电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究_龙玲

电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究_龙玲 第35卷第9期 2014年9月仪器仪表学报 ChineseJournalofScientificInstrumentVol.35No.9Sep(2014 电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究 龙1陈玲，2，3庆，刘*飞4 (1(西南民族大学电气信息工程学院 3(华中科技大学电气与电子工程学院成都610041;武汉430074;武汉430074; 广汉618300)2(中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室4(川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 摘MWD)是一种以电磁波形式实现地层传输的无线随钻测量技术，要:电磁波随钻测量(EM-对井场随钻测量实测的信号噪声进行分析，发现接收噪声中的主要干扰成分是来自工频的谐波干扰。为消除工频信号对于地面接收到的随钻测量信号的干扰，提出了一种基于正弦波参数估计的谐波干扰消除算法。该算法首先对干扰谐波参数进行估计，然后重构干扰谐波信号，并从接收信号中减去干扰信号，该过程迭代进行，直到接收信号中有效信号能量占到50%以上。经过仿真测试和实际实验验证，该方法有效的消除谐波干扰，最大程度上减小了有效信号的失真，并大大地提高了接收信号的信噪比。 关键词:电磁波随钻测量;正弦波参数估计;谐波干扰 ——————————————————————————————————————————————— 中图分类号:TP29TN98TH89文献标识码:A国家学科分类 代码:510(99 ,esearchoneliminatinginterferencesignalalgorithmofEM-MWD LongLing1，ChenQing2，3，LiuFei4 (1(CollegeofElectrical,InformationEngineering， SouthwestUniversityforNationalities，Chengdu610041，China; 2(KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleum,esources， MinistryofEducation，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074， China;3(SchoolofElec-tricalandElectronicEngineering， HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China; 4(DrillingandProductionTechnology,esearchInstitute， ChuanqingDrillingEngineeringCo(，Ltd(，CNPC，Guanghan618300，China) Abstract:Electromagneticmeasurementwhiledrilling(EM-MWD) isakindofwirelessmeasurementwhiledrillingwithelectromagneticwave(T henoiseinthemeasuredwell-sitesignalisanalyzed， andtheanalysisresultindicatesthatthemaindisturbancefactorinthere-ceive dnoiseistheharmonicinterferencefromthepowerfrequency(Inordertoeli minatetheinterferencetothesignalofEM-MWD， thispaperexploresaharmonicinterferenceeliminationapproachbasedonsin e-waveparameterestimation(Thismethodfirstestimatestheharmonicinterferenceparameters，andthenrestructurestheharmonicinterferencesignal， andthereconstructedharmonicinterferencesignalissubtractedfromtherec ——————————————————————————————————————————————— eivedsignal; thisprocessisperformediterativelyuntiltheeffectivesignalenergyreachesm orethan50%inthereceivedsignal(Simulationtestandactualexperimentwe