一種隨鉆測量信號的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隨鉆測量信號的處理方法，該方法包括：井下發(fā)送端按照設(shè)定的傳輸協(xié)議，將采集到的經(jīng)過二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法調(diào)制后的隨鉆測量信號以幀為單位發(fā)送至地面接收端；地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進(jìn)行采樣；根據(jù)設(shè)定傳輸協(xié)議，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步檢測以確定出采樣數(shù)據(jù)中的測量參數(shù)值序列的起始位置；根據(jù)測量參數(shù)值序列的起始位置，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行碼元判決以得到各個測量參數(shù)值。本發(fā)明方法通過對連續(xù)采集的二進(jìn)制相移鍵控信號進(jìn)行整體相關(guān)運算來計算測量參數(shù)值，由于與地面接收信號幅值無關(guān)，特別對EM-MWD系統(tǒng)，能夠提高隨鉆測量深度，從而增強EM-MWD對不同地層的適應(yīng)能力。
【專利說明】一種隨鉆測量信號的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于油田、礦山等行業(yè)的隨鉆測量領(lǐng)域，尤其涉及一種隨鉆測量信號的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，各種特殊鉆井技術(shù)，如定向井、水平井、欠平衡鉆井、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井和氣體鉆井等應(yīng)用越來越廣，在這些井的施工過程中，需要實時獲取各種詳細(xì)的井下工藝參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)。
[0003]在油氣勘探、開發(fā)鉆井中，目前應(yīng)用成熟的無線隨鉆測量系統(tǒng)主要有兩種，一種是鉆井液壓力脈沖式隨鉆測量(Measure While Drilling，簡稱MWD)，該方法將井下測量數(shù)據(jù)編碼后控制MWD的脈沖發(fā)生器動作，產(chǎn)生壓力波，地面設(shè)備連續(xù)檢測立管壓力的變化；另一種是電磁隨鉆測量，簡稱EM-MWD，該方法將來自測量系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)經(jīng)編碼調(diào)制和放大后，通過發(fā)射機發(fā)射出去，直接經(jīng)地層傳輸?shù)降孛妗?br> [0004]以上兩種隨鉆測量系統(tǒng)的井下測量信號傳輸?shù)降孛娼?jīng)調(diào)理、濾波后，波形如圖1所示。數(shù)據(jù)處理方法包括以下步驟:
[0005]( I)預(yù)設(shè)信號幅度門限值A(chǔ) ；
[0006](2)實測接收到的信號幅值A(chǔ)i，如果Ai ^ A，則Ai是有效脈沖；
[0007]( 3 )計算前后兩個脈沖之間的時間間隔Λ t，
[0008](4)根據(jù) Λ t 不同(Λ tp Λ t2)判定 O 或 I ; [0009](5)根據(jù)0、1序列計算出測量參數(shù)值。
[0010]但是，在鉆井施工過程中，井下儀器本身工作在高溫、沖擊、振動環(huán)境中，信號傳輸受多種因素影響，鉆井液性能、流體循環(huán)通道、泵壓波動等對MWD信號傳輸影響特別明顯，容易造成信號幅值忽高忽低，一旦信號幅度過低，達(dá)不到門限值，表現(xiàn)在檢測不到同步頭，造成有效信號丟失；EM-MWD信號傳輸雖然受上述因素影響較小，但受地層電阻率影響嚴(yán)重，隨著井深增加，地面接收到的信號幅值會越來越低。因此通過判斷信號幅值的方法檢測有效信號，往往會造成信號丟失，解碼不穩(wěn)定，誤碼率高。
[0011]因此，針對上述問題，亟需提供一種解決方案來解決上述問題，使得隨鉆測量信號解碼準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高、誤碼率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種能夠?qū)﹄S鉆測量信號解碼準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高和誤碼率低的隨鉆測量信號的處理方法。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種隨鉆測量信號的處理方法，該方法包括:井下發(fā)送端按照設(shè)定的傳輸協(xié)議，將采集到的經(jīng)過二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法調(diào)制后的隨鉆測量信號以幀為單位發(fā)送至地面接收端；所述地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進(jìn)行采樣；根據(jù)所述設(shè)定傳輸協(xié)議，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步檢測以確定出所述采樣數(shù)據(jù)中的測量參數(shù)值序列的起始位置；根據(jù)測量參數(shù)值序列的起始位置，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行碼元判決以得到各個測量參數(shù)值，其中，所述設(shè)定傳輸協(xié)議是包括預(yù)設(shè)的同步碼字和測量參數(shù)值序列的二進(jìn)制序列，所述測量參數(shù)值序列是包括所述多個測量參數(shù)值的二進(jìn)制序列和相應(yīng)校驗位的二進(jìn)制序列。
