【技术实现步骤摘要】
本申请涉及油气勘探开发领域，特别涉及一种泥浆脉冲信号去噪方法、装置及计算机设备。
技术介绍
1、在油气勘探开发中，随钻测量(measurement while drilling，mwd)技术用于提供井下的实时参数。在水平井、大位移井、分支井等复杂结构井的钻井过程中，随钻测量技术尤为重要。泥浆脉冲传输是一种应用广泛的随钻数据传输方式，其基本原理为通过井下脉冲发生器改变钻杆里的泥浆压力以形成压力波，将测量数据以脉冲的形式传递至地面。该数据传输方式对设备和操作的要求较低，对井眼和地层条件的适应性强。然而，脉冲信号在钻井液中传播时，会受到井场电压、地面泥浆泵、井底动力机械、钻井液中的气泡以及运动钻具等各种噪声源的干扰，难以从地面的接收波形中识别出有效的脉冲信号。
2、传统上，可以使用中值滤波、有限冲激响应(finite impulse response，fir)数字滤波器、小波变换、经验模态分解、变分模态分解等方法对泥浆脉冲信号进行去噪。其中中值滤波和fir数字滤波的实现较为简单，但在特深层或小井眼钻井等低信噪比情况下的应用效果较差。小波变换、经验模态分解和变分模态分解在低信噪比情况下的应用效果较中值滤波器和fir数字滤波器虽有提升，但其参数设置复杂，针对不同的井况条件需要依照经验进行人工设置，使用不便，且效果受人工设置情况的影响较大。
3、随着井下测量数据实时传输需求的提高，泥浆脉冲发生器的转动频率也不断提高，脉冲信号频带与泵冲谐波噪音频带可能发生重合，现有的去噪算法难以有效提取脉冲信号。在特深层、小井眼或快速
技术实现思路
1、本申请关于一种泥浆脉冲信号去噪方法、装置及计算机设备，能够自适应的去除泥浆脉冲信号中的噪声干扰，提高泥浆脉冲信号的可靠性及准确性。
2、该技术方案如下：
3、一方面，提供了一种泥浆脉冲信号去噪方法，所述方法包括：
4、获取原始泥浆脉冲信号，基于中值滤波算法对所述原始泥浆脉冲信号进行一次去噪，去除低频基线噪声，得到一次去噪后的泥浆脉冲信号；
5、基于改进的奇异值分解算法对所述一次去噪后的泥浆脉冲信号进行二次去噪，去除周期性泵冲噪声，得到二次去噪后的泥浆脉冲信号；
6、基于经验小波变换算法对所述二次去噪后的泥浆脉冲信号进行三次去噪，去除随机噪声，得到目标泥浆脉冲信号。
7、在一些实施例中，所述原始泥浆脉冲信号为向量形式；所述基于中值滤波算法对所述原始泥浆脉冲信号进行一次去噪，去除低频基线噪声，得到一次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
8、对所述原始泥浆脉冲信号进行中值滤波处理，得到低频基线信号；
9、将所述原始泥浆脉冲信号减去所述低频基线信号，得到所述一次去噪后的泥浆脉冲信号。
10、在一些实施例中，所述基于改进的奇异值分解算法对所述一次去噪后的泥浆脉冲信号进行二次去噪，去除周期性泵冲噪声，得到二次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
11、基于汉克尔矩阵将所述一次去噪后的泥浆脉冲信号转换为第一轨迹矩阵；
12、将所述第一轨迹矩阵进行奇异值分解，得到第一非负对角矩阵及第一奇异值序列；
13、基于聚类算法将所述第一奇异值序列分为泵冲信号奇异值和二次去噪奇异值；
14、将所述第一奇异值序列中的所述泵冲信号奇异值置零，得到第二非负对角矩阵；
15、由所述第二非负对角矩阵得到第二轨迹矩阵，将所述第二轨迹矩阵转换为向量形式，得到所述二次去噪后的泥浆脉冲信号。
16、在一些实施例中，所述基于汉克尔矩阵将所述一次去噪后的泥浆脉冲信号转换为第一轨迹矩阵，包括：
17、获取向量形式的所述一次去噪后的泥浆脉冲信号；
18、基于所述一次去噪后的泥浆脉冲信号中的元素构建所述第一轨迹矩阵；
19、所述一次去噪后的泥浆脉冲信号包括：
20、y1＝{y1(1)，y1(2)，...，y1(n)，...，y1(n)}；
21、所述第一轨迹矩阵包括：
22、
23、其中，y1(n)为第一去噪后的泥浆脉冲信号中的第n个元素，y1(m)为第一去噪后的泥浆脉冲信号中的第m个元素；n为所述一次去噪后的泥浆脉冲信号中的元素个数；
24、n＝n/2，m＝n+1-n。
25、在一些实施例中，所述基于聚类算法将所述第一奇异值序列分为泵冲信号奇异值和二次去噪奇异值，包括：
26、基于k均值聚类算法将所述第一奇异值序列分为泵冲信号奇异值和二次去噪奇异值；
27、所述第一奇异值序列包括：σ1，σ2，…，σr，r为所述第一奇异值序列中的奇异值个数；
28、所述泵冲信号奇异值包括：σ1～σk，其中，k为所述泵冲信号奇异值的个数；
29、所述二次去噪奇异值包括：σk+1～σr。
30、在一些实施例中，所述将所述第一奇异值序列中的所述泵冲信号奇异值置零，得到第二非负对角矩阵，包括：
31、基于所述第一奇异值序列构建第一数据向量；
