MWD頻帶傳輸鉆井液壓力信號的相關(guān)檢測與解調(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)用于國外的隨鉆測量(MWD)系統(tǒng),其數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)高于國內(nèi)的MWD系統(tǒng),目前國內(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(chǎn)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?yán)孟嚓P(guān)分

2、析的方法,從兩個傳感器的互相關(guān)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(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信號與泵干擾的互相關(guān)系數(shù)項、泵干擾的自相關(guān)系數(shù)項及DPSK信號的自相關(guān)系數(shù)項。計算結(jié)果表明,由于無法從兩路信號的互相關(guān)運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的處理。
　　 通過改變信號檢測與處理方法,采用數(shù)字延時差動檢測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)壓力波信號的恢復(fù)模型,分別在時域和頻域?qū)π盘栠M(jìn)行時域恢復(fù)。其中頻域恢復(fù)直接采用傅里葉逆變換,時域恢復(fù)則基于無限沖擊響應(yīng)(ⅡR)理論建立時域差分方程,以特殊的數(shù)字低通濾波方式實現(xiàn)信號恢復(fù)。數(shù)學(xué)分析表明,頻域恢復(fù)方法會產(chǎn)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(fù)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(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)壓力波信號的頻帶遠(yuǎn)離極點頻率,從而保證了信號的正?；謴?fù),同時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,時域恢復(fù)法與頻域恢復(fù)法均可實現(xiàn)DPSK信號的正?；謴?fù),且頻域恢復(fù)法的效果要優(yōu)于時域法,但時域恢復(fù)法相對頻域法在數(shù)學(xué)運算上要簡單。
　　 最后,研究了鉆井液壓力DPSK信號的解調(diào)方法并對誤碼率進(jìn)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(diào)運算及鉆井液壓力DPSK信號模型的