CN111308560A - 一种随钻测量mwd***噪声消除方法和装置 - Google Patents

一种随钻测量mwd***噪声消除方法和装置 Download PDF

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CN111308560A CN201911309266.3A CN201911309266A CN111308560A CN 111308560 A CN111308560 A CN 111308560A CN 201911309266 A CN201911309266 A CN 201911309266A CN 111308560 A CN111308560 A CN 111308560A
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Abstract

本发明公开了一种随钻测量MWD***噪声消除方法，所述方法包括：接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。通过本发明的方案，实现了在频域中消除随钻测量MWD***的周期噪音。

Description

一种随钻测量MWD***噪声消除方法和装置
技术领域
本发明涉及测井领域，尤指一种随钻测量MWD***噪声消除方法和装 置。
背景技术
随钻测井***用于在钻井过程中实时测量井下地质及工程参数。泥浆脉 冲随钻数据解调***用于将随钻测井数据由井下实时传输至地面。这种传输 ***利用脉冲器运动产生泥浆截流效应造成泥浆压力波动，将数字信号调制 在泥浆压力波中传输至地面，从而实现将井下测量数据实时传输至地面。泥 浆脉冲随钻数据传输***包含三个主要功能模块：泥浆脉冲发生机构、泥浆 信号传输信道，压力波采集解调***。泥浆脉冲发生机构主要为脉冲器，可 分为正脉冲、负脉冲、连续波脉冲三大类，核心原理均为对泥浆的截流效应。 泥浆信号传输信道包括整个钻井液循环管路，向上包含泥浆泵、管汇、立管、 软管各种泥浆流过的接头等，向下包含钻杆、各测井仪器、流道转换器、导 向短节、钻头及井底反射面等，通过该泥浆通路，泥浆压力波由井下传输至 井上，同时各部分对泥浆压力波造成叠加噪声或衰减特性。压力波采集解调 ***包括压力传感器将泥浆压力波转换成电信号，解调***对电信号进行处 理，解调成为有意义的数据。
泥浆信号传输***中包含多种具有复杂结构及机械运动特性的设备和工 具，这些设备和工具将对泥浆脉冲信号造成叠加噪声，影响信号质量。这些 噪声通常是由特定机械结构产生，主要包含三类，一类是具有周期性的噪声， 如泥浆泵噪声，马达旋转噪声，顶驱或转盘旋转噪声；第二类为非周期噪声， 主要表现为对信号的衰减，如流道转换器，流道内变径，钻头水眼结构等； 第三类为瞬时噪声，仅在特殊情况下产生，如钻头水眼短暂堵塞等。这些噪 声混合在一起共同影响泥浆压力信号质量。
目前针对于泥浆脉冲随钻数据解调中，采用的消噪方法包括时域消除泵 噪方法、频率域消除高频电噪声方法等，现有技术中针对于周期性的噪声干 扰不能够实现很好的去噪处理，容易使信号发生畸变。
因此，针对于随钻测量MWD***，如何实现一种在频域对周期性噪声 进行抑制和消除是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种随钻测量MWD***噪声消 除方法，实现了在频域对周期性噪声进行抑制，从而可以消除周期噪声干扰。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种随钻测量MWD***噪声消除 方法，包括：
接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和 预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，方法包括：
接收采集的泥浆信号；
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器；
将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定 为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取泵冲信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率 时，将所获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取任一种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述 泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号 的特征频率。
一种示例性的实施例中，
所述泥浆信号为：sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示 泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输 入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，方法还 包括：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆 信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓 冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，所述泵冲信号为：
pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入 信号的起始序号。
一种示例性的实施例中，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所 述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号 所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率， 包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率 计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信 号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure BDA0002324066880000041
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时 刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure BDA0002324066880000042
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1 表示上升沿的个数。
一种示例性的实施例中，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域 的泥浆信号，包括：
对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加窗处理后的泥浆 信号；
对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
一种示例性的实施例中，所述根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征 频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输 出信号，包括：
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率确定抑制因子的频率；
