CN103806892B - 一种随钻测量信号的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

一种随钻测量信号的处理方法
技术领域
本发明涉及用于油田、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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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，本发明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。
根据本发明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。
根据本发明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。
根据本发明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，
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。
根据本发明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。
根据本发明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。
根据本发明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到所述测量参数值。
根据本发明又一方面的随钻测量信号的处理方法，利用以下公式来计算所述测量参数值：
其中，v_max表示测量参数值的预设最大值；v_min表示测量参数值的预设最小值；n2表示测量参数值序列的数据位数。
根据本发明又一方面的随钻测量信号的处理方法，还包括：根据所述设定传输协议，判断是否得到所有的测量参数值，若判断为是，则返回步骤12，以获取下一设定时间段的各个测量参数值，否则分别依次从所述存储区中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，以获取其他的测量参数值。
根据本发明又一方面的随钻测量信号的处理方法，还包括：所述地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行放大、滤波和模数转换处理。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明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即利用相关系数进行信号同步检测、码元判决，来计算测量参数值，而使得本发明方法与地面接收信号幅值无关，通过对采集信号进行整体相关运算，根据计算的相关系数检测有效信号，使得在解码时解码稳定，误码率低。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。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据现有技术的解码原理示意图；
图2是根据本发明实施例的随钻测量信号的地面处理方法的解码原理示意图；
图3是根据本发明实施例的随钻测量信号的地面处理方法的流程示意图；
图4（A）和图4（B）分别是根据本发明实施例的帧同步检测的流程示意图和码元判决的流程示意图；
图5（A）和图5（B）分别是根据本发明实施例的码元0波形数字化示意图和码元1波形数字化示意图；
图6是根据本发明实施例的帧同步信号示意图；
图7是根据本发明实施例的码元同步信号示意图；
图8是根据本发明实施例的数据传输协议示意图；
图9、图10是根据本发明实施例的XXX1井应用时的解码示意图，其中图9为开始解码示意图，图10为结束解码示意图；
图11是根据本发明实施例的XXX2井加载中继器应用时的解码示意图；
图12是根据本发明实施例的XXX3井加载中继器应用时的解码示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图2是根据本发明实施例的随钻测量信号的地面处理方法的解码原理示意图，图3是根据本发明实施例的随钻测量信号的地面处理方法的流程示意图，下面参考图2和3，详细说明本实施例的各个步骤。
步骤S110，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（简称BPSK）调制后的随钻测量信号以帧为单位发送至地面接收端。
需要说明的是，在BPSK调制中，一个周期为T的正弦波形代表了一个码元。在本发明实施例中，为了提高抗干扰能力，设定多个周期的正弦波形来代表一个码元。
对于BPSK调制，只有两个码元值0和1，即用0（角度）表示二进制0，π表示二进制1。其正弦信号表达式为
s0(t)=Acos(ω0t)
s1(t)=-Acos(ω0t)
其中，s0(t)表示二进制0；s1(t)表示二进制1；A表示信号振幅；ω0表示信号角频率；t表示时间。
在本实施例中，为了提高抗干扰能力，可设置为2～7个周期数的正弦波形来代表一个码元，具体如图2所示。
由于井下发射机的工作环境恶劣，采用BPSK调制，其电路结构简单，软件实现容易，可提高发射机的可靠性和稳定性。
井下发送端将随钻测量信号以帧为单位进行发送，在本实施例中，设定的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，测量参数值序列是包括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。可以为以下模式：帧同步（Header）+测量参数值序列。协议中的帧同步，是由一系列二进制0和1组成的同步码字。测量参数值序列是多个参数的测量值按一定格式转换成的0、1序列，包括参数值和校验位。
