發(fā)布時間：2021-01-09 12:29

　　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,能夠?qū)崟r檢測到地層變化以便工程師可以根據(jù)獲取的信息實時調(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,信號的降噪效果不夠理想。為了解決我國在石油開采中的被動局面,提出本研究課題,高速率泥漿脈沖調(diào)制解調(diào)器設(shè)計與實現(xiàn)。文章主要從調(diào)制方式與解調(diào)方式的選擇、泥漿脈沖信號噪聲的消除、信號采樣率變換與信號同步、信號的均衡與判決幾個方面進行系統(tǒng)的搭建與實驗驗證。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的產(chǎn)生機理與信號傳輸特性,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。信號解調(diào)方面,根據(jù)泥漿脈沖信號的特點選取了解調(diào)性能優(yōu)異的正交解調(diào)方式。2、泥漿脈沖信號噪聲消除方面,文章首先分析了泥漿脈沖信號中噪聲的組成成分,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噪聲消除算法研究3.1引言在泥漿脈沖信號傳輸系統(tǒng)中，由于信號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，在傳輸信號的過程中難免會受到來自泥漿液中氣泡量、泥漿泵和井底發(fā)動機的干擾，這些噪聲會與泥漿脈沖信號混合在一起，使得有用信號難以識別出來[39]。因此，地面?zhèn)鞲衅鞑杉降哪酀{脈沖信號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，信號在傳輸?shù)倪^程中難免會受到噪聲的干擾。這些噪聲的源頭主要有泥漿泵、井底動力機、泥漿中的氣泡、活動鉆具以及空氣室等[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，主要是由鉆柱鉆進時的抖動產(chǎn)生；低頻噪聲是幅度較大頻率較低的噪聲信號，是由鉆井過程中泥漿液環(huán)境的變化和鉆具的擺動引起；隨機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產(chǎn)生的周期性的壓力波，此噪聲一般與有效信號脈沖相關(guān)。由圖3-1可以看出高頻噪聲、低頻噪聲、隨機噪聲可以通過常規(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，在采集到的信號中，泥漿泵噪聲的幅度遠遠大于信號的幅度，有用信號基本淹沒在噪聲中[41]。所以在泥漿脈沖信號中，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才是降噪的關(guān)鍵所在。泥漿泵正常工作時會產(chǎn)生兩種噪聲：一種是對泥漿脈沖信號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產(chǎn)生的噪聲信號，這種噪聲干擾較強，為脈沖信號的主要干擾源。在現(xiàn)場作業(yè)時，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同頻率的基波與諧波信號組成。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所示為實際鉆井過程中的一段靜默信號，采樣率為1000Hz。靜默信號表示此信號不包含有用信號，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)噪聲信號時頻譜圖從圖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】：
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