一种井间电磁波幅度与相位的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种井间电磁波幅度与相位的计算方法，包括：部署电磁发射机和电磁接收机；在发射同步信号的控制下，由发射机井下仪接收含有固定周期序号和发射频率信息的电磁发射指令以准备发射；在准备好接收时，由发射机井下仪发射指定频率的电磁波信号；在接收同步信号的控制下，接收并采集电磁波信号，计算电磁波信号的初始幅度和相位，并将其上传至接收地面机，以及存储所采集的当前电磁波信号的波形数据；由接收地面机读取不同固定周期的电磁波波形数据，并进行频谱分析，利用频谱分析结果对不同固定周期所计算的所述初始幅度和相位进行迭代校正。本发明专利技术兼顾了算法简单、结果准确且可靠的特点，便于实施。便于实施。便于实施。

【技术实现步骤摘要】
一种井间电磁波幅度与相位的计算方法


[0001]本专利技术涉及矿场地球物理
，尤其是涉及一种井间电磁波幅度与相位的计算方法。

技术介绍

[0002]在井间电磁测井技术中，电磁发射器在井下发射电磁波穿透金属套管，信号严重衰减，又经过远距离地层的传输到达电磁接收器，信号又进一步衰减，这时信号已变得极其微弱，而且还夹杂着众多干扰信号。而且，经常这些干扰信号远远大于接收到的有用信号，如何准确提取这些需要被有效传输的电磁波信号的幅度与相位便直接影响到测量(井间电磁测井技术)的精度。
[0003]现有的幅度与相位提取方式是在井下利用互相关算法来进行提取，这种方法一旦提取完成，无论正确与否都是不可恢复的。另外，由于受限于井下高温、狭小空间和实时测量的限制，现有提取方法所提供的计算方法过于简单，计算的误差大、精度与准确度难以保证。
[0004]因此，现有技术需要提供一种用于计算井间电磁波幅度与相位的新方案，以解决上述一个或几个技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种井间电磁波幅度与相位的计算方法，包括：部署电磁发射机和电磁接收机，所述电磁发射机与所述电磁接收机之间按照预设的固定时间间隔通过同步信号互传方式来通讯；在发射同步信号的控制下，由发射机井下仪接收含有固定周期序号和发射频率信息的电磁发射指令以准备发射；在准备好接收时，由所述发射机井下仪发射指定频率的电磁波信号；在接收同步信号的控制下，接收并采集所述电磁波信号，计算所述电磁波信号的初始幅度和相位，并将其上传至接收地面机，以及存储所采集的当前电磁波信号的波形数据；由所述接收地面机读取不同固定周期的电磁波波形数据，并进行频谱分析，利用频谱分析结果对不同固定周期所计算的所述初始幅度和相位进行迭代校正。
[0006]优选地，在由发射机井下仪器接收含有固定周期序号和发射频率信息的电磁发射指令步骤中，还包括：在发射同步信号的控制下，由发射地面机向所述发射机井下仪发送所述电磁发射指令；所述发射地面机通过无线通讯网络向所述接收地面机发送当前固定周期启动的第一通知，其中，所述第一通知包含所述电磁发射指令；在所述接收同步信号的控制下，接收机井下仪接收所述接收地面机转发的所述第一通知，从而准备接收。
[0007]优选地，在计算所述电磁波信号的初始幅度和相位过程中，包括：对所述电磁波信号进行M*N次采样，确定相应的采样间隔，形成第一采样序列数据，其中，M表示采样周期，N表示单位采样周期的采样次数；获取所述接收同步信号对应的第二采样序列数据，并根据所述第一采样序列数据和所述第二采样序列数据，利用接收信号与接收同步信号之间的互
相关关系，计算所述初始幅度和相位。
[0008]优选地，按照如下表达式计算所述初始幅度和相位：
[0009]r(n)＝cos(2nπ/N)+jsin(2nπ/N)＝r
a
(n)+r
b
(n)，n＝0，1，
…
MN
‑
1，
[0010][0011][0012][0013]θ＝
‑
arctg(b/a)
[0014]其中，r(n)表示所述第二采样序列数据，n表示序列序号，s
R
(n)表示所述第一采样序列数据，V表示初始幅度，θ表示初始相位。
[0015]优选地，在计算所述电磁波信号的初始幅度和相位，并将其上传至接收地面机步骤中，还包括：在发射同步信号的控制下，由所述发射地面机向所述发射机井下仪发出停止发射电磁波的通知，同时向所述接收地面机发出停止接收电磁波的通知，以在接收同步信号的控制下由所述接收地面机将所述停止接收电磁波的通知发送至接收机井下仪。
[0016]优选地，在上传所述初始幅度和相位的同时，还将深度计数、发射和接收序数一同传输至所述接收地面机。
[0017]优选地，所存储的电磁波信号的波形数据包括控制头信息和电磁波数据，其中，所述控制头信息包括发射控制和接收控制，所述发射控制包括但不限于发射同步信号的序号、发射周期的序号和发射深度计数，所述接收控制包括但不限于接收深度计数、过采样计数和采样数，所述电磁波数据包括数字化的当前电磁波信号的原始波形序列数据。