将频域的泥浆信号与所述抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure BDA0002324066880000051
所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000052
的信号分量，k为整数 且满足
Figure BDA0002324066880000053
Figure BDA0002324066880000054
为特征频率；f0为泥浆信号有效信号的中心频 率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号DFT变换的频率分 辨率：
Figure BDA0002324066880000055
Figure BDA0002324066880000056
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小于1的正实 数。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种随钻测量MWD***噪声消除 装置，所述装置包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于保存用于MWD***噪声消除的程序；
所述处理器，用于读取执行所述用于MWD***噪声消除的程序，执行 如下操作：
接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和 预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器；
将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定 为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取泵冲信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率 时，将所获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取任一种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述 泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号 的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述泥浆信号为：
sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，所述处 理器还执行以下操作：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆 信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓 冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，
所述泵冲信号为：pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入 信号的起始序号。
一种示例性的实施例中，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所 述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号 所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率， 包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率 计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信 号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure BDA0002324066880000071
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时 刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure BDA0002324066880000072
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1 表示上升沿的个数。
一种示例性的实施例中，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域 的泥浆信号，包括：
对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加窗处理后的泥浆 信号；
对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
一种示例性的实施例中，所述根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征 频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输 出信号，包括：
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率确定抑制因子的频率；
将频域的泥浆信号与所述抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure BDA0002324066880000081
所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000082
的信号分量，k为整数 且满足
Figure BDA0002324066880000083
Figure BDA0002324066880000084
为特征频率；f0为泥浆信号有效信号的中心频 率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号DFT变换的频率分 辨率：
Figure BDA0002324066880000085
Figure BDA0002324066880000086
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小于1的正实 数。
与现有技术相比，本发明公开了一种随钻测量MWD***噪声消除方法， 方法包括：接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征 频率；对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；根据所述泥浆 信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因 子得到消噪后的泥浆频域输出信号。通过本发明的方案，实现了在频域中消 除随钻测量MWD***的周期噪音。
本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优 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
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明 技术方案的限制。
图1为现有技术中钻井液MWD***的总体结构示意图；
图2为现有技术中地面接收端信号处理流程图；
图3是本发明实施例的随钻测量MWD***噪声消除方法流程图；
图4是本发明实施例的地随钻测量MWD***噪声消除装置示意图；
图5是现有技术中不可采集周期信号的周期性噪声消噪流程图；
图6是现有技术中可采集周期信号的周期性噪声消噪流程；