reconducted， theresultsshowthatthisapproacheffectivelyeliminatestheharmonicinterfe rence，minimizesthedistortionoftheeffectivesignal， andgreatlyimprovesthesignaltonoiseratioofthereceivedsignal( Keys:EM-MWD;sinewaveparameterestimation;harmonicinterference 08收稿日期:2014- 2012-14)资助项目,eceivedDate:2014-08*基金项目:2014年西南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金(2014NZYQN10)、构造与油气资源教育部重点实验室开放基金(TP,- 第9期龙玲等:电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究2145 1引言 近年来，气体钻井技术在国内呈迅猛发展态势，由于气体及各种充气钻井液不能产生有效的钻井液脉冲，无法使用泥浆脉冲随钻测量通信系统。随钻测量技术，是指在钻进的同时实现各种参数连续测量的技术，这些参数主要包括定向轨迹描述及地层特性测量，典型的随钻测量系统包括两部分，即地下随钻测量部分和地面接收 ,1-2, magneticmeth-。电磁随钻测量(electro-处理显示部分 ——————————————————————————————————————————————— odmeasurementwhiledrilling，EM-MWD)起源于20世纪80年代，采用电磁波传播工作方式，适用于各种类型的 钻井泥浆钻井工程，填补了非导电泥浆钻井工程中油气 ,3-4, 。90年代电磁波透地通信的研究出现了测量的空白 突破，将自适应噪声抵消、最大似然检测、非线性处理和 自适应反馈结合在一起，用于去除噪声。国际上，Schlumberger、HalliburtonSp-errySun、Weatherford等公司都相继开发推出了一系列的电磁波随钻测量系统商业化产品，使该项技术迅速在欧洲、加拿大、南美洲和俄罗斯等国家和地区推广应用，但是其核心技术一直对外严格 ,5-6, 。近年来国内也在该方向上开展了深入研究，并保密 MWD样机，开发了具有自主知识产权的EM-并且在国内 ,7-8,。进行了多次成功实验 井下发射装置与地面接在石油随钻测量系统中， 收装置的通信是随钻测量中的关键技术，国内外研究人员从噪声模型、调制方式的、地层信号衰减规 ,9-12, 。律等多方面对这项技术开展了卓有成效的研究对于地面接收信号干扰分布与干扰抑制的研究但是， 尚不多见，这是由于大部分研究都是基于理论分析和计算机仿真——————————————————————————————————————————————— 进行的，无法采集到真实的随钻测量通信信号来进行分析，因此无法对实际应用环境中的噪声进行准确的分析，更谈不上对噪声进行抑制和消除的研究。 本文通过对随钻测量现场采集的信号进行分析，发现地面接收信号的主要干扰来自于井场上的电力设备引入的50Hz工频干扰。为了抑制工频干扰，本文提出了一种基于干扰参数估计的工频干扰消除算法，仿真表明，在保证信号不失真的前提下，现有的滤波法对于工频干扰的抑制能力最高为58dB，而干扰消除算法最高可达68dB，因此采用新方法后接收灵敏度提高了10dB。 图1 Fig(1 井场地面接收信号时域波形图 Thegroundreceivingsignalwaveformintime domain 图2Fig(2 井场地面接收信号频谱分布图Thegroundreceivingsignalspectrum infrequencydomain 从图上可以看出，干扰主要分布在50Hz工频以及 其倍频附近，而且干扰频率并不恰好等于50Hz及其倍数，这是因为实际应用中的交流电频率并非准确的50Hz。实际上，有效信号分布在5Hz附近的频段，由于工频噪声的幅度比有效信号大3个数量级，因此信号完全被噪声所淹没，无法直接从频谱图上观察到有效信——————————————————————————————————————————————— 号。因此，为了能够接收到有效信号，必须想办法抑制工频极其谐波干扰信号。 对于这种窄带干扰，工程一般采用陷波器来进行滤,13-14, ，除但是通常陷波器都是采用无限冲击响应滤波器(II,)来实现的。由于II,滤波器的相位响应不是线性 的，会对正常通信信号的造成较大失真。而且，工频干扰的频率还不可能会随着井场的不同而发生变化，因此在陷波器不能适用于本场景。 为了保证滤波器不会对有效信号构成干扰，必须保 2井场噪声分析 图1是由随钻测量现场采集的一段信号的时域曲 线，图2是其对应的频谱分析结果 。 2146仪器仪表学报第35卷 证滤波器对于不同频率构成的相移是线性的，因此只能采用有限冲击响应(FI,)滤波器。