一種隨鉆測量信號的處理方法技術

本發明專利技術公開了一種隨鉆測量信號的處理方法，該方法包括：井下發送端按照設定的傳輸協議，將采集到的經過二進制相移鍵控調制方法調制后的隨鉆測量信號以幀為單位發送至地面接收端；地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進行采樣；根據設定傳輸協議，對采樣數據進行幀同步檢測以確定出采樣數據中的測量參數值序列的起始位置；根據測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決以得到各個測量參數值。本發明專利技術方法通過對連續采集的二進制相移鍵控信號進行整體相關運算來計算測量參數值，由于與地面接收信號幅值無關，特別對EM-MWD系統，能夠提高隨鉆測量深度，從而增強EM-MWD對不同地層的適應能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于油田、礦山等行業的隨鉆測量領域，尤其涉及一種隨鉆測量信號的處理方法。
技術介紹
隨著鉆井技術的發展，各種特殊鉆井技術，如定向井、水平井、欠平衡鉆井、地質導向鉆井和氣體鉆井等應用越來越廣，在這些井的施工過程中，需要實時獲取各種詳細的井下工藝參數和地質參數。在油氣勘探、開發鉆井中，目前應用成熟的無線隨鉆測量系統主要有兩種，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據編碼后控制MWD的脈沖發生器動作，產生壓力波，地面設備連續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的測量數據經編碼調制和放大后，通過發射機發射出去，直接經地層傳輸到地面。以上兩種隨鉆測量系統的井下測量信號傳輸到地面經調理、濾波后，波形如圖1所示。數據處理方法包括以下步驟：（1）預設信號幅度門限值A；（2）實測接收到的信號幅值Ai，如果Ai≥A，則Ai是有效脈沖；（3）計算前后兩個脈沖之間的時間間隔Δt，（4）根據Δt不同（Δt1、Δt2）判定0或1；（5）根據0、1序列計算出測量參數值。但是，在鉆井施工過程中，井下儀器本身工作在高溫、沖擊、振動環境中，信號傳輸受多種因素影響，鉆井液性能、流體循環通道、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，達不到門限值，表現在檢測不到同步頭，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，解碼不穩定，誤碼率高。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確、穩定性高、誤碼率低。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題之一是需要提供一種能夠對隨鉆測量信號解碼準確、穩定性高和誤碼率低的隨鉆測量信號的處理方法。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種隨鉆測量信號的處理方法，該方法包括：井下發送端按照設定的傳輸協議，將采集到的經過二進制相移鍵控調制方法調制后的隨鉆測量信號以幀為單位發送至地面接收端；所述地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進行采樣；根據所述設定傳輸協議，對采樣數據進行幀同步檢測以確定出所述采樣數據中的測量參數值序列的起始位置；根據測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決以得到各個測量參數值，其中，所述設定傳輸協議是包括預設的同步碼字和測量參數值序列的二進制序列，所述測量參數值序列是包括所述多個測量參數值的二進制序列和相應校驗位的二進制序列。根據本專利技術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據進行幀同步檢測以檢測出所述采樣數據中的測量參數值序列的起始位置的步驟中，具體包括以下步驟：步驟11，將所述預設的同步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i，并計算所述序列x1i的序列平均值步驟12，從保存采樣數據的存儲區中按序讀取由第一設定數量的采樣數據組成的第一采樣數組yi，并計算得到所述第一采樣數組yi的采樣平均值步驟13，根據所述幀同步波形的序列x1i和所述序列平均值以及所述第一采樣數組yi和所述采樣平均值以得到幀同步相關系數rxy1；步驟14，將所述幀同步相關系數rxy1與預設的相關系數門限值進行比較，若所述幀同步相關系數rxy1大于等于所述相關系數門限值，則確定所述第一采樣數組yi為所述同步碼字以確定測量參數值序列的起始位置，否則，返回所述步驟12中。根據本專利技術又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，在將所述預設的同步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i的步驟中，具體包括以下步驟，根據預設的每周期采樣點數，分別對所述二進制相移鍵控調制方法中的碼元0和1的波形進行數字化處理；根據處理后的碼元0的數字化波形和碼元1的數字化波形、以及碼元周期數，將所述預設的同步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i。根據本專利技術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系數rxy1，rxy1=Σi=1n(x1i-x‾1)(yi-y‾)Σi=1n(x1i-x‾1)2Σi=1n(yi-y‾)2]]>其中，i表示序號，且n=HeadSize×Cpb×Spc，HeadSize表示所述預設的同步碼字的長度，Cpb表示所述碼元周期數，Spc表示每周期采樣點數。根據本專利技術又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，在根據測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決的步驟中，具體包括以下步驟：步驟21，根據預設的每周期采樣點數，分別對所述二進制相移鍵控調制方法中的碼元0和1的波形進行數字化處理；步驟22，根據處理后的碼元0的數字化波形和碼元1的數字化波形中的任一數字化波形、碼元周期數以及每周期采樣點數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，從保存采樣數據的存儲區中按序讀取除與同步碼字相對應的第一采樣數組yi以外的多個由第二設定數量的采樣數據組成的第二采樣數組yi'；步驟24，根據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組yi'的采樣平均值分別計算每個yi′的碼元相關系數rxy2；步驟25，判斷所述碼元相關系數rxy2是否大于等于0，若判斷結果為是，則yi′所對應的碼元為1，否則為0；步驟26，根據所述設定傳輸協議，判斷由每個yi′所對應的碼元所組成的序列是否為一個完整的測量參數值的二進制序列，若判斷結果為是，則計算該測量參數值，否則再從所述存儲區中按序讀取多個由第二設定數量的采樣數據組成的第二采樣數組yi′，并返回所述步驟24。根據本專利技術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碼元相關系數rxy2：其中，i'表示序號，且n1=Cpb×Spc，Cpb表示所述碼元周期數，Spc表示每周期采樣點數。根據本專利技術又一方面的隨鉆測量信號的處理方法，通過以下步驟來計算計算所述測量參數值，根據所述設定傳輸協議，對由每個yi'所對應的碼元所組成的序列進行數據校驗，將校驗位從序列中去除以得到測量參數值序列；將測量參數值序列轉化為量化值vbs；基于所述量化值vbs和所述測量參數值的預設最大值和預設最小值來計算得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隨鉆測量信號的處理方法，包括：井下發送端按照設定的傳輸協議，將采集到的經過二進制相移鍵控調制方法調制后的隨鉆測量信號以幀為單位發送至地面接收端；所述地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進行采樣；根據所述設定傳輸協議，對采樣數據進行幀同步檢測以確定出所述采樣數據中的測量參數值序列的起始位置；根據測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決以得到各個測量參數值，其中，所述設定傳輸協議是包括預設的同步碼字和測量參數值序列的二進制序列，所述測量參數值序列是包括所述多個測量參數值的二進制序列和相應校驗位的二進制序列。

