本文選題：隨鉆測(cè)量 + 泵沖干擾　； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鉆井作業(yè)的同時(shí),需要實(shí)時(shí)地從井下向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù),目前國(guó)際上普遍采用的是隨鉆測(cè)量(Measurement While Drilling,MWD)技術(shù)。其中,以鉆柱管道中的循環(huán)泥漿液作為傳輸載體,通過(guò)泥漿脈沖傳輸信號(hào)的方式,以其易于安裝維護(hù)、低成本的優(yōu)點(diǎn),成為了目前應(yīng)用最為廣泛的MWD傳輸方式。但由于泥漿信道衰減效應(yīng)嚴(yán)重,脈沖信號(hào)的有明顯的畸變失真,另外其工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜,鉆井平臺(tái)的各種機(jī)械噪聲,尤其是泵沖干擾噪聲,其頻譜能量分布在脈沖信號(hào)帶內(nèi),對(duì)脈沖信號(hào)的識(shí)別和處理造成了極為不利的影響。因此在處理泥漿MWD遙傳信號(hào)的問題中,對(duì)泵沖干擾的消除效果會(huì)直接影響系統(tǒng)的傳輸性能。本論文針對(duì)泥漿MWD遙傳信號(hào)的泵沖干擾消除問題,詳細(xì)分析了泥漿信道、信號(hào)和噪聲的特性,建立了信號(hào)仿真模型。并以此為依據(jù),分別從單通道盲源分離和基于稀疏成分分析這兩個(gè)角度研究了泵沖干擾的消除方法,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。本文的主要工作內(nèi)容如下:1.簡(jiǎn)述了泥漿MWD遙傳信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸過(guò)程,分析研究了信道的傳輸特性、泥漿脈沖信號(hào)和背景噪聲的特性,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立特征脈沖信號(hào)波形和泵沖干擾模型,用于生成不同參數(shù)的仿真信號(hào)。2.研究了基于單通道盲源分離的方法,從常規(guī)的適定多通道觀測(cè)信號(hào)的盲源分離理論入手,詳細(xì)描述了基于最大峭度的Fast ICA的盲源分離算法。并針對(duì)單通道的盲源分離問題,分別設(shè)計(jì)了基于EEMD分解和基于稀疏表示的構(gòu)建虛擬多通道的方法盲源分離方法,對(duì)它們的性能進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)于特征脈沖和泥漿泵沖噪聲的混合信號(hào),得到了基于DCT稀疏表示分解的Fast ICA盲源分離性能優(yōu)于基于EEMD分解的Fast ICA盲源分離的結(jié)論。3.研究了基于稀疏成分分析的信號(hào)分析方法,詳細(xì)闡述了形態(tài)成分分析的推廣得到的稀疏成分分析方法的理論模型和求解步驟,討論和設(shè)計(jì)了小波字典基的優(yōu)選方法,并針對(duì)泥漿MWD遙傳信號(hào)的特征進(jìn)行了算法優(yōu)化。仿真結(jié)果驗(yàn)證了基于稀疏成分分析方法對(duì)泥漿MWD遙傳信號(hào)處理的有效性。
[Abstract]:At the same time, it is necessary to transmit data from downhole to ground in real time. At present, measurement while drilling is widely used in the world. The circulating mud in the drilling string pipeline is used as the transmission carrier and the signal is transmitted by the mud pulse. Because of its advantages of easy installation and maintenance and low cost, it has become the most widely used MWD transmission mode. However, due to the serious attenuation effect of mud channel, obvious distortion of pulse signal, complicated working environment, various mechanical noise of drilling platform, especially pump noise, the spectrum energy is distributed in the pulse signal zone. The recognition and processing of the pulse signal have a very adverse effect. Therefore, in the process of mud MWD remote transmission signal, the effect of eliminating pump impulse interference will directly affect the transmission performance of the system. In this paper, the characteristics of mud channel, signal and noise are analyzed in detail, and the signal simulation model is established. On the basis of this, the methods of eliminating pump impulse interference are studied from single channel blind source separation and sparse component analysis, respectively, and their effectiveness is verified by simulation experiments. The main work of this paper is as follows: 1. The generation and transmission process of mud MWD remote transmission signal are briefly described. The characteristics of channel transmission, mud pulse signal and background noise are analyzed and studied. The characteristic pulse signal waveform and pump impulse interference model are established based on the experimental data. Used to generate different parameters of the simulation signal. 2. The method of blind source separation based on single channel is studied. The blind source separation algorithm based on maximum kurtosis based on Fast ICA is described in detail from the conventional blind source separation theory of multi-channel observation signals. Aiming at the problem of single channel blind source separation, the methods of constructing virtual multi-channel based on EEMD decomposition and sparse representation are designed, and their performance is simulated. For the mixed signals of characteristic pulse and mud pump impulse noise, the conclusion that fast ICA blind source separation based on DCT sparse representation decomposition is better than fast ICA blind source separation based on EEMD decomposition is obtained. The signal analysis method based on sparse component analysis (SAA) is studied. The theoretical model and solution steps of the sparse component analysis (SAA) method, which is generalized by morphological component analysis, is described in detail. The optimal selection method based on wavelet dictionary is discussed and designed. The algorithm of mud MWD remote transmission signal is optimized. The simulation results verify the effectiveness of sparse component analysis (SAA) method for mud MWD remote signal processing.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE92

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本文編號(hào)：2050069