FI,数字滤波器的设计方法有很多，通常采用窗函数法来设计，常用的窗函数有巴特利特(Bartlett)窗、汉宁(Hanning)窗、哈明(Ham-,15,ming)窗、布莱克曼(Blackman)窗等。这5种窗函数的旁瓣衰减依次增大，主瓣宽度依次增加。考虑到工频 f=50nHz(n=1，2，3，…)附近计算工频干扰参数。然 后，根据这些参数重构工频干扰，并从接收信号中减去干扰信号。——————————————————————————————————————————————— 这样，就消除了一个干扰信号成分。接下来判断有效信号(即5Hz附近的信号)的能量是否在接收信号能量中的比例大于50%%，如果有效信号能量比例过半，则即可进入解调模块;如果有效信号能量比例不足，则将所得信号重新送入干扰消除模块，并令n=n+1，继续消除下一个干扰信号 。 干扰强度很大，因此采用旁瓣衰减最大的布莱克曼窗函数法，其窗函数可表示为: w(n)=0(42,0(5cos2n+0(08cos4n N,1N,1 [()()] 0?n?N,1设计一个长度N=51的布莱克曼窗 FI,低通滤波器，其截止频率为10Hz，其幅频和相频响应曲线如图3所示 。 图4Fig(4 干扰消除算法流程图 Theflowchartoftheinterferencecancellationalgorithm 该算法的关键在于谐波参从上述流程中可以看出， 数估计算法，即估计第n次谐波的频率、幅度和相位参数。下面首先考虑单谐波的参数估计问。 其表达式如下:对于一个长度为N的正弦采样序列x(n)， ——————————————————————————————————————————————— x(n)=Acos2nπf f 图3 布莱克曼窗FI,低通滤波器的幅频和相频相应曲线TheamplitudeandphasefrequencyresponsecurvesforBlackmanwindowFI ,lowpassfilter ( +θ; s ) n=0，1，…，N,1(1) f =(K+fs fs为采样率，A为幅度。式中:f为频率，设 Fig(3 于是式(1)可Δ)/N，其中0?+Δ,1，而且K为整数， 以写成: x(n)e,j(2nπ K+Δ+k该滤波器对于50Hz的工频干扰，大从图3可以看出， 约能够达到60dB的衰减，即对工频信号的幅度可以形成大约3个数量级的衰减，在对于工频信号的抑制上，能够满足需求。但是，必须注意的是，该低通滤波器对于10Hz以下的信号大约存在2dB左——————————————————————————————————————————————— 右的衰减，而且不同频率成分略有差异，因此该滤波器会对有效信号 带来失真。 =Acos2nπK+Δ+θ= N) knN ()Aj(2nπ (e2 K+Δ,k+θ) + +θ) (2) K+Δ,kK+Δ+k该信号的DFT变换表达式如下: N,1N,1 A,j2X(k)=?x(n)e=?(ej(2nπ 2n=0n=0令: , δ(k)=K+Δ,k+ δ(k)=K+Δ+k于是: +θ) +e,j(2n+θ) ) (3)(4)(5) ——————————————————————————————————————————————— 3基于干扰参数估计的工频干扰消除方法 考虑到井场上的工频干扰信号频率成分较为单一， 其主要能量往往集中在工频基频以及工频的各次谐波上，如果能够估计出工频基频以及其各次谐波参数，就能够重建干扰信号，直接从接收信号中减去干扰信号。这样能够在消除工频干扰的同时，尽量降低对于有效信号带来的失真。 基于这种思路，本文提出了一种基于工频干扰参数估计的方法，其流程如图4所示。首先对接收信号进行频域变换，在频域中搜索工频谐波的干扰成分，即频率 +, (6)δ(k)+δ(k)=2(K+Δ) +, (7)δ(k),δ(k)=2k , 为了便于表示，在不引起混淆的情况下，以下用δ,++ (5)代入式表示δ(k)，δ表示δ(k)。将式(4)、 (3)，并由级数展开式: N,1 珔sin(wN/2),jw珔珔,jwn e=e(n,1/2)?sin(w/2)n=0 可得: 第9期 ——————————————————————————————————————————————— , 龙玲等:电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究2147 Asin(πδ,) X(k)=j(πδ(1,1/N)+θ)+(, 2sin(πδ/N) sin(πδ+) (8)e,j(πδ(1,1/N)+θ))+ sin(πδ/N) X(k)的实部和虚部可以分别写成将指数形式展开， 如下形式: + cos(2πk2/N),cos(2π(K+Δ)/N) (15) cos(2πk1/N),cos(2π(K+Δ)/N) 因此通过式(15)式(15)中只有K+Δ一个未知项，求解K和Δ。 lm(X(k)) k2;ki=k1， sin(2πk/N) g(k)=cos(2πk/N);ki=k1，k2XΔ=cos(2π(K+Δ)/N)令h(k)= 于是由式(15)可以解出: ——————————————————————————————————————————————— h(k1)g(k1),h(k2)g(k2)XΔ= h(k1),g(k2)由于0?