举例而言，传输协议可以为：同步码字+井斜角（数据位11+校验位3）+方位角（数据位10+校验位3）+工具面角（数据位10+校验位3）+温度（数据位8+校验位3）+磁场（数据位11+校验位3）+重力（数据位11+校验位3）。
步骤S120，地面接收端对随钻测量信号进行调理。
具体地，通过地面接收天线接收调制后的信号，然后将该信号发送至信号调理装置，对其进行放大、滤波和A/D转换。
步骤S130，地面接收端对调理后的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。
具体地，对采样数据进行帧同步检测以实现对接收到的有效信号的识别，检索出同步码字，并正确检测到数据流的起始位置。
图4（A）是根据本发明实施例的帧同步检测的流程示意图，下面参考图4（A）详细说明对采样数据进行帧同步检测的过程。
步骤11，预先设置用于对信号进行帧同步检测和码元判决的相关信息。
具体地，预设相关系数门限值rt、码元周期数Cpb、每周期采样数Spc、每周期采样点数Spb、采样缓冲区sampleList、同步码字X(i)和当前解码状态。
步骤12，将预设的同步码字X(i)转换为帧同步波形的序列x1i，并计算序列x1i的序列平均值
具体地，首先根据预设的根据每周期采样点数Spc，分别对二进制相移键控调制方法中的将码元0和1的波形进行数字化处理。
可以利用如下表达式在0和1的波形上抽取一定数量的数值，以对码元0和1的波形进行数字化：
Δθ=2π/Spc
s0(i)=Acos(Δθ*i)
s1(i)=-Acos(Δθ*i)
i＝0....Spc-1
其中，s0(i)和s1(i)分别表示0和1；A表示信号振幅，i表示序号，i=0…Spc-1。
图5（A）、图5（B）分别是码元0波形数字化示意图和码元1波形数字化示意图，图中的点为采样点。
然后，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，将同步码字转换为帧同步波形的序列x1i。
具体地，以数字化s0和s1为基础，根据码元0和1的周期数Cpb和同步码字X(i)，产生帧同步波形x1i。
更具体地，设HeadStr[]为同步码字，HeadSize为其长度，ZeroWave[]为码元0的数字化值，OneWave[]为码元1的数字化值。
（1）j=0…HeadSize-1，index=0；
（2）判断HeadStr[j]的值，如果为0，则执行（3），否则执行（4）；
（3）x1[index+k]=ZeroWave[k]。此处k=0....Spc-1，然后转（5）；
（4）x1[index+k]=OneWave[k]。此处k=0....Spc-1，然后转（5）；
（5）index=index+Spc。
对每一个j，连续执行（2）、（3）、（4）、（5）Cpb次。
此步骤为三重循环，可以用C语言程序描述如下：
通过以上步骤获得的帧同步波形x1i可如图6所示。
最后，利用如下表达式计算x1i的平均值
步骤13，对信号进行采样，将采样后的数据值存储至存储区（采样缓冲区）中。
具体地，启动信号采样，每采集Spb个点（1位）的数据，保存到采样缓冲区sampleList的尾部，这样保证最近的采样数据在sampleList的后面。如果sampleList中的数据超过其长度，则将最前面的Spb个数据删除。
步骤14，从保存采样数据的采样缓冲区中按序读取由第一设定数量采样数据组成的第一采样数据串yi，并计算得到所述第一采样数据串yi的采样平均值
需要说明的是，设y[]为计算用的保存采样数据的数组，由于当前设置的当前解码状态时帧同步检测，则读取数据时需要从后到前的从sampleList读取HeadSize×Cpb×Spc个数据到y[]中，在下一次读取HeadSize×Cpb×Spc个数据时，需要将前一次的数组y[]去除，然后再从采样缓冲区从后到前读取有一组HeadSize×Cpb×Spc个数据到y[]中，作为新的一组数据。
步骤15，根据帧同步波形的序列x1i和序列平均值以及第一采样数组yi和采样平均值以得到帧同步相关系数rxy1。然后，将帧同步相关系数rxy1与预设的相关系数门限值进行比较，若帧同步相关系数rxy1大于等于相关系数门限值，则确定第一采样数组yi为同步码字以确定测量参数值序列的起始位置，否则，返回步骤14中。
具体地，设rxy1为帧同步相关系数，通过计算x1i与yi的相关系数，判定信号是否同步。如果接收机没有与信号达到帧同步，相关运算的值会比较小即rxy＜rt；如果接收机达到帧同步，除了检测错误会降低相关性外，相关性应近乎于理想状态即rxy≥rt。
利用以下公式来得到所述帧同步相关系数rxy1：
其中，i表示序号，n=0…HeadSize×Cpb×Spc-1;表示采样信号算术平均值，
如果|rxy|＜rt，则返回步骤4，重新读取HeadSize×Cpb×Spc个数据，利用上述表达式继续计算下一个rxy1。
如果|rxy|≥rt，接收到一帧信号，确定接收到的信号即yi为同步码字（可以利用步骤140来进行码元判决得到），然后进入步骤S140以得到各个测量参数值。
通过上述帧同步检测的步骤，能够对接收到的有效信号进行识别，检索出同步码字，并能够正确检测到数据流的起始位置，使得在进行码元判决时，能够实现准确解码，提高解码的可靠性。
步骤S140，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。
具体地，对信号进行码元判决，以检测出测量参数值的数据序列，然后根据设定传输协议中每个测量参数在数据流中的顺序和数据位数，计算出测量参数值。
