一种随钻测量信号的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种随钻测量信号的处理方法，该方法包括：井下发送端按照设定的传输协议，将采集到的经过二进制相移键控调制方法调制后的随钻测量信号以帧为单位发送至地面接收端；地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行采样；根据设定传输协议，对采样数据进行帧同步检测以确定出采样数据中的测量参数值序列的起始位置；根据测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决以得到各个测量参数值。本发明专利技术方法通过对连续采集的二进制相移键控信号进行整体相关运算来计算测量参数值，由于与地面接收信号幅值无关，特别对EM-MWD系统，能够提高随钻测量深度，从而增强EM-MWD对不同地层的适应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于油田、矿山等行业的随钻测量领域，尤其涉及一种随钻测量信号的处理方法。
技术介绍
随着钻井技术的发展，各种特殊钻井技术，如定向井、水平井、欠平衡钻井、地质导向钻井和气体钻井等应用越来越广，在这些井的施工过程中，需要实时获取各种详细的井下工艺参数和地质参数。在油气勘探、开发钻井中，目前应用成熟的无线随钻测量系统主要有两种，一种是钻井液压力脉冲式随钻测量（Measure While Drilling，简称MWD），该方法将井下测量数据编码后控制MWD的脉冲发生器动作，产生压力波，地面设备连续检测立管压力的变化；另一种是电磁随钻测量，简称EM-MWD，该方法将来自测量系统的测量数据经编码调制和放大后，通过发射机发射出去，直接经地层传输到地面。以上两种随钻测量系统的井下测量信号传输到地面经调理、滤波后，波形如图1所示。数据处理方法包括以下步骤：（1）预设信号幅度门限值A；（2）实测接收到的信号幅值Ai，如果Ai≥A，则Ai是有效脉冲；（3）计算前后两个脉冲之间的时间间隔Δt，（4）根据Δt不同（Δt1、Δt2）判定0或1；（5）根据0、1序列计算出测量参数值。但是，在钻井施工过程中，井下仪器本身工作在高温、冲击、振动环境中，信号传输受多种因素影响，钻井液性能、流体循环通道、泵压波动等对MWD信号传输影响特别明显，容易造成信号幅值忽高忽低，一旦信号幅度过低，达不到门限值，表现在检测不到同步头，造成有效信号丢失；EM-MWD信号传输虽然受上述因素影响较小，但受地层电阻率影响严重，随着井深增加，地面接收到的信号幅值会越来越低。因此通过判断信号幅值的方法检测有效信号，往往会造成信号丢失，解码不稳定，误码率高。因此，针对上述问题，亟需提供一种解决方案来解决上述问题，使得随钻测量信号解码准确、稳定性高、误码率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够对随钻测量信号解码准确、稳定性高和误码率低的随钻测量信号的处理方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种随钻测量信号的处理方法，该方法包括：井下发送端按照设定的传输协议，将采集到的经过二进制相移键控调制方法调制后的随钻测量信号以帧为单位发送至地面接收端；所述地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行采样；根据所述设定传输协议，对采样数据进行帧同步检测以确定出所述采样数据中的测量参数值序列的起始位置；根据测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决以得到各个测量参数值，其中，所述设定传输协议是包括预设的同步码字和测量参数值序列的二进制序列，所述测量参数值序列是包括所述多个测量参数值的二进制序列和相应校验位的二进制序列。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，在所述地面接收端对采样数据进行帧同步检测以检测出所述采样数据中的测量参数值序列的起始位置的步骤中，具体包括以下步骤：步骤11，将所述预设的同步码字转换为帧同步波形的序列x1i，并计算所述序列x1i的序列平均值步骤12，从保存采样数据的存储区中按序读取由第一设定数量的采样数据组成的第一采样数组yi，并计算得到所述第一采样数组yi的采样平均值步骤13，根据所述帧同步波形的序列x1i和所述序列平均值以及所述第一采样数组yi和所述采样平均值以得到帧同步相关系数rxy1；步骤14，将所述帧同步相关系数rxy1与预设的相关系数门限值进行比较，若所述帧同步相关系数rxy1大于等于所述相关系数门限值，则确定所述第一采样数组yi为所述同步码字以确定测量参数值序列的起始位置，否则，返回所述步骤12中。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，在将所述预设的同步码字转换为帧同步波形的序列x1i的步骤中，具体包括以下步骤，根据预设的每周期采样点数，分别对所述二进制相移键控调制方法中的码元0和1的波形进行数字化处理；根据处理后的码元0的数字化波形和码元1的数字化波形、以及码元周期数，将所述预设的同步码字转换为帧同步波形的序列x1i。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，利用以下公式来得到所述帧同步相关系数rxy1，rxy1=Σi=1n(x1i-x‾1)(yi-y‾)Σi=1n(x1i-x‾1)2Σi=1n(yi-y‾)2]]>其中，i表示序号，且n=HeadSize×Cpb×Spc，HeadSize表示所述预设的同步码字的长度，Cpb表示所述码元周期数，Spc表示每周期采样点数。