图7是本发明实施例一示例的MWD***噪声消除方法流程图；
图8是本发明实施例一示例的MWD***噪声消除方法效果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图 对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申 请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机 ***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下， 可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
随钻测量(MWD，Measurement While Drilling)是一种能在钻头钻井过 程中测量、采集钻头附近测井数据，并将采集数据实时传输到地面***的技 术。测井数据通常包括地层特性信息和各种钻井工程参数。作为目前用于钻 井随钻测量中最成熟的信息传输技术之一，钻井液压力信号传输方式的基本 工作原理是将井下测得的信息转换成控制信息，并将控制信息作用于井下的 钻井液压力信号发生器，使传输信道中的钻井液压力发生变化，从而产生钻 井液压力脉动，压力脉动通过传输信道中的钻井液传递到地面，经地面处理 ***处理而转换成所需的井下测量信息。钻井液MWD***的总体结构如图1 所示。
泥浆泵驱动钻井液循环，井下发送端将数据以钻井液压力脉冲形式发送 到地面，地面通过压力传感器将钻井液的压力变化转换为电信号送入地面接 收单元，地面接收单元负责解码出井下发送的数据。
地面接收端常用的信号处理流程如图2所示，本发明是关于噪声干扰消 除的相关技术，在预处理阶段进行，目的是为了处理流程中后面的数据解调 和解码可以准确地解出井下发送的数据。
钻井液信号传输特性主要包含信号的传输速度、信号衰减、信号的反射 等。但是对于钻井液压力传输***，压力脉冲信号在钻柱中从井底向井口的 传输过程当中，由于钻井液属于气、液、固三相流，其间含有粘土、岩屑、 重晶石粉等固相物质，并且往往存在着游离状态的气体等气相物质，通过脉 冲发生器产生的钻井液压力信号强度会不断地衰减，衰减程度受信号频率及 传输距离的影响，也与钻井液信道的内径、钻井液类型和组分、粘度、体积 含气率等内部参数有关。总之，钻井液信道是一个传输特性非常复杂的信道。 结合钻井液信道环境十分恶劣，在此信息传输方式中，由于现场测量条件的 影响，安装在立管上的检测泥浆压力波动的压力传感器的输出，不仅包含井 下传来的有用信号，而且含有由于泥浆泵压缩泥浆而引起的大幅度周期性压 力波动和其他各种机械作用所引起的压力波动以及随机噪声，干扰表现为与 泵冲特性相关的周期性脉冲，噪声表现为宽带白噪声，而且其幅度远大于有 用信号幅度，井口处信号完全淹没在各种噪声中。
根据实际测量，钻井液噪声信号在时域的统计分布呈正态分布，同时包 含有很强的周期分量。该周期分量包括泥浆泵噪声，马达旋转噪声，顶驱或 转盘旋转噪声等。
图3是本发明实施例的随钻测量MWD***噪声消除方法流程图。
步骤301.接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特 征频率。
在本实施例中，随钻测量MWD***随钻测井***用于在钻井过程中实 时测量井下地质参数，包括：随钻测量井眼轨迹参数，例如：井斜角、方位 角、工具面角及辅助参数如温度等。
钻井液随钻数据传输***的各种干扰和噪声中，泥浆泵产生的脉冲幅度 较强，当其频率成分与井下发送的泥浆波信号混叠时会对有用信号形成较强 的干扰。虽然泥浆泵泵冲干扰幅度较强，但其具有明显的周期特性。周期性 噪声包括泥浆泵噪声，马达旋转噪声，顶驱或转盘旋转噪声等。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，方法包括：接收采集的泥浆信号；当能够获取 到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器；将根据所述 泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率。
所述泥浆信号为：sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示 泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入 信号的起始序号；
一种示例性的实施例中，将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到 泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓 冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，所述泵冲信号为：
pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入 信号的起始序号。
一种示例性的实施例中，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所 述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M，M表示信号缓冲器中 原有信号向量长度。
一种示例性的实施例中，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号 所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率， 包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率 计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信 号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure BDA0002324066880000121
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时 刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure BDA0002324066880000122
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1表 示上升沿的个数。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：接收采集的泥浆信号；当无法获取泵冲 信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率时，将所获取的任一 种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特 征频率。在本实施例中，该周期噪声信号包括顶驱噪声，可以通过顶驱装置 直接获得顶驱的输入频率即该顶驱的频率，其中，该周期噪声信号包括但不 限于顶驱噪声，包括所有可以获取的预置频率的周期噪声。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：接收采集的泥浆信号；当无法获取任一 种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述泥浆信号中的周期噪 声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。在本实 施例中，针对无法获得噪声频率的情况。
步骤302.对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
在本实施例中，将泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
