钻井液连续压力波信号的延迟差动检测及信号重构

摘要

根据钻井泵产生的泵干扰与钻井液压力信号的传输路径分析,建立了信号延迟差动检测数学模型;根据检测管路的传输函数分析,建立了短距离直管路传输有限频带信号的理想低通滤波器数学模型;以数学分析为基础,分别在时域和频域研究了钻井液连续压力波信号的数学重构方法。基于无限冲击响应(IIR)理论,通过时域差分方程建立了信号重构数学模型;基于延迟差动检测信号的傅里叶正、逆变换建立了从频域实现信号重构的数学模型。通过频域重构数学模型的极点频率与信号传输延迟之间的理论关系,建立了压力传感器间距的约束条件,为传感器的合理布置提供了理论依据。理论计算与数值仿真表明,信号延迟差动检测方法可以有效地消除泵干扰的影响,通过时域和频域的数学模型均可实现钻井液压力相移键控信号的重构与恢复,信号的信噪比(SNR)大幅提高,在测量直管路长度符合压力传感器间距的约束条件下,两种重构方法均可获得满意的信号质量。