石油測井數據采集中調制噪聲的應用研究

王向鵬 馬蓓 張榮

(成都理工大學地球物理學院,四川成都 610059)

石油測井數據采集中調制噪聲的應用研究

王向鵬 馬蓓 張榮

(成都理工大學地球物理學院,四川成都 610059)

石油測井數據質量的好壞直接影響著石油工程的后期決策,石油測井儀器在使用過程中存在著一些困難,影響著石油測井數據的質量。本文在分析石油測井儀器使用過程中的困難的基礎上,介紹了幾種增強石油測井數據質量的常用技術,并詳細說明了調制噪聲在石油測井數據采集中的具體應用方法,有效地提高石油測井數據的質量,降低噪聲對其質量的影響程度。

石油測井 數據采集 調制噪聲

1 引言

石油測井技術的不斷發展，對測井數據的質量要求也越來越高，但當前石油測井儀器存在著兩大問題：第一，石油測井儀器測量的數據存在系統的誤差，第二，噪聲混雜在數據傳輸過程中，對數據質量會造成不良影響。此外，深井測井儀所處的工作環境相對較為惡劣，溫度非常高，且對A/D轉換器轉換時間的要求較高，深井測井數據的采集工作更為困難。因此，為提高石油測井數據的精度，應從以上兩個方面著手。精確度較高的石油測井數據，對石油工程后期的工作有重要的意義，也啟示著石油工作者本期石油工程中可能存在的問題及危險，便于石油工作者能夠考慮石油工程的各方面情況，促進后期石油工程進度的順利開展。

石油測井數據對后期石油工程影響巨大，因此在實際工作過程中，石油工程工作者也對加強石油測井數據質量采取了濾波技術、抗干擾處理方法、軟件技術及關注電源供電問題等常用方法，本文基于常用技術，主要探討石油測井數據采集中調制噪聲的應用，以降低石油測井數據采集過程中噪聲對數據質量造成的不良影響。通過利用噪聲調制技術，降低了噪聲對石油測井數據采集的干擾，解決了當前石油測井儀器存在的問題，同時，利用石油測井數據采集過程中難以避免的噪聲調制，大大降低石油測井數據采集工作中的成本問題。

增強石油測井數據采集的質量，提高石油測井數據采集的精度，有利于加強對深井技術狀況的監督，及時發現其中存在的問題，以有充分的時間和技術來解決將要發生的問題，同時，通過及時對石油測井數據進行采集，可以有效地探測石油層的發掘潛力，對石油開采的后期工作有一定的預測及指導作用。石油測井數據中有效數據的比例的提高，一方面需要靠常用的增強石油測井數據采集中的技術，另一方面，要反其道而行之，利用噪聲調制降低噪聲干擾，提高總信號頻率。

2 增強石油測井數據采集質量的常用技術

在提高石油測井數據質量的過程中，常用的方法包括濾波技術、抗干擾處理方法、軟件技術及關注電源供電問題等。

濾波技術是指在測井數據從井下儀途經電纜之后，其數據質量會有所降低，因此對針對不同的信號進行不同的信號調理。其中必須進行的便是數字濾波，主要有算術平均值法、超值濾波法、比較取舍法、滑動算術平均法、競賽評分法以及一階低通濾波法等方法，在選擇濾波技術選擇時，要根據其數據的誤差分布情況確定，確定其分布規律，選取與分布規律相適應的濾波技術。

抗干擾處理技術是指根據數據傳輸過程中干擾產生的原因，對不同的來源及原因進行抗干擾處理的方法。首先，在電路的設置方面，要注意遵循信號的傳播方向，考慮指令的實施流程，避免石油測井數據在電路方面的無效反饋。其次，發熱元件的設置應選擇散熱條件較好的位置，避免局部區域過熱所產生的問題，進而影響數據的質量。最后，對于高頻元件的位置設置，應偏重于中間位置，兼顧該元件與其它元件的工作交流。

軟件技術是指在單片機和數字信號處理器的程序運行中，要時刻警惕程序混亂，甚至死機情況的發生。對于一些軟件陷阱，要設置系統的自動防衛功能，能及時對程序錯誤的情況進行有效的處理。此外，在增強石油測井數據質量的措施中，要注重軟件技術中的“看門狗”技術，又名程序監視技術，對石油測井數據采集的全過程進行高密度的監視，警惕測井數據采集工作中的任何一點漏洞，對錯誤程序能夠做到通過設置程序使數據采集工作回到正軌。