[0014]根據(jù)本發(fā)明又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，在所述地面接收端對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步檢測以檢測出所述采樣數(shù)據(jù)中的測量參數(shù)值序列的起始位置的步驟中，具體包括以下步驟:
[0015]步驟11，將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列Xli,并計算所述序列Xli的序列平均值$ ；
[0016]步驟12，從保存采樣數(shù)據(jù)的存儲區(qū)中按序讀取由第一設(shè)定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)組成的第一采樣數(shù)組yi，并計算得到所述第一采樣數(shù)組Ii的采樣平均值J7 ；
[0017]步驟13，根據(jù)所述幀同步波形的序列Xli和所述序列平均值$、以及所述第一采樣數(shù)組Ii和所述采樣平均值f以得到幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl ；
[0018]步驟14，將所述幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl與預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)門限值進(jìn)行比較，若所述幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl大于等于所述相關(guān)系數(shù)門限值，則確定所述第一采樣數(shù)組yi為所述同步碼字以確定測量參數(shù)值序列的起始位置，否則，返回所述步驟12中。
[0019]根據(jù)本發(fā)明又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，在將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列Xli的步驟中，具體包括以下步驟，
[0020]根據(jù)預(yù)設(shè)的每 周期采樣點數(shù)，分別對所述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法中的碼元O和I的波形進(jìn)行數(shù)字化處理；
[0021]根據(jù)處理后的碼元O的數(shù)字化波形和碼元I的數(shù)字化波形、以及碼元周期數(shù)，將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列x?。
[0022]根據(jù)本發(fā)明又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，利用以下公式來得到所述幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl，
【權(quán)利要求】
1.一種隨鉆測量信號的處理方法，包括: 井下發(fā)送端按照設(shè)定的傳輸協(xié)議，將采集到的經(jīng)過二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法調(diào)制后的隨鉆測量信號以幀為單位發(fā)送至地面接收端； 所述地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進(jìn)行采樣； 根據(jù)所述設(shè)定傳輸協(xié)議，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步檢測以確定出所述采樣數(shù)據(jù)中的測量參數(shù)值序列的起始位置； 根據(jù)測量參數(shù)值序列的起始位置，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行碼元判決以得到各個測量參數(shù)值，其中， 所述設(shè)定傳輸協(xié)議是包括預(yù)設(shè)的同步碼字和測量參數(shù)值序列的二進(jìn)制序列，所述測量參數(shù)值序列是包括所述多個測量參數(shù)值的二進(jìn)制序列和相應(yīng)校驗位的二進(jìn)制序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，在所述地面接收端對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行幀同步檢測以檢測出所述采樣數(shù)據(jù)中的測量參數(shù)值序列的起始位置的步驟中，具體包括以下步驟: 步驟11，將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列Xli，并計算所述序列Xli的序列平均值^; 步驟12，從保存采樣數(shù)據(jù)的存儲區(qū)中按序讀取由第一設(shè)定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)組成的第一采樣數(shù)組yi，并計 算得到所述第一采樣數(shù)組Ii的采樣平均值f; 步驟13，根據(jù)所述幀同步波形的序列Xli和所述序列平均值^、以及所述第一采樣數(shù)組Ii和所述采樣平均值7以得到幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl ； 步驟14，將所述幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl與預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)門限值進(jìn)行比較，若所述幀同步相關(guān)系數(shù)rxyl大于等于所述相關(guān)系數(shù)門限值，則確定所述第一采樣數(shù)組為所述同步碼字以確定測量參數(shù)值序列的起始位置，否則，返回所述步驟12中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，在將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列Xli的步驟中，具體包括以下步驟， 根據(jù)預(yù)設(shè)的每周期采樣點數(shù)，分別對所述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法中的碼元O和I的波形進(jìn)行數(shù)字化處理； 根據(jù)處理后的碼元O的數(shù)字化波形和碼元I的數(shù)字化波形、以及碼元周期數(shù)，將所述預(yù)設(shè)的同步碼字轉(zhuǎn)換為幀同步波形的序列Xli。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的處理方法，其特征在于，利用以下公式來得到所述幀同步相關(guān)系數(shù)1^，
