[发明专利]一种基于急动滤波的钻具轴向冲击信号滤除方法

说明书

本发明公开了一种基于急动滤波的钻具轴向冲击信号滤除方法。该方法不需要先验知识的干涉，钻进时先利用与钻具捷联的三轴加速度计Z轴采取钻具轴向加速度信号，求取采样信号的急动值，大幅度增大采样信号的幅值；再利用冲击加速度短时能量大的特点，定义急动尖峰值，并设置急动尖峰值条件，确定急动尖峰值个数。设置急动冲击阈值，使用阈值采样法(TVS‑threshold‑value sampling)筛除满足条件的急动冲击值，再使用能量插值法(EIP‑energy interpolation principle)恢复采样点数；最后通过相邻时刻运算得到钻具轴向滤除冲击加速度后的测量信号。

技术领域

本发明属于随钻测量领域，具体涉及一种基于急动滤波的钻具轴向冲击信号滤除方法。

背景技术

在现代随钻测量技术中需要及时准确的获取连续、动态的随钻姿态角，以实现对随钻轨迹的控制，而在惯性随钻测量系统中，采用加速度计数据解算随钻井斜姿态角的精度取决于钻具坐标系下的重力信号，但由于强噪声干扰存在，姿态测量时不能再将钻具坐标系下的重力信号近似为加速度计的测量值，所以需要有效提取钻具重力加速度信号，然而钻具钻进时常会遇到软硬交替的不同地质，导致钻具轴向重力加速度信号主要受到有害冲击加速度的影响，因此对捷联在钻具轴向的三轴加速度计Z轴测量信号进行冲击信号的滤除十分重要。

目前对测量信号处理的滤波算法有限幅滤波、中位值滤波、算数平均滤波，这些滤波算法没有针对性的使用对象，在工程领域有局限性；同时这些滤波算法都是以数据处理为基础，并没有考虑实际工程中被测对象的自身物理特性，使得滤波后的信号有有用信号能量的损失，导致处理后的测量信号有误差，在随钻测量过程中对钻具轴向加速度测量信号采用平滑滤波的处理方式，该滤波方法的效果取决于输入采样数据的个数N，而N值需要先验知识进行截取确定，所以在研究钻具轴向重力加速度信号提取时，对测量加速度信号的处理应该打破先验知识的束缚，结合被测对象的物理特性对实测信号进行滤波处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于急动滤波的钻具轴向冲击信号滤除方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于急动滤波钻具轴向冲击信号滤除的方法，步骤如下：

步骤1：设钻具轴向，即三轴加速度计Z轴测量的加速度信号采样时刻为t_(n)(n＝0,1,…N)，计算各个时刻的急动值j_k，并将所有的j_k值，记作N维列向量J_k；

步骤2：定义急动尖峰值为j_p，设置急动尖峰值个数为b并初始化为0；

步骤3：设置急动尖峰值存在条件，若满足条件，则返回步骤2执行b＝b+1指令，同时计算急动尖峰值，将所有的急动尖峰值j_p，记作b维列向量J_p；

步骤4：计算步骤1全部急动值的和计算步骤3全部急动尖峰值的和设置急动冲击阈值JIT；

步骤5：利用步骤4求得的急动冲击阈值，先采用阈值采样法(TVS-threshold-value sampling)删除j_k≥JIT的采样值，再采用能量插值法(EIP-energy interpolationprinciple)恢复采样点数；

步骤6：将步骤1～5得到的全部急动值，记作JF_k(N×1)，进行逆向积分运算得到钻具轴向各时刻不含冲击加速度的测量值，作为滤波后的钻具轴向测量信号。

本发明的有益效果是：

(1)在滤波过程中，摆脱人工先验知识的束缚，无需设定滤波器参数和滑动步长；

(2)考虑到了钻进时钻具轴向实际的工程物理特性，具有很强的针对性，解决了信号能量过多损失问题。

附图说明

图1是本发明一种基于急动滤波钻具轴向冲击信号滤除方法的流程示意图。