MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术的探究

2015年1月MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术的探究徐占超胜利油田钻井工程技术公司定向井公司摘要：石油被称为“工业的血液”，如今，石油在我们日常生活中扮演着越来越重要的作用，石油的应用越来越普遍，石油开采量大幅提高，对石油的开采技术要求也随之提高，其中主要是MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术。泥浆脉冲信号的提取和正确识别是无线随钻测量中的一项关键技术，它直接影响到石油开采的效率，本文就MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术进行探究分析。关键词：MWD；泥浆；脉冲信号；辨识；地面；适配技术；探究引言MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术的提高，可以提高石油开采的技术和石油开采的质量，这对于我们当今的生活都有非常重要的影响。因此，MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术的提高具有重要意义。一、MWD技术原理MWD技术是在钻井过程中对井下信息进行实时测量和传输技术的简称，其特点是在不中断钻头正常钻进的情况下获得钻头附近的地质信息，并将这些信息以无线信号的方式传输到地面；地面系统再对这些信号进行分析与处理，按照井下仪器匹配的编码方式进行译码，获取施工所需要的定向数据、地层特性和钻井参数等各种信息。二、MWD技术研究现状及面临的难题我国目前还处在引进和消化国外随钻测量技术的阶段，某些单位和研究机构已经成功研制出了具有各自特点的无线随钻测量系统，技术水平还是不够高。由于泥浆脉冲信号在钻柱内的传输会受到现场的各种条件的影响，安装在井口处的压力传感器检测到的泥浆脉冲信号的压力波中含有大量的噪音信号，这些噪音信号主要是由于井下各种机械的转动或者震动引起的，它们淹没了原始有用的脉冲信号；即使是没有经过噪声干扰的标准的泥浆脉冲波形，在经过长距离的传输或者由于泥浆本身的质量原因也会导致有用信号的大幅衰减。因此，从频率不固定的强噪声背景中检测出微弱的泥浆脉冲信号和提高泥浆脉冲信号的信噪比，就成为提高泥浆脉冲传输技术的关键。三、主要的研究内容泥浆脉冲信号的提取与识别设计到电子学、流体力学、振动学、信号识别理论及技术等不同学科领域，其主要研究内容包括泥浆脉冲信号传输机理分析，泥浆脉冲信号噪声研究，泥浆脉冲信号识别算法研究，地面信号采集箱设计与研制，地面解码软件的开发等。1.泥浆脉冲信号传输机理分析井下信号的传输是研究随钻测量和随钻测井技术的关键技术之一，也是研究随钻测量和随钻测井技术的难点。无线随钻测量中信息传输可以实现井下和地面信息之间的交换，是信息传输的重要通道。随钻测量、测井系统由井下控制器、各种井下参数测量仪器、随钻测量信息传输系统和地面信息接收、处理、显示系统组成。在泥浆脉冲系统中,虽然用泥浆流动作为动力，降低了开发成本，给井下发电设备提供动力来源的同时还具有携带岩屑的能力，能够帮助地面施工人员实时获取井下岩层的地质信息。但是，由于脉冲扩散、调速的限制和泥浆系统其他特性的局限性，使得数据的传输速度比较慢，数据传输率不高，传输信号易受噪声的影响。所以要提高泥脉冲信号传输的质量，就要提高泥脉冲传输方式对实际工况环境的适应能力。比如开展号的编码规则、信号在钻柱内的衰减等内容的高速泥浆脉冲信号传输技术的研究。2.泥浆脉冲信号去噪算法研究去噪主要是首先对信号的高频噪声进行消除，然后接着对低频噪声进行消除，进而极大可能的还原泥浆脉冲最真实的信号。这就要对泥浆脉冲信号去噪的算法进行研究。对原始泥浆脉冲信号进行了频谱特性的研究，分析出噪声和有用信号不同的频谱特性，分析出噪声信号的类型，建立比较完善的去噪算法和去噪流程，能对泥浆脉冲信号进行有效提取，为下一步的准确识别打下基础。进而对其中的噪音信号进行最大化的消除以最大化还原泥脉冲信号。3.泥脉冲地面适配系统设计由于井下测量脉冲信号是在钻头钻进的同时通过泥浆信道传递到地面上，在地面接收信号过程中中不可避免的掺杂了许多干扰信号，与原始信号相比已有所不同，因此我们就要想办法尽可能地将信号还原成原来的状态，同时还需要让计算机程序能够识别信号表示的意义，最终将获取的测量信息实时显示出来，这就是地面计算机软件所要实现的功能，而信号调理滤波和信号识别是软件的核心部分。这就需要提高地面适配技术中的滤波技术及信号识别度，开展高速泥浆脉冲信号提取和识别技术的研究，研究包括更加微弱的泥浆脉冲信号的提取，以及更快速更准确的泥浆脉冲识别算法。四、研究意义当今石油工业的发展面临着严峻的挑战，随着开发环境的持续恶化，油气资源品质越来越差，环境保护越来越严格，而石油质量要求越来越高，对石油开采技术的要求就越来越高。因此，提高MWD中泥浆脉冲信号的辨识和地面适配技术，对于石油的开采技术、开采质量、开采效率的提高都具有重要的意义，对石油工业的发展更是意义非凡。参考文献：[1]涂兵.MWD中泥浆脉冲信号辨识及地面适配技术研究[D].北京工业大学,2013.[2]涂兵,李德胜,林恩怀.基于聚类算法的MWD泥浆脉冲信号识别研究[J].传感技术学报,2012,08:1172-1176.[3]周强,赵宝忠,徐新纽,罗维,唐亮,孙鹏.带轨迹测量功能的PWD系统研制[J].新疆石油天然气,2010,04:38-41+118-119.技术管理技术管理110