CN107327292B - 一种随钻测井信号的编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种随钻测井信号的编码方法，采用7/5小波压缩算法和前向纠错编码技术；对测井数据进行剔除奇异值预处理，采用3δ准则；采用双正交条件构造方法构造小波，建立7/5滤波器组；基于7/5滤波器组构造小波尺度函数和小波函数，依据建立的7/5小波算法数学模型，对采集信号进行压缩处理，压缩后的数据采用前向纠错编码，纠错编码包括外编码、交织和内编码，外码和内码均采用BCH码，处理后的数据通过钻井液脉冲方式传输至地面，地面接收端采用Berlecamp迭代算法对BCH码译码，译码后进行解压缩恢复采集数据的真实物理值；优点为：本发明在传输效率和可靠性方面表现出显著效果，及时准确上传井下测量数据，提高了石油钻探测量的效率。

Description

一种随钻测井信号的编码方法
技术领域
本发明涉及石油钻井工程领域，尤其是涉及一种随钻测井信号的编码方法。
背景技术
目前，随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)系统已成为石油钻井工程领域不可或缺的一部分，井下数据的获取和传输，更是重中之重。在地质勘探中，为了能够确定出地层侧面倾角和倾斜方位角，必须连续测量井筒的倾角和倾斜方位角以及作为参考标志的井下仪器方位角。在进行从式钻井或打水平井时需要知道井身轨迹和钻头位置，以调整下一步的钻进方向。因此无论是完井之后或是在钻井过程中，高精度连续地井斜测量是必须的。无线随钻测井中脉冲信号编码技术对数据的传输速率和传输效率有很重要的影响，所以研究脉冲信号编码技术具有十分关键的意义。
随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)系统中，信号的编码和传输技术是无线随钻测井的关键技术之一，无线随钻测井信号的传输方式主要有电磁波和钻井液脉冲两种。电磁波在地层中传输时，信号严重衰减，只能以较低的频率发送信号，传输距离短，可靠性差。利用钻井液脉冲进行信息传输，可靠性好，可实现远距离传输，符合钻井实际情况。
然而，钻井液脉冲传输速率一般在0.5~3.0bit/s，随着随钻测量传感器种类越来越多，而且数据精度和准确性要求越来越高，随钻测量系统需要传至地面的数据量也越来越大，如何提高随钻测量信息传输能力和可靠性成为现代随钻测量技术的发展重点。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种随钻测井信号的编码方法。
本发明新的技术方案是：一种随钻测井信号的编码方法，采用7/5小波压缩算法和前向纠错编码技术处理实时采集的测井数据，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：测井数据预处理，对测井数据采用3δ准则进行剔除奇异值预处理，采用下式计算标准差δ：
Figure 399904DEST_PATH_IMAGE001
第二步：采用双正交条件构造方法构造小波，建立7/5滤波器组：
Figure 441809DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure 83137DEST_PATH_IMAGE003
为自由参数，
Figure 817875DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 613662DEST_PATH_IMAGE005
为分解和合成低通滤波器；
第三步：基于以上滤波器组构造小波尺度函数和小波函数：
Figure 158355DEST_PATH_IMAGE007
第四步：建立7/5小波算法数学模型：
Figure 63994DEST_PATH_IMAGE008
其中：
Figure 347077DEST_PATH_IMAGE009
为输入信号，
Figure 730785DEST_PATH_IMAGE010
=1/20，
Figure 216212DEST_PATH_IMAGE011
=5/11，
Figure 542020DEST_PATH_IMAGE012
=99/400，
Figure 63131DEST_PATH_IMAGE013
=10/11，
Figure 1262DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 658640DEST_PATH_IMAGE015
为原始信号分成的互不相交的子集；
第五步：依据7/5小波算法数学模型，对采集信号采用7/5小波压缩算法处理；然后，进行前向纠错编码，纠错编码包括外编码、交织和内编码，外码和内码采用BCH码，外码采用非本原（21,16）BCH码，内码采用本原（15,11）BCH码，交织采用的是矩阵交织，交织器大小是21*15位，交织深度是15位；
第六步：采集数据经上诉编码处理后，通过钻井液脉冲方式传输至地面，地面接收端采用Berlecamp迭代算法对BCH码译码，译码后进行解压缩恢复采集数据的真实物理值。
本发明的有益效果是：本发明在传输效率和可靠性方面表现出显著效果，及时准确上传井下测量数据，提高了石油钻探测量的效率。
附图说明
图1为本发明的编码流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种随钻测井信号的编码方法，采用7/5小波压缩算法和前向纠错编码技术处理实时采集的测井数据，包括以下步骤：
第一步：测井数据预处理，对测井数据采用3δ准则进行剔除奇异值预处理，采用下式计算标准差δ：
Figure 155349DEST_PATH_IMAGE001
第二步：采用双正交条件构造方法构造小波，建立7/5滤波器组：
Figure 163756DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure 702316DEST_PATH_IMAGE003
为自由参数，
Figure 479779DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 147390DEST_PATH_IMAGE005
为分解和合成低通滤波器；
第三步：基于以上滤波器组构造小波尺度函数和小波函数：
Figure 923027DEST_PATH_IMAGE007
第四步：建立7/5小波算法数学模型：
Figure 289417DEST_PATH_IMAGE008
其中：
Figure 800033DEST_PATH_IMAGE009
为输入信号，
Figure 527906DEST_PATH_IMAGE010
=1/20，
Figure 860798DEST_PATH_IMAGE011
=5/11，
Figure 596542DEST_PATH_IMAGE012
=99/400，
Figure 356687DEST_PATH_IMAGE013
=10/11，
Figure 312136DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 183140DEST_PATH_IMAGE015
为原始信号分成的互不相交的子集；
第五步：依据7/5小波算法数学模型，对采集信号采用7/5小波压缩算法处理；然后，进行前向纠错编码，纠错编码包括外编码、交织和内编码，外码和内码采用BCH码，外码采用非本原（21,16）BCH码，内码采用本原（15,11）BCH码，交织采用的是矩阵交织，交织器大小是21*15位，交织深度是15位；
第六步：采集数据经上诉编码处理后，通过钻井液脉冲方式传输至地面，地面接收端采用Berlecamp迭代算法对BCH码译码，译码后进行解压缩恢复采集数据的真实物理值。