Δ,1，因此:K=Ncos,1XΔ 2π 式中:,,符号表示向下取整。 (16)(17)(18) ,e(X(k))= A 2sin(πΔ)sin(πΔ+θ)+2 , + sin(πΔ)cos(πΔ+θ)(ctg(πδ/N)+ctg(πδ/N), (9) A sin(πΔ)sin(πΔ+θ)(ctg(πδ,/N),lm(X(k))=2ctg(πδ/N) + (19) (10) 以上两式是正弦信号DFT变换的基本。从 X(k)的实部由两项求和组成，式(9)可以看出，第1项完全由信号参数决定，反映在频域上是一个常数;第2项中 的反正切函数与谱线位置参数k相关，决定了X(k)的实 ——————————————————————————————————————————————— X(k)的虚部表部在频域上的形状。从式(10)可以看出，示为乘积的形式，而且谱线位置k同样包含在反正切函 数中。为了便于表示，定义: f+(k)=ctgπδ,(k)/N+ctgπδ+(k)/Nf,(k)=ctgπδ,(k)/N,ctgπδ+(k)/N (11)(12) [] (20) N cos,1XΔ,K2π (21)代入式(9)和式(10)，将式(20)、可得:Acos(πΔ+θ)= Δ= 2(,e(X(k)),Asin(πΔ)sin(πΔ+θ)) sin(πΔ)f+(k) 2lm(X(k)) Asin(πΔ+θ)= sin(πΔ)f,(k)3(2 差分估计方法 (21) (22)(23) +, ——————————————————————————————————————————————— 由于f(k)和f(k)中只含有信号的频率参数K+Δ，如果将他们从基本公式中分离出来，就可以解出信号 将式(22)和式(23)联立，可以求解出幅度A和相位θ。在上述的直接解法中，没有考虑其他正弦频率分量 的影响，如果分析信号中存在多个正弦频率分量，直接解法的精度会受到一定的影响。因此，下面推导一种差分估计方法，利用相邻两项的差分运算消除其他正弦信号的影响。 由基本公式(9),(10)，可得基本公式的差分形式: A ,e(X(k1)),,e(X(k2))=sinπΔcos(πΔ+ 2 ++ (24)θ)(f(k1),f(k2)) lm(X(k1)) ,lm(X(k2)) = A sinπΔsin(πΔ+2 (25) 频率参数，进而完成对其他参数的求解。分析X(k)的虚 , 直接利用比例法就可以将f(k)分离出部表达式(10)， ——————————————————————————————————————————————— 来。同理，对于实部表达式(9)，首先进行差分运算，再利 + 同样可以对信号参数进行用比例法就可以分离f(k)， 就构成了参数估计的直接解求解。利用这2种求解思路， 法和差分解法。3(1 直接估计方法 分析式(10)可以看出，在X(k)的虚部是由两部 A 分的乘积组成的，而信号参数项sinπΔsin(πΔ+θ) 2是与谱线位置k无关的常数，可以通过比例法消去，于是可得: f,(k1)lm(X(k1)) =, lm(X(k2))f(k2)而根据三角公式，可以推出:, f(k)= 2sin(π(δ+,δ,)/N) = cos(π(δ+,δ,)/N),cos(π(δ++δ,)/N) 2sin(2πk/N) cos(2πk/N),cos(2π(K+Δ)/N) 式(14)代入式(13)可得: sin(2πk1/N)lm(X(k1))=? lm(X(k2))sin(2πk2/N) ——————————————————————————————————————————————— (13) ,, θ)(f(k1),f(k2)) 根据三角公式，可以推出: f+(k)= 2sinπ(δ++δ,)/N = cos(π(δ+,δ,)/N),cos(π(δ++δ,)/N) 2sin(2π(K+Δ)/N) cos(2πk/N),cos(2π(K+Δ)/N) (26) (14) 式(26)中只有分母的第一项是k的函数，同式(17)记为g(k)， 根据式(23)可以得到如下的差分比例形式: ,e(X(k1)),,e(X(k2)) = ,e(X(k3)),,e(X(k4)) 2148仪器仪表学报第35卷 11 , (g(k1),XΔ)(g(k2),XΔ) 11 ——————————————————————————————————————————————— , (g(k3),XΔ)(g(k4),XΔ) 于是可得二次方程: (1,D)XΔ2+ [ (27) 设定的信号为了保证信号在采样时不会失真， 采样率为fs=2000Hz。根据实测信号中各个谐波仿真中设定的各个谐波的幅度和分量的能量比例， 相位如表1所示。从表1可以看出，各次干扰谐波的能量远大于有效信号的能量，奇次谐波的能量大于偶次谐波的能量。各次谐波的相位是随机设定的。于是，仿真信号的波形如图5所示，直接从波形上看，只能看到49(8Hz的工频信号，有效信号完全被淹没了。 