一种示例性的实施例中，所述泥浆信号为：
sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，方法还 包括：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆 信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓 冲器的长度均为N，N＝K+M，M表示信号缓冲器中原有信号向量长度。
一种示例性的实施例中，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域 的泥浆信号，包括：对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加 窗处理后的泥浆信号；对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频 域的泥浆信号。在本实施例中，对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sb与预先设置 的窗函数进行相乘运算，计算得到加窗处理后的泥浆信号sw，加窗处理的计算 公式如下：
sw＝sb·wN，
其中，wN＝[w(0) w(1) … w(N-1)]T，该窗函数长度为N，
如果所选择的窗函数向量为：
Figure BDA0002324066880000131
sw＝sb·wN公式中的 “·”表示两个向量逐元素对应相乘。
在本实施例中，对于加窗处理中的窗函数，可以为汉宁窗，也可以选择 其它的窗函数，对此并不进行具体限定，可以根据待处理的井资料相关信息 选择不同的窗函数。
步骤303.根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥 浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
在本实施例中，根据所述平均泵冲频率、所述频域的泥浆信号和预先设 置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。关于抑制因子的取值可以设 为固定值，也可以根据泵冲干扰的强度和预期达到的抑制效果来选择；抑制 因子的取值越小，对相应频率的泵冲干扰分量抑制越明显。
一种示例性的实施例中，所述根据所述平均泵冲频率、频域的泥浆信号 和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号，包括：
将频域的泥浆信号与抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure BDA0002324066880000141
其中，Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000142
的信号分量，k为整 数且满足
Figure BDA0002324066880000143
Figure BDA0002324066880000144
为特征频率；f0为频域的泥浆信号有效信号 的中心频率；Bs为频域的泥浆信有效信号的带宽；Δf为泥浆信号进行DFT变 换的频率分辨率：
Figure BDA0002324066880000145
Figure BDA0002324066880000146
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小 于1的正实数。在本实施例中，具体的实现过程如下：对sw做DFT变换得到 频域信号Sw＝DFT{sw}，这里DFT{·}表示DFT运算。sw可以为频域的泥浆信 号也可以是加窗处理后的频域的泥浆信号。在频域中，对Sw中所包含的有效 信号带宽内的泵冲干扰分量进行抑制，即抑制频率为
Figure BDA0002324066880000151
的信号分量，k为整 数且满足
Figure BDA0002324066880000152
f0为泥浆有效信号中心频率，该频率由井下脉 冲器产生的，需要传输至地面采集***的供解调处理的信号，f0由有效信号 的调制方式及频率决定，即在确定了调制方式及所用频率后，即获得f0；Bs为 有效信号带宽。DFT傅里叶变换的频率分辨率为：
Figure BDA0002324066880000153
其中，Ts是泥浆信号的采样周期，N为采样点数。
在本实施例中，定义一个抑制向量：
a＝[a(0) a(1) ... a(N-1)]T其中，
Figure BDA0002324066880000154
k为整数且满足
Figure BDA0002324066880000155
Figure BDA0002324066880000156
表示向下取整。αj是衰减因子，其值为小于1的正实 数。
在定义抑制因子后，对频域的泥浆信号进行消噪处理，消噪处理的计算 公式为：
Sdn＝Sw·a其中，sw为频域的泥浆信号或加 窗处理后的频域的泥浆信号，a为抑制因子；Sdn为消噪后的频域的泥浆信号。
一种示例性的实施例中，将消噪后的频域的泥浆信号Sdn采用IDFT(逆离 散傅里叶变换)变换为时域，得到时域的去噪后的泥浆信号sdn：
sdn＝IDFT{Sdn}
若sdn＝[sdn(0) sdn(1) ... sdn(N-1)]T，截取时域的去噪后的泥浆信号sdn中心 K个样点即得到泵冲干扰消除后的输出泥浆的信号向量：
Figure BDA0002324066880000161
为了解决上 述问题，如图4所示，为了解决上述问题，本发明还提供了一种随钻测量MWD ***噪声消除装置，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于保存用于MWD***噪声消除的程序；
所述处理器，用于读取执行所述用于MWD***噪声消除的程序，执行 如下操作：
接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和 预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器；
将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定 为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取泵冲信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率 时，将所获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号 中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取任一种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述 泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号 的特征频率。
一种示例性的实施例中，所述泥浆信号为：
sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，所述处 理器还执行以下操作：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆 信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓 冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，
所述泵冲信号为：pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入 信号的起始序号。
一种示例性的实施例中，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所 述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲 器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