這些有效數據對于監測井深技術情況、注產剖面動態發揮著重要的作用，此外，也為油層的開采潛力及石油的分布情況提供有效的信息。

3 調制噪聲在石油測井數據采集中的應用

光線傳感技術已經普遍應用于各個領域，油氣井領域也不能除外。但是對于其在油田進行大范圍的推廣尚未得到有效的實行，主要原因在于光信號在傳輸過程中的損耗問題。對于調制噪聲的方法，我們則反其道而行之。在現代光纖傳感系統中，信號不得不被調制，才得以在光纖中進行傳輸，在此過程中，信號也調制了光纖中存在的噪聲，從而形成調制噪聲。

在石油測井數據采集過程中，通過隨機信號模型的建立，噪聲與信號以乘法的形式呈現，提高信噪比，進而提升信號的功率，最終使石油測井數據采集過程中的誤差降低，石油測井所采集的數據質量大大提高。通過光強朗之萬方程計算出較為準確的信噪比，研究兩色噪聲的互相關聯的光纖線性模型，通過反復試驗發現不僅信噪會隨著泵噪聲出現共振現象，總信息的功率也會隨著泵噪聲出現共振現象。首先，討論輸出信號功率與信號頻率泵噪聲自關聯時間的線性關系。根據線性模型，可以畫出相應的圖像，由圖像清晰的看出總輸出信號功率在某一時點達到一個峰值，也就是在此時其出現了隨機共振現象，信號頻率的不斷加大，使得整條曲線變得日益平滑，峰點的數值不斷的降低，隨機共振現象也較為不明顯。然而，衰減系數的變化對于峰點的數值沒有影響，只是使得整個圖像產生左右移動的變化。其次，我們對輸出信號功率與單位噪聲譜的平均功率之比和信號頻率泵噪聲自關聯時間進行了相關線性關系的討論。根據圖像中出現的峰值現象，可以判定在其變化過程中出現了隨機共振的現象。信號頻率越低，其峰值也越低，其峰值位置也不斷的向右側移動，而衰減系數的變化這一次不僅影響了峰值的位置變化，也影響了峰值的數值大小變化。

由該理論研究可知，當噪聲與信號以乘法的形式引入原理之中，對其進行研究時，我們發現信噪比與泵噪聲及量子噪聲的強度變化沒有很大的聯系，反而與泵噪聲自相關聯時間的存在密切的聯系，同時，總信號功率也與泵噪聲自相關聯時間有密切的聯系。由此出現的協作效應，使得總信號頻率得以加強，對石油測井數據的采集工作有極大的促進作用，降低了石油測井數據采集工作過程中的誤差，降低了石油測井數據采集工作的難度，大大提高了石油測井數據的精度與質量。

總而言之，在石油測井數據采集工作中，充分利用噪聲調制的功能，可以大大降低信噪比，與此同時，總信號功率也會隨之變大，對于石油測井數據中，有效數據的采集有重要的意義，大大加強石油測井數據采集工作的效益。

4 結語

根據當前石油測井儀器在石油測井數據采集工作中出現的存在系統誤差及噪聲干擾等問題，在石油測井數據采集該過程中，常常會在石油測井的每一環節采取降低誤差、減少噪聲對數據采集工作的影響。為提高石油測井數據采集的質量，通過濾波技術，尤其是數字濾波技術，抗干擾處理技術，關注電路及其接口問題，保證電源電壓的穩定，軟件技術以及當前新出現的ASIC和DSP技術，提升石油測井數據的采集質量，增加有效數據的比例，減少噪聲及誤差對數據采集產生的干擾。這些有效數據對于監測井深技術情況、注產剖面動態發揮著重要的作用，此外，也為油層的開采潛力及石油的分布情況提供有效的信息。對于調制噪聲在石油測井數據采集中的應用的研究，可以發現信噪比與泵噪聲、量子噪聲的強度變化、泵噪聲自相關聯時間及總信號功率之間的關系，通過將數據演繹推理過程以圖像形式顯示，可以清晰地看出其出現隨機共振的情況，并由此得出結論——在石油測井數據采集工作中，充分利用噪聲調制的功能，可以大大降低信噪比，提高總信號的頻率，這一結論對于采集有效的石油測井數據有重要的意義，一方面，降低了噪聲對石油測井數據采集的干擾，解決了當前石油測井儀器存在的問題，另一方面，利用石油測井數據采集過程中難以避免的噪聲調制，大大降低石油測井數據采集工作中的成本問題。

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