图4（B）是根据本发明实施例的码元判决的流程示意图，下面参考图4（B）来详细说明对有效数据进行码元判决的过程：
步骤21，根据预设的每周期采样点数，分别对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。本步骤同上述步骤12的相应处理过程，在此不再赘述。
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
在具体实施中，x2i'序列的生成，可任意选取0和1数字化中的一个，在本发明实施例中，选择码元1的数字化值生成x2i′。
具体地，以数字化s1为基础，根据Cpb和Spc，产生码元同步波形x2i。
更具体地，包括以下步骤：
（1）令j=0…Cpb-1，index=0。
（2）令k=0…Spc-1。
（3）x2[index+k]=OneWave[k]
（4）index=index+Spc，转到（1）。
用c语言程序可以描述为：
通过上述步骤，可以得到如图7所示的图形。然后，利用如下表达式计算x2i平均值
步骤22，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采样数据组成的第二采样数组yi′。
需要说明的是，设y[]为计算用的保存采样数据的数组，由于当前设置的当前解码状态时码元判决，则读取数据时需要从后到前的从sampleList读取除与同步码字相对应的采样数据外的Cpb×Spc个数据到y[]中。
步骤24，根据码元同步波形的序列x2i'和序列平均值以及第二采样数组yi'的采样平均值分别计算每个yi'的码元相关系数rxy2；
具体地，将接收到的信号yi′与已知的码元同步波形x2i进行相关运算，检测出接收到的是码元0的波形还是码元1的波形，进行非0即1判决，具体可以利用以下表达式来计算：
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。
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。即，如果上式中的rxy2≥0，则接收到的是1，否则为0。
步骤26，根据设定传输协议，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，否则再从存储区中按序读取多个由第二设定数量采样数据组成的第二采样数组yi′，并返回步骤24。
根据传输协议，通过码元判决所生成对应测量参数值的数据序列bs，并判断（根据参数的数据位数进行判断）是否为一个测量参数的完整bs。如果是则计算数据序列相对应的测量参数值，否则返回步骤24读取Cpb×Spc个采样数据。继续计算下一个rxy2。
通过以下步骤来计算测量参数值：
首先，根据设定传输协议，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。
然后，将测量参数值序列转化为量化值vbs；
最后，基于量化值vbs和测量参数值的预设最大值和预设最小值来计算得到测量参数值。
可以利用以下公式来计算测量参数值：
其中，v_max表示测量参数值的预设最大值；v_min表示测量参数值的预设最小值；n2表示测量参数值序列的数据位数。
需要说明的是，每个待测量的参数预先都被设定最大值和最小值，例如井斜角的最小值为0，最大值为180；方位角的最小值为0，最大值为360。
步骤S150，根据设定传输协议，判断是否得到所有的测量参数值，若判断为是，则返回步骤12，以获取下一设定时间段的各个测量参数值，否则分别依次从存储区中读取多个由第二设定数量采样数据组成的第二采样数组yi′，并返回步骤24，以获取其他的测量参数值。
需要说明的是，在随钻测量过程中，需要实时监测井眼轨迹信息，如井斜角、方位角等，因此，井下发射机要连续不断地向地面发送这些数据。每帧数据之间有一定的时间间隔（一般在10秒左右），如图8所示的多帧数据传输。
本发明实施例的随钻测量信号地面处理方法，通过连续计算已知参考信号和实际接收信号的相关系数，计算结果与地面接收信号幅值无关。如果接收机没有与信号达到帧同步，相关系数的值会比较小；如果接收机达到帧同步，相关性近乎于理想状态。因此，使用该方法进行信号同步和码元判决，随钻测量信号地面解码准确，稳定性高，误码率低。特别适合应用于电磁随钻测量系统，以提高信号传输深度。
为了进一步说明本发明实施例，下面详细说明一个示例。
（1）有关参数设置
载波频率Fc=10Hz
相关系数门限值rt=0.85
码元周期数Cpb=3
每周期采样数Spc=10
每位采样数Spb=Cpb×Spc=30
采样缓冲区sampleList=1200
同步码字X(i)=0101110011
传输协议：同步码字+井斜角（数据位11+校验位3）+方位角（数据位10+校验位3）+工具面角（数据位10+校验位3）+温度（数据位8+校验位3）+磁场（数据位11+校验位3）+重力（数据位11+校验位3）
（2）码元0和1波形数字化
（3）帧同步波形x1i数字化，其中，均值
序号 值 序号 值 序号 值 序号 值
0 951.0565163 75 -951.056516 150 -951.056516 225 -951.0565163
1 587.7852523 76 -587.785252 151 -587.785252 226 -587.7852523
2 0 77 0 152 0 227 0
3 -587.7852523 78 587.7852523 153 587.7852523 228 587.7852523
4 -951.0565163 79 951.0565163 154 951.0565163 229 951.0565163
5 -951.0565163 80 951.0565163 155 951.0565163 230 951.0565163