一种示例性的实施例中，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号 所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率， 包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率 计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信 号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure BDA0002324066880000181
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时 刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure BDA0002324066880000182
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1 表示上升沿的个数。
一种示例性的实施例中，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域 的泥浆信号，包括：
对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加窗处理后的泥浆 信号；
对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
一种示例性的实施例中，所述根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征 频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输 出信号，包括：
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率确定抑制因子的频率；
将频域的泥浆信号与所述抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure BDA0002324066880000191
所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000192
的信号分量，k为整数 且满足
Figure BDA0002324066880000193
Figure BDA0002324066880000194
为特征频率；f0为泥浆信号有效信号的中心频 率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号DFT变换的频率分 辨率：
Figure BDA0002324066880000195
Figure BDA0002324066880000196
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小于1的正实 数。
一种示例性实施例
钻井液随钻数据传输***的各种干扰和噪声中，泥浆泵产生的脉冲幅度 较强，当其频率成分与井下发送的泥浆波信号混叠时会对有用信号形成较强 的干扰，并且难以去除。现有技术中，对于不可采集周期信号的周期性噪声 消噪流程如图5所示，可采集周期信号的周期性噪声消噪流程如图6所示。 针对于周期性泵噪消除方法如图7所示：
步骤701.接收采集的泥浆信号，获取输入的泵冲信号。
在本步骤中，泥浆泵泵冲干扰幅度较强，但是，分析该泵冲干扰具有明 显的周期特性。可以将采集的泥浆信号为sin(n)，输入的泵冲信号为pin(n)；
采集的泥浆信号为：sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；
输入的泵冲信号为：pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，pin表示输入泵 冲信号向量，K是输入信号向量的长度。
步骤702.将所述泥浆信号和所述泵冲信号分别输入泥浆信号缓冲器和泵 冲信号缓冲器。
在本步骤中，将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓 冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T将所述泵冲信号 输入泵冲信号缓冲器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
泥浆信号缓冲器和泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
步骤703.根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号得到平均泵冲频率。
在本步骤中，根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和 平均泵冲频率计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均 泵冲频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式包括：
Figure BDA0002324066880000201
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时 刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
其中，
Figure RE-GDA0002477158690000202
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1表示上升沿 的个数。
步骤704.对所述泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理。
在本步骤中，对于泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，加窗处 理的公式如下：
sw＝sb·wN，
其中，wN＝[w(0) w(1) … w(N-1)]T为长度为N的汉宁窗的窗函数，
该汉宁窗的窗函数向量为：
Figure BDA0002324066880000202
其中，sw＝sb·wN公式中的“·”表示两个向量逐元素对应相乘。步骤705. 对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥 浆信号。
在本步骤中，对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sw做DFT变 换得到频域泥浆信号Sw，
Sw＝DFT{sw}，这里DFT{·}表示DFT运算。
步骤706.设置抑制因子，确定抑制向量。
a＝[a(0) a(1) ... a(N-1)]T。
确定抑制因子，包括：
其中，所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000212
的信号分量，k 为整数且满足
Figure BDA0002324066880000213
Figure BDA0002324066880000214
为平均泵冲频率；f0为频域的泥浆信号 有效信号的中心频率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号 进行DFT变换的频率分辨率：
Figure BDA0002324066880000215
Figure BDA0002324066880000216
表示向下取整。αj是抑制因 子，αj值为小于1的正实数。
