石油测井数据采集中调制噪声的应用研究

王向鹏 马蓓 张荣

(成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059)

石油测井数据采集中调制噪声的应用研究

王向鹏 马蓓 张荣

(成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059)

石油测井数据质量的好坏直接影响着石油工程的后期决策,石油测井仪器在使用过程中存在着一些困难,影响着石油测井数据的质量。本文在分析石油测井仪器使用过程中的困难的基础上,介绍了几种增强石油测井数据质量的常用技术,并详细说明了调制噪声在石油测井数据采集中的具体应用方法,有效地提高石油测井数据的质量,降低噪声对其质量的影响程度。

石油测井 数据采集 调制噪声

1 引言

石油测井技术的不断发展，对测井数据的质量要求也越来越高，但当前石油测井仪器存在着两大问题：第一，石油测井仪器测量的数据存在系统的误差，第二，噪声混杂在数据传输过程中，对数据质量会造成不良影响。此外，深井测井仪所处的工作环境相对较为恶劣，温度非常高，且对A/D转换器转换时间的要求较高，深井测井数据的采集工作更为困难。因此，为提高石油测井数据的精度，应从以上两个方面着手。精确度较高的石油测井数据，对石油工程后期的工作有重要的意义，也启示着石油工作者本期石油工程中可能存在的问题及危险，便于石油工作者能够考虑石油工程的各方面情况，促进后期石油工程进度的顺利开展。

石油测井数据对后期石油工程影响巨大，因此在实际工作过程中，石油工程工作者也对加强石油测井数据质量采取了滤波技术、抗干扰处理方法、软件技术及关注电源供电问题等常用方法，本文基于常用技术，主要探讨石油测井数据采集中调制噪声的应用，以降低石油测井数据采集过程中噪声对数据质量造成的不良影响。通过利用噪声调制技术，降低了噪声对石油测井数据采集的干扰，解决了当前石油测井仪器存在的问题，同时，利用石油测井数据采集过程中难以避免的噪声调制，大大降低石油测井数据采集工作中的成本问题。

增强石油测井数据采集的质量，提高石油测井数据采集的精度，有利于加强对深井技术状况的监督，及时发现其中存在的问题，以有充分的时间和技术来解决将要发生的问题，同时，通过及时对石油测井数据进行采集，可以有效地探测石油层的发掘潜力，对石油开采的后期工作有一定的预测及指导作用。石油测井数据中有效数据的比例的提高，一方面需要靠常用的增强石油测井数据采集中的技术，另一方面，要反其道而行之，利用噪声调制降低噪声干扰，提高总信号频率。

2 增强石油测井数据采集质量的常用技术

在提高石油测井数据质量的过程中，常用的方法包括滤波技术、抗干扰处理方法、软件技术及关注电源供电问题等。

滤波技术是指在测井数据从井下仪途经电缆之后，其数据质量会有所降低，因此对针对不同的信号进行不同的信号调理。其中必须进行的便是数字滤波，主要有算术平均值法、超值滤波法、比较取舍法、滑动算术平均法、竞赛评分法以及一阶低通滤波法等方法，在选择滤波技术选择时，要根据其数据的误差分布情况确定，确定其分布规律，选取与分布规律相适应的滤波技术。

抗干扰处理技术是指根据数据传输过程中干扰产生的原因，对不同的来源及原因进行抗干扰处理的方法。首先，在电路的设置方面，要注意遵循信号的传播方向，考虑指令的实施流程，避免石油测井数据在电路方面的无效反馈。其次，发热元件的设置应选择散热条件较好的位置，避免局部区域过热所产生的问题，进而影响数据的质量。最后，对于高频元件的位置设置，应偏重于中间位置，兼顾该元件与其它元件的工作交流。

软件技术是指在单片机和数字信号处理器的程序运行中，要时刻警惕程序混乱，甚至死机情况的发生。对于一些软件陷阱，要设置系统的自动防卫功能，能及时对程序错误的情况进行有效的处理。此外，在增强石油测井数据质量的措施中，要注重软件技术中的“看门狗”技术，又名程序监视技术，对石油测井数据采集的全过程进行高密度的监视，警惕测井数据采集工作中的任何一点漏洞，对错误程序能够做到通过设置程序使数据采集工作回到正轨。