6 -587.7852523 81 587.7852523 156 587.7852523 231 587.7852523
7 0 82 0 157 0 232 0
8 587.7852523 83 -587.785252 158 -587.785252 233 -587.7852523
9 951.0565163 84 -951.056516 159 -951.056516 234 -951.0565163
10 951.0565163 85 -951.056516 160 -951.056516 235 -951.0565163
11 587.7852523 86 -587.785252 161 -587.785252 236 -587.7852523
12 0 87 0 162 0 237 0
13 -587.7852523 88 587.7852523 163 587.7852523 238 587.7852523
14 -951.0565163 89 951.0565163 164 951.0565163 239 951.0565163
15 -951.0565163 90 -951.056516 165 951.0565163 240 -951.0565163
16 -587.7852523 91 -587.785252 166 587.7852523 241 -587.7852523
17 0 92 0 167 0 242 0
18 587.7852523 93 587.7852523 168 -587.785252 243 587.7852523
19 951.0565163 94 951.0565163 169 -951.056516 244 951.0565163
20 951.0565163 95 951.0565163 170 -951.056516 245 951.0565163
21 587.7852523 96 587.7852523 171 -587.785252 246 587.7852523
22 0 97 0 172 0 247 0
23 -587.7852523 98 -587.785252 173 587.7852523 248 -587.7852523
24 -951.0565163 99 -951.056516 174 951.0565163 249 -951.0565163
25 -951.0565163 100 -951.056516 175 951.0565163 250 -951.0565163
26 -587.7852523 101 -587.785252 176 587.7852523 251 -587.7852523
27 0 102 0 177 0 252 0
28 587.7852523 103 587.7852523 178 -587.785252 253 587.7852523
29 951.0565163 104 951.0565163 179 -951.056516 254 951.0565163
30 -951.0565163 105 951.0565163 180 951.0565163 255 951.0565163
31 -587.7852523 106 587.7852523 181 587.7852523 256 587.7852523
32 0 107 0 182 0 257 0
33 587.7852523 108 -587.785252 183 -587.785252 258 -587.7852523
34 951.0565163 109 -951.056516 184 -951.056516 259 -951.0565163
35 951.0565163 110 -951.056516 185 -951.056516 260 -951.0565163
36 587.7852523 111 -587.785252 186 -587.785252 261 -587.7852523
37 0 112 0 187 0 262 0
38 -587.7852523 113 587.7852523 188 587.7852523 263 587.7852523
39 -951.0565163 114 951.0565163 189 951.0565163 264 951.0565163
40 -951.0565163 115 951.0565163 190 951.0565163 265 951.0565163
41 -587.7852523 116 587.7852523 191 587.7852523 266 587.7852523
42 0 117 0 192 0 267 0
43 587.7852523 118 -587.785252 193 -587.785252 268 -587.7852523
44 951.0565163 119 -951.056516 194 -951.056516 269 -951.0565163
45 951.0565163 120 -951.056516 195 -951.056516 270 -951.0565163
46 587.7852523 121 -587.785252 196 -587.785252 271 -587.7852523
47 0 122 0 197 0 272 0
48 -587.7852523 123 587.7852523 198 587.7852523 273 587.7852523
49 -951.0565163 124 951.0565163 199 951.0565163 274 951.0565163
50 -951.0565163 125 951.0565163 200 951.0565163 275 951.0565163