步骤707.将所频域的泥浆信号与抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输 出信号。
在本步骤中，在定义抑制因子后，对频域的泥浆信号进行消噪处理，消 噪处理的计算公式为：
Sdn＝Sw·a其中，sw为频域的泥浆信号或加 窗处理后的频域的泥浆信号，a为抑制因子；Sdn为消噪后的频域的泥浆信号。
步骤708(未示出).将消噪后的频域的泥浆信号Sdn采用IDFT(逆离散傅 里叶变换)变换为时域，得到时域的去噪后的泥浆信号sdn：
sdn＝IDFT{Sdn}
步骤709(未示出).根据时域的去噪后的泥浆信号得到去噪后的输出泥 浆的信号。在本步骤中，sdn＝[sdn(0) sdn(1) ... sdn(N-1)]T，截取时域的去 噪后的泥浆信号sdn中心K个样点即得到泵冲干扰消除后的输出泥浆的信 号向量：
Figure BDA0002324066880000221
采用该实施 例的消噪处理过程，对实钻泥浆信号的消噪效果在频域对比展示如图8所示。 泥浆信号的有效信号是4bps的2FSK调制信号，两个载波频率分别为4Hz和 8Hz，信号频带范围为2Hz～10Hz。从图8-a中可以看出，地面采集的信号包 含大量泵冲干扰的分量。从图8-b中可以看到，消噪后在2Hz～10Hz范围内泵 冲干扰分量已经不明显了，只剩下4Hz和8Hz的载波分量。
本实施例中，对MWD***提出了在频域中进行泵噪消除，在频域对泵 冲干扰的周期性分量进行抑制，从而达到消除泵冲干扰的目的频率域方法消 除周期性噪声，能够取得较好去噪效果。
一种示例性实施例
随钻测量MWD***噪声消除方法如下：
步骤801.接收采集的泥浆信号。
在本步骤中，可以将采集的泥浆信号为sin(n)，采集的泥浆信号为： sin＝[sin(n)sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入 泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号。
步骤802.将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器。
在本步骤中，将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓 冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T泥浆信号缓冲器 的长度均为N，N＝K+M，M表示信号缓冲器中原有信号向量长度。
步骤803.确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
在本步骤中，获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率，并将所获 取的预置频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。例如：顶驱 噪声的频率是可以获取到的。
步骤804.对所述泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理。
在本步骤中，对于泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，加窗处 理的公式如下：
sw＝sb·wN，
其中，wN＝[w(0) w(1) … w(N-1)]T为长度为N的汉宁窗的窗函数，
该汉宁窗的窗函数向量为：
Figure BDA0002324066880000231
其中，sw＝sb·wN公式中的“·”表示两个向量逐元素对应相乘。步骤805. 对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥 浆信号。
在本步骤中，对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sw做DFT变 换得到频域泥浆信号Sw，
Sw＝DFT{sw}，这里DFT{·}表示DFT运算。
步骤806.设置抑制因子，确定抑制向量。
a＝[a(0) a(1) ... a(N-1)]T。
确定抑制因子，包括：
Figure BDA0002324066880000241
其中，所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000242
的信号分量，k 为整数且满足
Figure BDA0002324066880000243
Figure BDA0002324066880000244
为特征频率；f0为频域的泥浆信号有效 信号的中心频率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号进行 DFT变换的频率分辨率：
Figure BDA0002324066880000245
Figure BDA0002324066880000246
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小于1的正实数。
步骤807.将所频域的泥浆信号与抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输 出信号。
在本步骤中，在定义抑制因子后，对频域的泥浆信号进行消噪处理，消 噪处理的计算公式为：
Sdn＝Sw·a其中，sw为频域的泥浆信号或加 窗处理后的频域的泥浆信号，a为抑制因子；Sdn为消噪后的频域的泥浆信号。
步骤808.将消噪后的频域的泥浆信号Sdn采用IDFT(逆离散傅里叶变换) 变换为时域，得到时域的去噪后的泥浆信号sdn：
sdn＝IDFT{Sdn}
步骤809.根据时域的去噪后的泥浆信号得到去噪后的输出泥浆的信号。
在本步骤中，sdn＝[sdn(0) sdn(1) ... sdn(N-1)]T，截取时域的去噪后的泥浆 信号sdn中心K个样点即得到泵冲干扰消除后的输出泥浆的信号向量：
Figure BDA0002324066880000251
本实施例中， 对MWD***提出了在频域中进行噪声消除，在频域对周期性分量进行抑制， 从而达到消除噪声干扰的目，相比较频率域方法消除周期性噪声，能够取得 较好去噪效果。
一种示例性实施例
随钻测量MWD***噪声消除方法如下：
步骤901.接收采集的泥浆信号。
在本步骤中，可以将采集的泥浆信号为sin(n)，采集的泥浆信号为：
Figure BDA0002324066880000252
其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入 泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号。
步骤902.将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器。
在本步骤中，将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓 冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T泥浆信号缓冲器 的长度均为N，N＝K+M，M表示信号缓冲器中原有信号向量长度。
步骤903.确定泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
在本步骤中，将泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆 信号中周期噪声信号的特征频率。针对于无法确定噪声的频率和无法采集到 噪声信号的情况，可以利用泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所 述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
步骤904.对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理。