这些有效数据对于监测井深技术情况、注产剖面动态发挥着重要的作用，此外，也为油层的开采潜力及石油的分布情况提供有效的信息。

3 调制噪声在石油测井数据采集中的应用

光线传感技术已经普遍应用于各个领域，油气井领域也不能除外。但是对于其在油田进行大范围的推广尚未得到有效的实行，主要原因在于光信号在传输过程中的损耗问题。对于调制噪声的方法，我们则反其道而行之。在现代光纤传感系统中，信号不得不被调制，才得以在光纤中进行传输，在此过程中，信号也调制了光纤中存在的噪声，从而形成调制噪声。

在石油测井数据采集过程中，通过随机信号模型的建立，噪声与信号以乘法的形式呈现，提高信噪比，进而提升信号的功率，最终使石油测井数据采集过程中的误差降低，石油测井所采集的数据质量大大提高。通过光强朗之万方程计算出较为准确的信噪比，研究两色噪声的互相关联的光纤线性模型，通过反复试验发现不仅信噪会随着泵噪声出现共振现象，总信息的功率也会随着泵噪声出现共振现象。首先，讨论输出信号功率与信号频率泵噪声自关联时间的线性关系。根据线性模型，可以画出相应的图像，由图像清晰的看出总输出信号功率在某一时点达到一个峰值，也就是在此时其出现了随机共振现象，信号频率的不断加大，使得整条曲线变得日益平滑，峰点的数值不断的降低，随机共振现象也较为不明显。然而，衰减系数的变化对于峰点的数值没有影响，只是使得整个图像产生左右移动的变化。其次，我们对输出信号功率与单位噪声谱的平均功率之比和信号频率泵噪声自关联时间进行了相关线性关系的讨论。根据图像中出现的峰值现象，可以判定在其变化过程中出现了随机共振的现象。信号频率越低，其峰值也越低，其峰值位置也不断的向右侧移动，而衰减系数的变化这一次不仅影响了峰值的位置变化，也影响了峰值的数值大小变化。

由该理论研究可知，当噪声与信号以乘法的形式引入原理之中，对其进行研究时，我们发现信噪比与泵噪声及量子噪声的强度变化没有很大的联系，反而与泵噪声自相关联时间的存在密切的联系，同时，总信号功率也与泵噪声自相关联时间有密切的联系。由此出现的协作效应，使得总信号频率得以加强，对石油测井数据的采集工作有极大的促进作用，降低了石油测井数据采集工作过程中的误差，降低了石油测井数据采集工作的难度，大大提高了石油测井数据的精度与质量。

总而言之，在石油测井数据采集工作中，充分利用噪声调制的功能，可以大大降低信噪比，与此同时，总信号功率也会随之变大，对于石油测井数据中，有效数据的采集有重要的意义，大大加强石油测井数据采集工作的效益。

4 结语

根据当前石油测井仪器在石油测井数据采集工作中出现的存在系统误差及噪声干扰等问题，在石油测井数据采集该过程中，常常会在石油测井的每一环节采取降低误差、减少噪声对数据采集工作的影响。为提高石油测井数据采集的质量，通过滤波技术，尤其是数字滤波技术，抗干扰处理技术，关注电路及其接口问题，保证电源电压的稳定，软件技术以及当前新出现的ASIC和DSP技术，提升石油测井数据的采集质量，增加有效数据的比例，减少噪声及误差对数据采集产生的干扰。这些有效数据对于监测井深技术情况、注产剖面动态发挥着重要的作用，此外，也为油层的开采潜力及石油的分布情况提供有效的信息。对于调制噪声在石油测井数据采集中的应用的研究，可以发现信噪比与泵噪声、量子噪声的强度变化、泵噪声自相关联时间及总信号功率之间的关系，通过将数据演绎推理过程以图像形式显示，可以清晰地看出其出现随机共振的情况，并由此得出结论——在石油测井数据采集工作中，充分利用噪声调制的功能，可以大大降低信噪比，提高总信号的频率，这一结论对于采集有效的石油测井数据有重要的意义，一方面，降低了噪声对石油测井数据采集的干扰，解决了当前石油测井仪器存在的问题，另一方面，利用石油测井数据采集过程中难以避免的噪声调制，大大降低石油测井数据采集工作中的成本问题。

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