一种射孔信号衰减系数计算方法.pdf

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1、2015年1月西安石油大学学报(自然科学版)Jan．2015第30卷第1期JournalofXiaJ1ShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．30No．1文章编号：1673-064X(2015)01-0076-04一种射孔信号衰减系数计算方法余登红，邹学玉(长江大学电子信息学院，湖北荆州434023)摘要：振动波衰减系数是正演射孔信号评估射孔质量的重要参数之一，本文基于振动力学的冲击衰减振荡模型，提出了一种基于包络检波的射孔振动信号衰减系数计算方法。根据射

2、孔振动信号的特点，设计了不同参数Butterworth带通滤波器处理射孔信号，以减小噪声对衰减系数计算的影响。研究结果表明：在适当的滤波参数条件下，套管中振动衰减系数最小相对误差可达6．56％。关键词：射孔振动波：衰减系数；Butterworth滤波中图分类号：TE35；TP391文献标识码：A油井射孔是石油开采的一项关键技术，它可实现井筒和预测产油层之间的连通。常用射孑L质量检测1理论分析方法为TCP监测识别法、成像测井法等。其中，TCP是基于物体震动机理实现射孔监测。岩石内部在均匀吸收介质中传播的

3、平面波振动方程为』：物质存在孔隙和裂纹，且呈非均质、非弹性、各向异性s(R，￡)=Soe∞(￡)。(1)等特征，这对震动波在岩石中传播影响较大；另外，爆式中：s。为初始振幅值；为传播距离；为吸收系数；轰波撞击管壁方式和力度的不同会产生不同频率的(t)为波动函数。震动波J，同时井场存在泵车、发电机、发动机、人员振动波在固体中的损耗。。通常可用几个参数表走动等震动干扰噪声。目前，对井下振动信号分析方示：应力与应变之间的相位角、每个应力周期内的吸法主要有：声波衰减的数值模拟，爆心距尺处爆破收系数、衰减分贝数

4、、能量损耗、对数衰减量]。吸收地震质点振动特征变化分析，波的衰减和吸收，系数、衰减分贝数、传播速度、频率，之间有如下CMP叠加滤波等，大部分是忽略波间干扰或传播关系：介质等因素的理论分析与研究，在实际应用中遇到不盟=S一2729。(2厶)／少困难。本文在TCP监测识别法基础上，分析振动．波的波形特征，以期获得射孔弹的起爆时间、发射根据振动力学的理论，假设单个射孔弹振动信号率、穿透力等参数，这就需要优先解决振动波的重要满足冲击衰减振荡模型j：参数——衰减系数。为此本文对单个射孔弹产生的()=e-atsi

5、n(cot+0)，(3)振动波进行理论分析，研究油井射孔弹激发的振动频其中为主角频率，为衰减系数，0为角偏移量。则率和衰减的实际情况，通过对射孑L监测采样数据进行由式(1)和式(3)可得滤波处理、包络检波，得到一种振动衰减系数计算方．s(R，t)=Soeesin(O)t+0)。(4)法，并对其均值和标准差进行分析，给出最优的衰减在油田射孔中，射孔点离地面检测点之间的距离系数数据处理与计算方法。远，因此检测器直接检测到的振动波幅值将会过小，收稿日期：2014-06—30基金项目：湖北省教育厅重点项目(编

6、号：D20091204)作者简介：余登红(1989一)，男，硕士，主要从事信号采集与处理研究。E-mail：b826718344@163．tom余登红等：一种射孔信号衰减系数计算方法一77一此时应在采集点处放大采集到的信号。假设射孔井段固定，式(4)中变量s。R就为固定值。根据采集器最大采样幅值，可由式A。=Soe确定振动波放大倍数。由式(4)可确定振动波的时域波形，如图1所示。。五，厂图2Butterworth滤波器幅频特·眭Fig．2Amplitude-frequencycharacteristi

7、cof3．535V。当噪声幅值不超过3．0V(此时信噪比为4．4dB)，则可采用幅值大于3．0V的包络检测，该检测法可减少单一噪声引起的振动干扰，并且不会影响正常的射孔振动波，因此，通带最大衰减倍数不图1单频衰减振源时域波形应超过3dB。经巴特沃斯滤波后的射孔振动波，通Fig．1Time—domainwaveformofsingle-frequencyattenuationvibrationsource过包络检波器，可检测出4和A：的值。设监测系统对图1中的信号进行包络检波可得2个相邻波峰数据采样频率

8、为F，峰值A和之间的间隔点数为n，则其峰值间间隔时问At=n／F，衰减系数可由的幅度，设在时刻t和t+At2个相邻波峰幅度分别为A和A：时，可得如下表达式：式(7)计算得出，再经多次样本处理可得到O／的均值和标准差。A1=Aoe一，(5)A2=Aoe一‘)。(6)振动波频率不同，包络波峰间的间隔点数将不同。为有效滤除带外噪声干扰，需要确定包络信号由式(5)和式(6)可得到衰减系数峰峰之间的间隔点n的范围值。若射孔振动波周期=(7)为，检测器的采样频率为F