[0018]优选地，在读取不同固定周期的电磁波波形数据，并进行频谱分析过程中，包括：确定每个电磁波信号的波形数据的发射主频带、主频率和工频及谐波干扰频率；根据所述工频及谐波干扰频率，对当前采集到的电磁波信号对应的第一采样序列数据进行自适应陷波滤波处理，基于此，结合所述主频率，对当前电磁波信号进行锁相放大处理；将完成锁相放大处理的第一采样序列数据作为新的接收信号，利用接收信号与接收同步信号之间的互相关关系，计算二次幅度和相位；确定所述初始幅度和相位与所述二次幅度和相位之间的误差，并将计算用误差与预设的误差阈值进行比较，根据比较结果进一步对所述二次幅度和相位进行优化，然后将二次幅度和相位代替初始幅度和相位。
[0019]优选地，在所述计算用误差小于或等于所述误差阈值时，根据当前电磁波信号的波形数据对应的起始频率和截至频率，先对经锁相放大处理的第一采样序列数据进行指定带通滤波处理，再将经带通滤波处理后的第一采样序列数据作为新的接收信号，以利用接收信号与接收同步信号之间的互相关关系，计算优化后的最终幅度和相位。
[0020]优选地，所述固定时间间隔对应的周期是同步信号周期的2
n
倍，电磁发射机和电磁接收机均选择沿控方式进行独立式同步。
[0021]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0022]本专利技术公开了一种井间电磁波幅度与相位的计算方法。该方法利用发射与接收电
磁波的相关性，结合同步信号初步计算初始幅度和相位；然后在地面利用井下所存储的电磁波实时波形，对波形数据进行锁相放大与自适应陷波迭代修正处理，最后通过带通滤波器进而获取更加准确的最终幅度和相位信息。本专利技术所述的用于井间电磁测井的幅度和相位提取方案，兼顾了算法简单、结果准确且可靠的特点，便于实施，无需任何硬件设备的改造，完全适应井下高温、空间狭小和实时测量的场景。
[0023]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0024]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0025]图1是本申请实施例的井间电磁波幅度与相位的计算方法的步骤图。
[0026]图2是本申请实施例的井间电磁波幅度与相位的计算方法的具体流程示意图。
[0027]图3是本申请实施例的井间电磁波幅度与相位的计算方法中计算相应的初始幅度和相位信息的流程示意图。
[0028]图4是本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井间电磁波幅度与相位的计算方法，包括：部署电磁发射机和电磁接收机，所述电磁发射机与所述电磁接收机之间按照预设的固定时间间隔通过同步信号互传方式来通讯；在发射同步信号的控制下，由发射机井下仪接收含有固定周期序号和发射频率信息的电磁发射指令以准备发射；在准备好接收时，由所述发射机井下仪发射指定频率的电磁波信号；在接收同步信号的控制下，接收并采集所述电磁波信号，计算所述电磁波信号的初始幅度和相位，并将其上传至接收地面机，以及存储所采集的当前电磁波信号的波形数据；由所述接收地面机读取不同固定周期的电磁波波形数据，并进行频谱分析，利用频谱分析结果对不同固定周期所计算的所述初始幅度和相位进行迭代校正。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在由发射机井下仪器接收含有固定周期序号和发射频率信息的电磁发射指令步骤中，还包括：在发射同步信号的控制下，由发射地面机向所述发射机井下仪发送所述电磁发射指令；所述发射地面机通过无线通讯网络向所述接收地面机发送当前固定周期启动的第一通知，其中，所述第一通知包含所述电磁发射指令；在所述接收同步信号的控制下，接收机井下仪接收所述接收地面机转发的所述第一通知，从而准备接收。3.根据权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于，在计算所述电磁波信号的初始幅度和相位过程中，包括：对所述电磁波信号进行M*N次采样，确定相应的采样间隔，形成第一采样序列数据，其中，M表示采样周期，N表示单位采样周期的采样次数；获取所述接收同步信号对应的第二采样序列数据，并根据所述第一采样序列数据和所述第二采样序列数据，利用接收信号与接收同步信号之间的互相关关系，计算所述初始幅度和相位。4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，按照如下表达式计算所述初始幅度和相位：r(n)＝cos(2nπ/N)+jsin(2nπ/N)＝r
a
(n)+r
b
(n)，n＝0，1，
…
MN
‑
1，1，1，θ＝
‑
arctg(b/a)其中，r(n)表示所述第二采样序列数据，n表示序列序号，s
R
(n)表示所述第一采样序列数据，V表示初始幅度，θ表示初始相位。5.根据权利要求1～4中任一项所述的计算方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁永胜，臧德福，张庆乐，李明刚，纪祝华，姬勇力，闫永平，孙锋，刘磊，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司中石化经纬有限公司中国电子科技集团公司第二十二研究所中石化经纬有限公司胜利测井公司，
类型：发明
国别省市：