?(χι,.=—j—1—1......................................................................................................................................— ?I ηη
I i=l?=1 其中，i表示序號，且n=HeadSizeXCpbXSpc,HeadSize表示所述預(yù)設(shè)的同步碼字的長度，Cpb表示所述碼元周期數(shù)，Spc表示每周期采樣點數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項所述的處理方法，其特征在于，在根據(jù)測量參數(shù)值序列的起始位置，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行碼元判決的步驟中，具體包括以下步驟: 步驟21，根據(jù)預(yù)設(shè)的每周期采樣點數(shù)，分別對所述二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制方法中的碼元O和1的波形進(jìn)行數(shù)字化處理； 步驟22，根據(jù)處理后的碼元O的數(shù)字化波形和碼元I的數(shù)字化波形中的任一數(shù)字化波形、碼元周期數(shù)以及每周期采樣點數(shù)來生成碼元同步波形的序列x2i,，并計算所述序列x2i，的序列平均值 步驟23，從保存采樣數(shù)據(jù)的存儲區(qū)中按序讀取除與同步碼字相對應(yīng)的第一采樣數(shù)組yi以外的多個由第二設(shè)定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)組成的第二采樣數(shù)組yi，; 步驟24，根據(jù)所述碼元同步波形的序列x2i,和所述序列平均值^、以及所述第二采樣數(shù)組yi，的采樣平均值7%分別計算每個yi;的碼元相關(guān)系數(shù)!.#; 步驟25，判斷所述碼元相關(guān)系數(shù)rxy2是否大于等于O，若判斷結(jié)果為是，則yi;所對應(yīng)的碼元為1，否則為O ; 步驟26，根據(jù)所述設(shè)定傳輸協(xié)議，判斷由每個yi;所對應(yīng)的碼元所組成的序列是否為一個完整的測量參數(shù)值的二進(jìn)制序列，若判斷結(jié)果為是，則計算該測量參數(shù)值，否則再從所述存儲區(qū)中按序讀取多個由第二設(shè)定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)組成的第二采樣數(shù)組yi;，并返回所述步驟24。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，利用以下公式來得到所述碼元相關(guān)系數(shù)rxy2:
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，通過以下步驟來計算計算所述測量參數(shù)值， 根據(jù)所述設(shè)定傳輸協(xié)議，對由每個yi’所對應(yīng)的碼元所組成的序列進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗，將校驗位從序列中去除以得到測量參數(shù)值序列； 將測量參數(shù)值序列轉(zhuǎn)化為量化值vbs ； 基于所述量化值Vbs和所述測量參數(shù)值的預(yù)設(shè)最大值和預(yù)設(shè)最小值來計算得到所述測量參數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其特征在于，利用以下公式來計算所述測量參數(shù)值:
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項所述的處理方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述設(shè)定傳輸協(xié)議，判斷是否得到所有的測量參數(shù)值，若判斷為是，則返回步驟.12，以獲取下一設(shè)定時間段的各個測量參數(shù)值，否則分別依次從所述存儲區(qū)中讀取多個由第二設(shè)定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)組成的第二采樣數(shù)組yi;，并返回所述步驟24，以獲取其他的測量參數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理方法，其特征在于，還包括: 所述地面接收端對接 收到的所述隨鉆測量信號進(jìn)行放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。
【文檔編號】E21B47/00GK103806892SQ201210451794
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】高炳堂, 楊春國, 宋朝暉, 孫連環(huán), 劉科滿, 陳曉暉, 王立雙 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院