[发明专利]钻井液连续压力波信号的泵压干扰消除方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油气钻井过程中的随钻测量/随钻测井上传信号的处理方法，特别涉及一种基于钻井液进行井下数据传输的钻井液连续压力波信号的泵压力干扰消除方法。

背景技术：

井下随钻测量/随钻测井（MWD/LWD）是一种在钻井过程中实时测量及传输井下信息的现代钻井辅助技术。钻井过程中，钻井液由地表通过钻柱被泵入井下，从钻头水眼喷出用于钻头的润滑和冷却并通过井壁与钻柱的环型空间向上返出井口，MWD/LWD工具安装在钻头上部的钻铤内，见附图1。在MWD/LWD工具中，安装在近钻头钻柱中的传感器获得测量数据并通过钻井液压力信息遥测系统传输到地面，信息遥测通过对钻柱内的钻井液压力进行调制及压力波在钻柱中的传播来传输井下随钻测量/随钻测井数据。压力信息遥测通常采用基带压力脉冲或连续压力波来传输井下信息，其中连续压力波具有比基带压力脉冲高得多的井下信息传输速率，是压力信息遥测技术的发展方向；连续压力波信号主要有钻井液压力差分相移键控（DPSK）信号和正交相移键控（QPSK）信号，信号频谱集中，具有频带传输的特点。钻井液压力信号自井底向地面传输及地面信号检测过程中会遇到很大的噪声与干扰，其中对信号影响最大的是钻井液泵产生的压力脉动干扰。钻井液泵产生的压力干扰与泵冲速率有关，包括基波和高次谐波，当钻井液泵各缸活塞存在密封问题造成工作的不平衡或泵处于非正常工作状态时，某些高次谐波的幅值会变得很大，尽管钻井液泵管路均安装有压力缓冲器或阻尼器，但钻井液泵产生的压力脉动仍可达到或超过地面立管检测到的井下钻井液压力信号强度，这些高次谐波会进入钻井液连续压力波信号的频带产生极大的干扰，使得信号的信噪比严重降低，从而影响井下随钻测量信号的提取。目前的钻井液压力信号检测主要采用一个压力传感器安装在地面立管处测量钻井液压力，采用的信号处理方法，如匹配滤波器法、自适应补偿法、小波分析法等主要针对传输速率较低的以基带方式传输的压力信号；而对于传输速率相对较高的钻井液连续压力波信号，由于信号具有频带传输特点，钻井液泵产生的压力干扰极易进入信号频带，上述井下钻井液压力信号的检测与处理方法均无法有效消除已进入信号频带的钻井液泵压力干扰影响。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是针对现有信号处理技术存在的缺陷，提供一种钻井液连续压力波信号中的泵压干扰消除方法。

本发明所要解决的技术问题按以下技术方案实现：

1.采用延迟差动检测法消除钻井液泵的泵压力干扰影响

在井口与钻井液泵之间的一段钻井液直管道上安装压力传感器A和压力传感器B，其中压力传感器A靠近井口，压力传感器B靠近钻井液泵，井下随钻测量数据通过调制钻井液压力转变为钻井液压力信号，以波动方式自井底通过钻柱传输到井口后首先到达压力传感器A，然后到达压力传感器B，两传感器接收到的压力信号均包含井下钻井液压力信号及钻井液泵产生的泵压力干扰；根据信号流向分析，泵压力干扰的传输方向与井下钻井液压力信号相反，因此压力传感器A接收到的井下钻井液压力信号将延迟到达压力传感器B，这段延迟的时间为钻井液压力波通过两个压力传感器之间距离的传输时间，而压力传感器B接收到的泵压力干扰将经过该段时间的延迟后到达压力传感器A；因此，A、B两个压力传感器接收到的信号可以表示为以下数学模型