51 -587.7852523 126 587.7852523 201 587.7852523 276 587.7852523
52 0 127 0 202 0 277 0
53 587.7852523 128 -587.785252 203 -587.785252 278 -587.7852523
54 951.0565163 129 -951.056516 204 -951.056516 279 -951.0565163
55 951.0565163 130 -951.056516 205 -951.056516 280 -951.0565163
56 587.7852523 131 -587.785252 206 -587.785252 281 -587.7852523
57 0 132 0 207 0 282 0
58 -587.7852523 133 587.7852523 208 587.7852523 283 587.7852523
59 -951.0565163 134 951.0565163 209 951.0565163 284 951.0565163
60 951.0565163 135 951.0565163 210 951.0565163 285 951.0565163
61 587.7852523 136 587.7852523 211 587.7852523 286 587.7852523
62 0 137 0 212 0 287 0
63 -587.7852523 138 -587.785252 213 -587.785252 288 -587.7852523
64 -951.0565163 139 -951.056516 214 -951.056516 289 -951.0565163
65 -951.0565163 140 -951.056516 215 -951.056516 290 -951.0565163
66 -587.7852523 141 -587.785252 216 -587.785252 291 -587.7852523
67 0 142 0 217 0 292 0
68 587.7852523 143 587.7852523 218 587.7852523 293 587.7852523
69 951.0565163 144 951.0565163 219 951.0565163 294 951.0565163
70 951.0565163 145 951.0565163 220 951.0565163 295 951.0565163
71 587.7852523 146 587.7852523 221 587.7852523 296 587.7852523
72 0 147 0 222 0 297 0
73 -587.7852523 148 -587.785252 223 -587.785252 298 -587.7852523
74 -951.0565163 149 -951.056516 224 -951.056516 299 -951.0565163
（4）码元同步波形x2i数字化，其中均值
序号 值 序号 值
0 -951.0565163 15 951.0565163
1 -587.7852523 16 587.7852523
2 0 17 0
3 587.7852523 18 -587.7852523
4 951.0565163 19 -951.0565163
5 951.0565163 20 -951.0565163
6 587.7852523 21 -587.7852523
7 0 22 0
8 -587.7852523 23 587.7852523
9 -951.0565163 24 951.0565163
10 -951.0565163 25 951.0565163
11 -587.7852523 26 587.7852523
12 0 27 0
13 587.7852523 28 -587.7852523
14 951.0565163 29 -951.0565163
（5）帧同步检测
每采集30个数据，触发信号同步检测，进行相关系数计算。
首先将本次采集的30个数据填充到采样缓冲区sampleList的尾部，这样保证最近的采样数据在sampleList的后面。如果sampleList中的数据超过1200，则将最前面的30个数据删除。
每次采集的是一个码元的30个波形数据，在进行相关系数计算时，需要从采样缓冲区中取300个数据是对整个帧同步波形数据进行相关运算从而达到同步。这也是将采集数据填充到sampleList中的原因，只有sampleList中保存了足够的数据时，才能检测到同步。
当信号到来时，无法保证采样数据中的第一个点正好是有效信号的起始点，多数情况下信号到来时采集的数据的前面部分是噪声，后面才是有效信号，即一次采集的30个采样数据中可能包含一部分噪声信号。因此，每当采集30个数据进行帧同步检测时，最多要进行30次相关运算。每次运算时，采用的sampleList中的采样数据是不同的，通过一个指针指向起始点。确定帧同步后，指针指向的就是帧同步的起始点。从该起点开始，进行码元同步检测同步检测，检索出帧同步码字，同时找到测量参数的数据信息的起始点。
（6）码元同步检测
帧同步完成后，根据数据信息起始点计算出在sampleList中的偏移量，因需要等待下一次采集30个数据后，才能进行数据检测，这时sampleList已发生了变化，最新采集的30个数据追加到sampleList尾部，相当于数据信息起始点前移了。
从数据信息起始点开始，在sampleList中取30个数据进行相关运算，进行0或1判决，生成数据序列bs。
（7）对bs进行校验，去掉校验位，计算测量参数值。