在本步骤中，对于泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，加窗处 理的公式如下：
sw＝sb·wN，
其中，wN＝[w(0) w(1) … w(N-1)]为长度为N的汉宁窗的窗函数，
该汉宁窗的窗函数向量为：
Figure BDA0002324066880000261
其中，sw＝sb·wN公式中的“·”表示两个向量逐元素对应相乘。步骤905. 对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥 浆信号。
在本步骤中，对加窗处理后的泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sw做DFT变 换得到频域泥浆信号Sw，
Sw＝DFT{sw}，这里DFT{·}表示DFT运算。
步骤906.设置抑制因子，确定抑制向量。
a＝[a(0) a(1) ... a(N-1)]T。
确定抑制因子，包括：
Figure BDA0002324066880000262
其中，所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure BDA0002324066880000263
的信号分量，k 为整数且满足
Figure BDA0002324066880000264
Figure BDA0002324066880000265
为特征频率；f0为频域的泥浆信号有效 信号的中心频率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号进行 DFT变换的频率分辨率：
Figure BDA0002324066880000266
Figure BDA0002324066880000267
表示向下取整。αj是抑制因子，αj值为小于1的正实数。
步骤907.将所频域的泥浆信号与抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输 出信号。
在本步骤中，在定义抑制因子后，对频域的泥浆信号进行消噪处理，消 噪处理的计算公式为：
Sdn＝Sw·a其中，sw为频域的泥浆信号或加 窗处理后的频域的泥浆信号，a为抑制因子；Sdn为消噪后的频域的泥浆信号。
步骤908.将消噪后的频域的泥浆信号Sdn采用IDFT(逆离散傅里叶变换) 变换为时域，得到时域的去噪后的泥浆信号sdn：
sdn＝IDFT{Sdn}
步骤909.根据时域的去噪后的泥浆信号得到去噪后的输出泥浆的信号。
在本步骤中，sdn＝[sdn(0) sdn(1) ... sdn(N-1)]T，截取时域的去噪后的泥浆 信号sdn中心K个样点即得到泵冲干扰消除后的输出泥浆的信号向量：
Figure BDA0002324066880000271
本实施例中， 对MWD***提出了在频域中进行噪声消除，在频域对周期性分量进行抑制， 从而达到消除噪声干扰的目，相比较频率域方法消除周期性噪声，能够取得 较好去噪效果。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、 ***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组 合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一 定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一 个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实 施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬 件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质) 和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机 存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块 或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可 移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或 其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、 磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以 被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通 信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他 传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (20)

1.一种随钻测量MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述方法包括：
接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
2.根据权利要求1所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，方法包括：
接收采集的泥浆信号；
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器；
将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
3.根据权利要求2所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取泵冲信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率时，将所获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
4.根据权利要求3所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取任一种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
5.根据权利要求1所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，
所述泥浆信号为：sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，方法还包括：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
6.根据权利要求2所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，
所述泵冲信号为：pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号。
7.根据权利要求6所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
8.根据权利要求7所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure FDA0002324066870000031
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure FDA0002324066870000032
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1表示上升沿的个数。
9.根据权利要求5所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号，包括：
