高楊 藥春暉 李琳 鮑凱凱 孫偉

摘 要：基于泥漿脈沖測(cè)井的復(fù)雜噪聲環(huán)境，本文提出了一種寬帶線性調(diào)頻信號(hào)，通過(guò)匹配濾波算法，實(shí)現(xiàn)泥漿脈沖信號(hào)的降噪處理，提高信噪比和測(cè)井分辨率。

關(guān)鍵詞：線性調(diào)頻；匹配濾波；泥漿脈沖測(cè)井；信噪比

1 緒論

在傳統(tǒng)無(wú)線隨鉆測(cè)井中，采用單頻連續(xù)波信號(hào)和數(shù)字相敏檢波技術(shù)提取幅度比和相位差作為測(cè)井響應(yīng)，通過(guò)周期時(shí)域累積降低高斯白噪聲，從而提高信噪比。然而，相關(guān)噪聲由信號(hào)本身產(chǎn)生，所以，抑制相關(guān)噪聲對(duì)于提高信噪比更為重要。本文通過(guò)線性調(diào)頻對(duì)泥漿脈沖信號(hào)進(jìn)行降噪處理，使用線性調(diào)頻連續(xù)波作為發(fā)送信號(hào)，通過(guò)匹配濾波處理實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的脈沖壓縮，最終提高信噪比。

3 仿真分析

通過(guò)數(shù)字相敏檢波算法，將線性調(diào)頻信號(hào)和單頻信號(hào)兩種情況的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)幅度比計(jì)算得出的視電導(dǎo)率如右圖所示。

（a）無(wú)噪聲環(huán)境；（b）噪聲環(huán)境下的原始結(jié)果；

（c）白噪聲環(huán)境下單頻信號(hào)和線性調(diào)頻信號(hào)的處理結(jié)果；

（d）相關(guān)噪聲環(huán)境下單頻信號(hào)和線性調(diào)頻信號(hào)的處理結(jié)果。

上圖中，“Orignal”代表直接計(jì)算單頻信號(hào)的幅度比和相位差；“Singlef”代表對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行周期時(shí)域累積；“Linearf”代表對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理。通過(guò)這三種方式，仿真得到視電導(dǎo)率，同實(shí)際地層電導(dǎo)率（“true”）進(jìn)行對(duì)比。分析圖1（a），無(wú)噪聲時(shí)，三種視電導(dǎo)率基本相同；分析圖1（b），直接采用單頻信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，測(cè)井響應(yīng)被噪聲干擾嚴(yán)重，無(wú)法區(qū)分真實(shí)地層。

為了提高信噪比和測(cè)井曲線的分辨率，在白噪聲和相關(guān)噪聲情況下，分別采用基于單頻信號(hào)的周期時(shí)域累積算法和基于線性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波算法進(jìn)行對(duì)比仿真，結(jié)果如圖1（c）和1（d）所示。白噪聲環(huán)境下，通過(guò)對(duì)隨機(jī)噪聲的有效處理，兩條測(cè)井曲線基本相同。而在相關(guān)噪聲環(huán)境下，只有線性調(diào)頻信號(hào)能夠獲得有效的測(cè)井曲線。相關(guān)噪聲由信號(hào)產(chǎn)生，由此決定了相關(guān)噪聲的幅度和帶寬。單頻信號(hào)通常是一種窄帶信號(hào)，帶寬可忽略，噪聲的時(shí)域波形與信號(hào)基本相同，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)累積后的信號(hào)能量和噪聲能量在同一量級(jí)。而本文中的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)通過(guò)匹配濾波算法實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，信號(hào)能量集中在中心頻率，信噪比顯著提高。因此，線性調(diào)頻信號(hào)具有有效的抗噪聲效果。

4 總結(jié)

本文提出一種新的泥漿脈沖信號(hào)處理技術(shù)，將線性調(diào)頻連續(xù)波作為測(cè)井信號(hào)，結(jié)合匹配濾波處理，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的脈沖壓縮。通過(guò)仿真分析證明，對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)井技術(shù)，信噪比、測(cè)井曲線分辨率以至于泥漿脈沖測(cè)井的地層評(píng)價(jià)能力都得到了明顯提高，對(duì)于油藏開發(fā)的最大化具有重要意義。

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