基于卡尔曼滤波的钻井液脉冲信号处理方法.pdf

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1、石油机械2015年第43卷第4期CHINAPETROLEUMMACHINERY一39一钻井技术与装备基于卡尔曼滤波的钻井液脉冲信号处理方法张中伟孙峰(中石化胜利石油S-程有限公司钻井工艺研究院)摘要：影响信号处理及信号解码的最大问题是噪声干扰，有效的信号处理方法能够提高接收信号分析处理的正确性及可靠性。为此，提出了一种基于卡尔曼滤波的钻井液脉冲信号处理方法。首先根据钻井泵噪声与泵冲之间的关系，求出泵噪声的谐波频率及对应的幅值相位，实现泵噪声的重构，从而实现了泵噪声的去除。对于去除泵噪声后的信号，其余的噪声可以作为加性噪声来处理，进而采用卡尔曼滤波方法实现信号的实时滤波

2、。试验结果表明，泵噪声是钻井液脉冲信号的主要干扰源，对于钻井液脉冲信号的滤波，所提出的卡尔曼滤波方法实用且有效。关键词：卡尔曼滤波；钻井液；脉冲信号；信号处理；泵噪声中图分类号：TE249文献标识码：Adoi：10．16082／j．cnki．issn．1001—4578．2015．04．009MudPulseSignalProcessingMethodBasedonKalmanFilteringZhangZhongweiSunFeng(DrillingTechnologyResearchInstituteofShengliPetroleumEngineeringCo．

3、，Ltd．，SINOPEC)Abstract：Noisedisturbanceisthebiggestproblemwhichaffectssignalprocessingandsignaldeco-ding．Effectivesignalprocessingmethodcanimprovecorrectnessandreliabilityofreceivedsignalanalysisandpro—cessing．Therefore，aKalmanfilter-basedmudpulsesignalprocessingmethodisgiven．Therelatio

4、nshipbetweendrillingpumpnoiseandpumpstrokeisusedforcalculatingharmonicfrequencyofpumpnoiseandcorrespondingamplitudeandphasetoachievepumpnoisereconstruction，thusremovingpumpnoises．Forthesignalwithoutpumpnoise，othernoisescanbetakenasaddednoiseforprocessingandthenKalmanfiltermethodisusedto

5、a．chievereal—timefiltering．TestresultsshowthatthepumpnoiseisprimarydisturbancesourceofmudpulsesignalsandtheproposedKalmanfiltermethodispracticalandeffectiveforfilteringofmudpulsesignals．Keywords：Kalmanfilter；mud；pulsesignal；signalprocessing；pumpnoise理及信号解码的最大问题是噪声干扰，有效的信号0引言处理方法能够提高接收信号

6、分析处理的正确性及可靠性。MWD／LWD系统中一个重要问题是如何将井对钻井液脉冲信号的处理是随钻测量及随钻测下钻井数据传输到地面上，目前应用最广泛的数据井中的关键技术和研究热点，目前最常用的处理方传输方式是钻井液脉冲法¨j。在钻井作业中，钻法是低通滤波、相关滤波、小波包去噪和自适应滤井泵将钻井液泵人钻杆，并经钻杆底部的钻井液脉波等方法，这些方法将具有周期性特征的泵噪冲发生器产生压力信号，该压力信号沿着钻柱中钻声等同于加性噪声进行处理。将泵噪声独立出来，井液柱向上传播至地面。通常是在立管上安装压力采用频谱分析的方法直接去除。去除泵噪声后的信传感器接收该信号，并将其传送到

7、信号处理器，通号所包含的噪声近似看作为加性噪声或白噪声，采过信号处理及解码得到井下实时信息。影响信号处用卡尔曼滤波方法实现信号的进一步处理，最后通基金项目：中国石油化工集团公司科技攻关项目“捷联式旋转导向系统完善及应用技术研究”(JP14017)的部分研究内容。