32、将所述第一数据向量中的泵冲信号奇异值置零，得到第二数据向量；
33、基于所述第二数据向量构建所述第二非负对角矩阵；
34、所述第一数据向量包括：x＝{σ1，σ2，...，σr}，r为所述第一奇异值序列中的奇异值个数；
35、所述第二数据向量包括：x′＝{0，0，...，σk+1，σk+2，...，σr}，k为所述泵冲信号奇异值的个数；
36、所述第二非负对角矩阵包括：s2＝diag{0，0，...，σk+1，σk+2，...，σr}。
37、在一些实施例中，所述由所述第二非负对角矩阵得到第二轨迹矩阵，将所述第二轨迹矩阵转换为向量形式，得到所述二次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
38、基于第二轨迹矩阵计算式计算所述第二非负对角矩阵；
39、将所述第二轨迹矩阵转换为向量形式，得到所述二次去噪后的泥浆脉冲信号；
40、所述第二轨迹矩阵计算式为：h2＝us2vt；其中，h2为第二轨迹矩阵，s2为第二非负对角矩阵，u为m×m正交矩阵，v为n×n正交矩阵。
41、在一些实施例中，所述基于经验小波变换算法对所述二次去噪后的泥浆脉冲信号进行三次去噪，去除随机噪声，得到目标泥浆脉冲信号，包括：
42、基于经验小波变换算法将所述二次去噪后的泥浆脉冲信号分为第一模态部分信号和第二模态部分信号，所述第一模态的频率低于所述第二模态；
43、将所述第二模态部分信号作为所述目标泥浆脉冲信号。
44、另一方面，提供了一种泥浆脉冲信号去噪装置，包括：
45、第一去噪模块，用于获取原始泥浆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泥浆脉冲信号去噪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始泥浆脉冲信号为向量形式；所述基于中值滤波算法对所述原始泥浆脉冲信号进行一次去噪，去除低频基线噪声，得到一次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于改进的奇异值分解算法对所述一次去噪后的泥浆脉冲信号进行二次去噪，去除周期性泵冲噪声，得到二次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于汉克尔矩阵将所述一次去噪后的泥浆脉冲信号转换为第一轨迹矩阵，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于聚类算法将所述第一奇异值序列分为泵冲信号奇异值和二次去噪奇异值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述第一奇异值序列中的所述泵冲信号奇异值置零，得到第二非负对角矩阵，包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述由所述第二非负对角矩阵得到第二轨迹矩阵，将所述第二轨迹矩阵转换为向量形式，得到所述二次去噪后的泥
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于经验小波变换算法对所述二次去噪后的泥浆脉冲信号进行三次去噪，去除随机噪声，得到目标泥浆脉冲信号，包括：
9.一种泥浆脉冲信号去噪装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一项所述的泥浆脉冲信号去噪方法。
...【技术特征摘要】
1.一种泥浆脉冲信号去噪方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始泥浆脉冲信号为向量形式；所述基于中值滤波算法对所述原始泥浆脉冲信号进行一次去噪，去除低频基线噪声，得到一次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于改进的奇异值分解算法对所述一次去噪后的泥浆脉冲信号进行二次去噪，去除周期性泵冲噪声，得到二次去噪后的泥浆脉冲信号，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于汉克尔矩阵将所述一次去噪后的泥浆脉冲信号转换为第一轨迹矩阵，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于聚类算法将所述第一奇异值序列分为泵冲信号奇异值和二次去噪奇异值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨书博，倪卫宁，宗艳波，郑俊华，崔谦，宋朝晖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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