对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加窗处理后的泥浆信号；
对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
10.根据权利要求9所述的MWD***噪声消除方法，其特征在于，所述根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号，包括：
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率确定抑制因子的频率；
将频域的泥浆信号与所述抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure FDA0002324066870000033
所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure FDA0002324066870000034
的信号分量，k为整数且满足
Figure FDA0002324066870000041
Figure FDA0002324066870000042
为特征频率；f0为泥浆信号有效信号的中心频率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号DFT变换的频率分辨率：
Figure FDA0002324066870000043
Figure FDA0002324066870000044
表示向下取整；αj是抑制因子，αj值为小于1的正实数。
11.一种MWD***噪声消除装置，所述装置包括：存储器和处理器；其特征在于：
所述存储器，用于保存用于MWD***噪声消除的程序；
所述处理器，用于读取执行所述用于MWD***噪声消除的程序，执行如下操作：
接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号；
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号。
12.根据权利要求11所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器；
将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
13.根据权利要求12所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取泵冲信号但能获取到任一种或多种周期噪声信号的预置频率时，将所获取的任一种或多种周期噪声信号的预置频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
14.根据权利要求13所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述接收采集的泥浆信号并确定所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
接收采集的泥浆信号；
当无法获取任一种周期噪声信号时，根据所述泥浆信号的频谱，将所述泥浆信号中的周期噪声信号的中心频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率。
15.根据权利要求11所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，
所述泥浆信号为：sin＝[sin(n) sin(n+1) … sin(n+K-1)]T；其中，sin(n)表示泥浆信号，sin表示输入泥浆信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号；
所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号之前，所述处理器还执行以下操作：
将所述泥浆信号输入泥浆信号缓冲器中，得到泥浆信号缓冲器中的泥浆信号sb：
sb＝[sin(n-M) … sin(n-2) sin(n-1) sin]T其中，泥浆信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
16.根据权利要求12所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，
所述泵冲信号为：pin＝[pin(n) pin(n+1) … pin(n+K-1)]T；
其中，pin表示输入泵冲信号向量，K是输入信号向量的长度，n表示输入信号的起始序号。
17.根据权利要求16所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器，包括：
当能够获取到所输入的泵冲信号时，将所述泵冲信号输入泵冲信号缓冲器中，得到泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb：
pb＝[pin(n-M) … pin(n-2) pin(n-1) pin]T；
其中，泵冲信号缓冲器的长度均为N，N＝K+M。
18.根据权利要求17所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述将根据所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号所得到的平均泵冲频率，确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率，包括：
根据泵冲信号缓冲器中的泵冲信号上升沿所对应的时刻和平均泵冲频率计算公式，计算得到所述泵冲信号缓冲器中的泵冲信号的平均泵冲频率；
将所得到的泵冲信号的平均泵冲频率确定为所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率；
其中，所述平均泵冲频率计算公式，包括：
Figure FDA0002324066870000061
泵冲信号缓冲器中的泵冲信号pb包括L+1个上升沿，上升沿所对应的时刻为tk,k＝0,1,2,...,L；
Figure FDA0002324066870000062
表示平均泵冲频率；tk为上升沿所对应的时刻，L+1表示上升沿的个数。
19.根据权利要求15所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述对所述泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号，包括：
对泥浆信号缓冲器中的泥浆信号进行加窗处理，获得加窗处理后的泥浆信号；
对所述加窗处理后的泥浆信号进行傅里叶变换得到频域的泥浆信号。
20.根据权利要求19所述的MWD***噪声消除装置，其特征在于，所述根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率、所述频域的泥浆信号和预先设置的抑制因子得到消噪后的泥浆频域输出信号，包括：
根据所述泥浆信号中周期噪声信号的特征频率确定抑制因子的频率；
将频域的泥浆信号与所述抑制因子相乘获得消噪后的泥浆频域输出信号；
其中，所述抑制因子包括：
Figure FDA0002324066870000071
所述Sw为频域的泥浆信号，抑制因子的频率为
Figure FDA0002324066870000072
的信号分量，k为整数且满足
Figure FDA0002324066870000073
Figure FDA0002324066870000074
为特征频率；f0为泥浆信号有效信号的中心频率；Bs为频域的泥浆信号有效信号的带宽；Δf为泥浆信号DFT变换的频率分辨率：
Figure FDA0002324066870000075
Figure FDA0002324066870000076
表示向下取整；αj是抑制因子，αj值为小于1的正实数。
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