中Farrow濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)研究[J]. 陳彩蓮,于宏毅,沈彩耀,楊珂,羅柏文.  信息工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(03)
[10]m序列及其在通信中的應(yīng)用[J]. 林智慧,陳綏陽,王元一.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2009(09)

博士論文
[1]MWD中泥漿脈沖信號(hào)辨識(shí)及地面適配技術(shù)研究[D]. 涂兵.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[2]鉆井液連續(xù)波發(fā)生器設(shè)計(jì)與信號(hào)傳輸特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 賈朋.中國石油大學(xué) 2010

碩士論文
[1]泥漿脈沖高速遙傳系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)算法研究[D]. 方宇.電子科技大學(xué) 2019
[2]高速泥漿脈沖信號(hào)噪聲消除方法研究[D]. 黎藝泉.電子科技大學(xué) 2019
[3]隨鉆泥漿脈沖遙傳系統(tǒng)信道與同步研究[D]. 許江明.浙江大學(xué) 2018
[4]泥漿MWD遙傳信號(hào)泵沖干擾的消除方法研究[D]. 李曉林.電子科技大學(xué) 2017
[5]高速泥漿脈沖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)算法研究[D]. 胡俊偉.浙江大學(xué) 2016
[6]隨鉆泥漿脈沖信號(hào)去噪算法和解碼研究[D]. 楊威.西南石油大學(xué) 2015
[7]隨鉆泥漿脈沖遙測系統(tǒng)中OOK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)算法研究[D]. 徐波琴.浙江大學(xué) 2015
[8]往復(fù)式脈沖器轉(zhuǎn)子水力特性研究[D]. 程燁.浙江大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2966654