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，在根据测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决的步骤中，具体包括以下步骤：步骤21，根据预设的每周期采样点数，分别对所述二进制相移键控调制方法中的码元0和1的波形进行数字化处理；步骤22，根据处理后的码元0的数字化波形和码元1的数字化波形中的任一数字化波形、码元周期数以及每周期采样点数来生成码元同步波形的序列x2i′，并计算所述序列x2i'的序列平均值步骤23，从保存采样数据的存储区中按序读取除与同步码字相对应的第一采样数组yi以外的多个由第二设定数量的采样数据组成的第二采样数组yi'；步骤24，根据所述码元同步波形的序列x2i′和所述序列平均值以及所述第二采样数组yi'的采样平均值分别计算每个yi′的码元相关系数rxy2；步骤25，判断所述码元相关系数rxy2是否大于等于0，若判断结果为是，则yi′所对应的码元为1，否则为0；步骤26，根据所述设定传输协议，判断由每个yi′所对应的码元所组成的序列是否为一个完整的测量参数值的二进制序列，若判断结果为是，则计算该测量参数值，否则再从所述存储区中按序读取多个由第二设定数量的采样数据组成的第二采样数组yi′，并返回所述步骤24。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，利用以下公式来得到所述码元相关系数rxy2：其中，i'表示序号，且n1=Cpb×Spc，Cpb表示所述码元周期数，Spc表示每周期采样点数。根据本专利技术又一方面的随钻测量信号的处理方法，通过以下步骤来计算计算所述测量参数值，根据所述设定传输协议，对由每个yi'所对应的码元所组成的序列进行数据校验，将校验位从序列中去除以得到测量参数值序列；将测量参数值序列转化为量化值vbs；基于所述量化值vbs和所述测量参数值的预设最大值和预设最小值来计算得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻测量信号的处理方法，包括：井下发送端按照设定的传输协议，将采集到的经过二进制相移键控调制方法调制后的随钻测量信号以帧为单位发送至地面接收端；所述地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行采样；根据所述设定传输协议，对采样数据进行帧同步检测以确定出所述采样数据中的测量参数值序列的起始位置；根据测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决以得到各个测量参数值，其中，所述设定传输协议是包括预设的同步码字和测量参数值序列的二进制序列，所述测量参数值序列是包括所述多个测量参数值的二进制序列和相应校验位的二进制序列。

【技术特征摘要】
1.一种随钻测量信号的处理方法，包括：
井下发送端按照设定的传输协议，将采集到的经过二进制相移键控调制
方法调制后的随钻测量信号以帧为单位发送至地面接收端；
所述地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行采样；
根据所述设定传输协议，对采样数据进行帧同步检测以确定出所述采样
数据中的测量参数值序列的起始位置；
根据测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决以得到各个
测量参数值，其中，
所述设定传输协议是包括预设的同步码字和测量参数值序列的二进制
序列，所述测量参数值序列是包括所述多个测量参数值的二进制序列和相应
校验位的二进制序列。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述地面接收端
对采样数据进行帧同步检测以检测出所述采样数据中的测量参数值序列的
起始位置的步骤中，具体包括以下步骤：
步骤11，将所述预设的同步码字转换为帧同步波形的序列x1i，并计算
所述序列x1i的序列平均值步骤12，从保存采样数据的存储区中按序读取由第一设定数量的采样数
据组成的第一采样数组yi，并计算得到所述第一采样数组yi的采样平均值步骤13，根据所述帧同步波形的序列x1i和所述序列平均值以及所
述第一采样数组yi和所述采样平均值以得到帧同步相关系数rxy1；
步骤14，将所述帧同步相关系数rxy1与预设的相关系数门限值进行比较，
若所述帧同步相关系数rxy1大于等于所述相关系数门限值，则确定所述第一
采样数组yi为所述同步码字以确定测量参数值序列的起始位置，否则，返回
所述步骤12中。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，在将所述预设的同

\t步码字转换为帧同步波形的序列x1i的步骤中，具体包括以下步骤，
根据预设的每周期采样点数，分别对所述二进制相移键控调制方法中的
码元0和1的波形进行数字化处理；
根据处理后的码元0的数字化波形和码元1的数字化波形、以及码元周
期数，将所述预设的同步码字转换为帧同步波形的序列x1i。
4.根据权利要求2或3所述的处理方法，其特征在于，利用以下公式
来得到所述帧同步相关系数rxy1，
rxy1=Σi=1n(x1i-x‾1)(yi-y‾)Σi=1n(x1i-x‾1)2Σi=1n(yi-y‾)2]]>其中，i表示序号，且n=HeadSize×Cpb×Spc，HeadSize表示所述预设
的同步码字的长度，Cpb表示所述码元周期数，Spc表示每周期采样点数。
5.根据权利要求2至4任一项所述的处理方法，其特征在于，在根据
测量参数值序列的起始位置，对采样数据进行码元判决的步骤中，具体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炳堂，杨春国，宋朝晖，孙连环，刘科满，陈晓晖，王立双，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：