Claims (1)

1.一种随钻测井信号的编码方法，采用7/5小波压缩算法和前向纠错编码技术处理实时采集的测井数据，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：测井数据预处理，对测井数据采用3δ准则进行剔除奇异值预处理，采用下式计算标准差δ：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中：M为测量采样次数，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为测量值；
第二步：采用双正交条件构造方法构造小波，建立7/5滤波器组：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为自由参数，k为z变换处理，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为分解和合成低通滤波器；
第三步：基于以上滤波器组构造小波尺度函数和小波函数：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中：
Figure 715862DEST_PATH_IMAGE016
为傅里叶变换系数；
第四步：建立7/5小波算法数学模型：
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
为输入信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE007A
=1/20，
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
=5/11，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
=99/400，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
=10/11，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为原始信号分成的互不相交的子集；
第五步：依据7/5小波算法数学模型，对采集信号采用7/5小波压缩算法处理；然后，进行前向纠错编码，纠错编码包括外编码、交织和内编码，外编码和内编码采用BCH码，外编码采用非本原（21,16）BCH码，内编码采用本原（15,11）BCH码，交织采用的是矩阵交织，交织器大小是21*15位，交织深度是15位；
第六步：采集数据经上述编码处理后，通过钻井液脉冲方式传输至地面，地面接收端采用Berlecamp迭代算法对BCH码译码，译码后进行解压缩恢复采集数据的真实物理值。
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