MWD頻帶傳輸鉆井液壓力信號的相關檢測與解調方法研究.pdf

1、鉆井液連續(xù)壓力波井下信息傳輸技術目前廣泛應用于國外的隨鉆測量(MWD)系統(tǒng),其數據傳輸速率遠高于國內的MWD系統(tǒng),目前國內仍處于研究過程中,但應用前景很大。鉆井液壓力信號通過鉆柱自井底向地面?zhèn)鬏敿暗孛嫘盘枡z測過程中會遇到很大的噪聲與干擾,使得信號的信噪比極低,信號處理非常困難,其中對信號影響最大的是地面泥漿泵產生的壓力波動干擾。
　　 本文從分析泥漿泵干擾與井下鉆井液壓力信號的傳輸方向入手,建立了雙傳感器檢測模型,嘗試利用相關分

2、析的方法,從兩個傳感器的互相關運算中提取出鉆井液壓力差分相移鍵控(DPSK)信號的相位信息。首先根據泵干擾的特征建立泵干擾的諧波表達式;然后根據相關分析得到了DPSK信號與泵干擾的互相關系數項、泵干擾的自相關系數項及DPSK信號的自相關系數項。計算結果表明,由于無法從兩路信號的互相關運算中消除泵干擾影響,采用相關系數分析的方法不適于井下上傳信號的處理。
　　 通過改變信號檢測與處理方法,采用數字延時差動檢測法可以消除泵干擾的影響

3、。以數學分析為基礎得到了鉆井液連續(xù)壓力波信號的恢復模型,分別在時域和頻域對信號進行時域恢復。其中頻域恢復直接采用傅里葉逆變換,時域恢復則基于無限沖擊響應(ⅡR)理論建立時域差分方程,以特殊的數字低通濾波方式實現信號恢復。數學分析表明,頻域恢復方法會產生極點,且極點在傅里葉變換中可能會與傅里葉變換頻率點重合而成為極大極點,對信號的恢復不利。通過理論分析,建立了極點頻率與信號延時之間的理論關系及兩傳感器之間距離的約束條件,基于該約束條件通過

4、合理的距離確定可以使鉆井液連續(xù)壓力波信號的頻帶遠離極點頻率,從而保證了信號的正常恢復,同時為壓力傳感器的布置安裝提供了理論指導。經過數值仿真,時域恢復法與頻域恢復法均可實現DPSK信號的正常恢復,且頻域恢復法的效果要優(yōu)于時域法,但時域恢復法相對頻域法在數學運算上要簡單。
　　 最后,研究了鉆井液壓力DPSK信號的解調方法并對誤碼率進行了理論分析?；阢@井液壓力DPSK信號的建模理論,通過相干解調運算及鉆井液壓力DPSK信號模型的