（8）图9、图10、图11、图12为实测解码情况。
本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

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，该步骤具体包括以下步骤：
步骤11，将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。
3.根据权利要求1或2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，
r x y 1 = Σ i = 1 n ( x 1 i - x ‾ 1 ) ( y i - y ‾ ) Σ i = 1 n ( x 1 i - x ‾ 1 ) 2 Σ i = 1 n ( y i - 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。
4.根据权利要求1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。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，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到所述测量参数值。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，利用以下公式来计算所述测量参数值：
v a l u e = v b s ( v _ m a x - v _ m i n ) 2 n 2 + v _ m i n
其中，v_max表示测量参数值的预设最大值；v_min表示测量参数值的预设最小值；n2表示测量参数值序列的数据位数。
8.根据权利要求4至7任一项所述的处理方法，其特征在于，还包括：
根据所述设定传输协议，判断是否得到所有的测量参数值，若判断为是，则返回步骤12，以获取下一设定时间段的各个测量参数值，否则分别依次从所述存储区中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，以获取其他的测量参数值。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，还包括：
所述地面接收端对接收到的所述随钻测量信号进行放大、滤波和模数转换处理。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105178948B (zh) * 2015-08-20 2018-12-18 电子科技大学 随钻信号无线电磁传输中继器
CN112761625B (zh) * 2020-12-18 2021-09-28 中国科学院地质与地球物理研究所 随钻测量系统的同步方法
CN115788415B (zh) * 2022-11-11 2024-05-07 抚顺中煤科工检测中心有限公司 一种随钻测量仪器低频电磁波信号通讯的编码设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101525997A (zh) * 2008-03-06 2009-09-09 中国石油化工股份有限公司 一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置及其发射方法
CN101525998A (zh) * 2008-03-06 2009-09-09 中国石油化工股份有限公司 一种电磁随钻测量系统的地面信号接收装置及其接收方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6957708B2 (en) * 2003-07-08 2005-10-25 Baker Hughes Incorporated Electrical imaging in conductive and non-conductive mud
US7735579B2 (en) * 2005-09-12 2010-06-15 Teledrift, Inc. Measurement while drilling apparatus and method of using the same
US9588250B2 (en) * 2010-04-14 2017-03-07 Baker Hughes Incorporated Three-coil system with short nonconductive inserts for transient MWD resistivity measurements

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101525997A (zh) * 2008-03-06 2009-09-09 中国石油化工股份有限公司 一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置及其发射方法
CN101525998A (zh) * 2008-03-06 2009-09-09 中国石油化工股份有限公司 一种电磁随钻测量系统的地面信号接收装置及其接收方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CEM-1型电磁波随钻测量系统的研制与应用;刘科满等;《石油机械》;20120228;第40卷(第2期);论文第1部分"CEM-1型MWD系统结构和工作原理"至第2部分"关键技术" *

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