【技術特征摘要】
1.一種隨鉆測量信號的處理方法，包括：
井下發送端按照設定的傳輸協議，將采集到的經過二進制相移鍵控調制
方法調制后的隨鉆測量信號以幀為單位發送至地面接收端；
所述地面接收端對接收到的所述隨鉆測量信號進行采樣；
根據所述設定傳輸協議，對采樣數據進行幀同步檢測以確定出所述采樣
數據中的測量參數值序列的起始位置；
根據測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決以得到各個
測量參數值，其中，
所述設定傳輸協議是包括預設的同步碼字和測量參數值序列的二進制
序列，所述測量參數值序列是包括所述多個測量參數值的二進制序列和相應
校驗位的二進制序列。
2.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，在所述地面接收端
對采樣數據進行幀同步檢測以檢測出所述采樣數據中的測量參數值序列的
起始位置的步驟中，具體包括以下步驟：
步驟11，將所述預設的同步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i，并計算
所述序列x1i的序列平均值步驟12，從保存采樣數據的存儲區中按序讀取由第一設定數量的采樣數
據組成的第一采樣數組yi，并計算得到所述第一采樣數組yi的采樣平均值步驟13，根據所述幀同步波形的序列x1i和所述序列平均值以及所
述第一采樣數組yi和所述采樣平均值以得到幀同步相關系數rxy1；
步驟14，將所述幀同步相關系數rxy1與預設的相關系數門限值進行比較，
若所述幀同步相關系數rxy1大于等于所述相關系數門限值，則確定所述第一
采樣數組yi為所述同步碼字以確定測量參數值序列的起始位置，否則，返回
所述步驟12中。
3.根據權利要求2所述的處理方法，其特征在于，在將所述預設的同

\t步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i的步驟中，具體包括以下步驟，
根據預設的每周期采樣點數，分別對所述二進制相移鍵控調制方法中的
碼元0和1的波形進行數字化處理；
根據處理后的碼元0的數字化波形和碼元1的數字化波形、以及碼元周
期數，將所述預設的同步碼字轉換為幀同步波形的序列x1i。
4.根據權利要求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系數rxy1，
rxy1=Σi=1n(x1i-x‾1)(yi-y‾)Σi=1n(x1i-x‾1)2Σi=1n(yi-y‾)2]]>其中，i表示序號，且n=HeadSize×Cpb×Spc，HeadSize表示所述預設
的同步碼字的長度，Cpb表示所述碼元周期數，Spc表示每周期采樣點數。
5.根據權利要求2至4任一項所述的處理方法，其特征在于，在根據
測量參數值序列的起始位置，對采樣數據進行碼元判決的步驟中，具體包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高炳堂，楊春國，宋朝暉，孫連環，劉科滿，陳曉暉，王立雙，
申請(專利權)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研究院，
類型：發明
國別省市：