MWD頻帶傳輸鉆井液壓力信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)與解調(diào)方法研究.pdf

1、鉆井液連續(xù)壓力波井下信息傳輸技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于國(guó)外的隨鉆測(cè)量(MWD)系統(tǒng),其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)的MWD系統(tǒng),目前國(guó)內(nèi)仍處于研究過程中,但應(yīng)用前景很大。鉆井液壓力信號(hào)通過鉆柱自井底向地面?zhèn)鬏敿暗孛嫘盘?hào)檢測(cè)過程中會(huì)遇到很大的噪聲與干擾,使得信號(hào)的信噪比極低,信號(hào)處理非常困難,其中對(duì)信號(hào)影響最大的是地面泥漿泵產(chǎn)生的壓力波動(dòng)干擾。
　　 本文從分析泥漿泵干擾與井下鉆井液壓力信號(hào)的傳輸方向入手,建立了雙傳感器檢測(cè)模型,嘗試?yán)孟嚓P(guān)分

2、析的方法,從兩個(gè)傳感器的互相關(guān)運(yùn)算中提取出鉆井液壓力差分相移鍵控(DPSK)信號(hào)的相位信息。首先根據(jù)泵干擾的特征建立泵干擾的諧波表達(dá)式;然后根據(jù)相關(guān)分析得到了DPSK信號(hào)與泵干擾的互相關(guān)系數(shù)項(xiàng)、泵干擾的自相關(guān)系數(shù)項(xiàng)及DPSK信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)項(xiàng)。計(jì)算結(jié)果表明,由于無法從兩路信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算中消除泵干擾影響,采用相關(guān)系數(shù)分析的方法不適于井下上傳信號(hào)的處理。
　　 通過改變信號(hào)檢測(cè)與處理方法,采用數(shù)字延時(shí)差動(dòng)檢測(cè)法可以消除泵干擾的影響

3、。以數(shù)學(xué)分析為基礎(chǔ)得到了鉆井液連續(xù)壓力波信號(hào)的恢復(fù)模型,分別在時(shí)域和頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行時(shí)域恢復(fù)。其中頻域恢復(fù)直接采用傅里葉逆變換,時(shí)域恢復(fù)則基于無限沖擊響應(yīng)(ⅡR)理論建立時(shí)域差分方程,以特殊的數(shù)字低通濾波方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)恢復(fù)。數(shù)學(xué)分析表明,頻域恢復(fù)方法會(huì)產(chǎn)生極點(diǎn),且極點(diǎn)在傅里葉變換中可能會(huì)與傅里葉變換頻率點(diǎn)重合而成為極大極點(diǎn),對(duì)信號(hào)的恢復(fù)不利。通過理論分析,建立了極點(diǎn)頻率與信號(hào)延時(shí)之間的理論關(guān)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(hào)的頻帶遠(yuǎn)離極點(diǎn)頻率,從而保證了信號(hào)的正?；謴?fù),同時(shí)為壓力傳感器的布置安裝提供了理論指導(dǎo)。經(jīng)過數(shù)值仿真,時(shí)域恢復(fù)法與頻域恢復(fù)法均可實(shí)現(xiàn)DPSK信號(hào)的正常恢復(fù),且頻域恢復(fù)法的效果要優(yōu)于時(shí)域法,但時(shí)域恢復(fù)法相對(duì)頻域法在數(shù)學(xué)運(yùn)算上要簡(jiǎn)單。
　　 最后,研究了鉆井液壓力DPSK信號(hào)的解調(diào)方法并對(duì)誤碼率進(jìn)行了理論分析?；阢@井液壓力DPSK信號(hào)的建模理論,通過相干解調(diào)運(yùn)算及鉆井液壓力DPSK信號(hào)模型的