表1 基波 100020 D(g(k1)+g(k2)),(g(k3)+g(k4))]XΔ ,e(X(k1)),,e(X(k2))g(k3),g(k4),e(X(k3)),,e(X(k4))g(k1),g(k2) +(28) g(k3)g(k4),Dg(k1)g(k2)=0 D= ——————————————————————————————————————————————— (29) 可以从方程(28)中利用二次方程的求根公式， 由于方程(28)是一个二次方程，求解出XΔ。会解出两个根，应该根据频域中最高谱线的位置，选择一个与 (21)就可以实际信号相符的实根，将其代入式(20)-求解K和Δ。 (24)，最后，将K和Δ的值代入差分公式(23)-可得: Acos(πΔ+θ)=Asin(πΔ+θ)= 2(,e(X(k1)),,e(X(k2)) sin(πΔ)(f+(k1),f+(k2))2(lm(X(k1)),lm(X(k2))sin(πΔ)(f,(k1),f,(k2)) (30)(31) 幅度相位(?) 谐波参数表 三次150110 四次4160 五次10080 Table1Harmonicparametertable 二次550 就可以求解A和θ。联立两个方程， 4仿真测试与现场实验结果 为了全面分析算法性能，算法测试分为仿真测试和 ——————————————————————————————————————————————— 现场实验2个部分。仿真测试主要是在通信信号中加入参数已知的工频干扰成分，然后分别利用滤波法和参数估计法进行干扰消除，对2种算法的性能进行对比分析。现场实验主要是采用这2种算法对于实际采集信号的分析，通过对比干扰消除前后的波形来检验2种算法的性能。4(1 仿真测试 为了便于对比算法性能，首先采用仿真方式来对算法的干扰抑制效果进行验证。通信信号采用一个频率为fc=5Hz的余弦信号来模拟，工频干扰信号采用基频为f0=49(8Hz的余弦波，以及它的5次谐波来模拟。于是，仿真信号的数学表达式为: x(n)=s(n)+p(n)有效信号为:fc s(n)=cos(2nπ) fs干扰信号为: 5 图5 Fig(5 仿真信号时域波形图 Thesimulatedsignalwaveformintimedomain 分别采用前面提出的2种参数估计方法，对谐波分量的参数进行估计，得到的结果如表2和表3所示。对比两表可以看出，差分法得到的结果更为准确，在没有白噪声干扰的情况下，差分法能够完全准确的估计出谐波分量的参数。因此干扰消除算法中采用差分法对干扰——————————————————————————————————————————————— 谐波参数进行估计，随后从接收信号中减去重构的干扰信号，从而达 到消除干扰的目的。 表2 Table2 幅度相位 基波99521? (32) 直接法估计结果 二次5(248? 三次154112? 四次4(9158? 五次10282? Theestimationresultwithdirectmethod (33) p(n)= ?Akcos(2knπ k=1 f0 +θk)fs (34) 第9期 表3 ——————————————————————————————————————————————— Table3 幅度相位(?) 基波100020 龙 差分法估计结果 二次550 三次150110 玲等:电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究2149 Theestimationresultwithdifferencemethod 四次4160 五次10080 图6给出了滤波法和基于差分参数估计的干扰消除算法对于上述信号的处理结果。从图6(a)上可以看出，通过低通滤波过后，可以看到有效信号，但是滤波法未能完全滤除干扰成分。但是，从图6(b)上可以看出，干扰消除算法完整的恢复了有效信号。 前面的仿真中并没有考虑现场环境中的白噪声干扰，为了进一步模拟现场环境，在仿真信号中加入了白噪声w(n)。于是，仿真信号表达式可以写成: (35)x(n)=s(n)+p(n)+w(n)为了定量分析滤波法和干扰消除法的抗噪声效果， 定义滤波前的工频干扰信噪比为: N ——————————————————————————————————————————————— 图6 Fig(6 采用仿真信号的波形对比 SN,p= ?s(n) 2 n=1N Waveformcomparisonforsimulationsignals (36) 白噪声干扰信噪比固在图7(a)所示的实验中， 定为10dB，改变工频干扰的信噪比。从图中可以看出，滤波法的输出信噪比与输入的工频干扰信噪比有关，这是因为滤波法对于工频噪声的抑制是60dB，当输入工频干扰为,60dB时，由于滤波器对于有效信号存在2dB左右的衰减，因此总体的输出信噪比在,2dB附近;而当工频干扰降到,50dB时，滤波法已经能够基本抑制全部的工频干扰，此时输出的信噪比由白噪声决定，因此稳定在8dB附近。这里存在2dB左右的损失，同样是由滤波器对于有效信号的衰减造成的。而对于干扰消除法而言，输出信噪比基本稳定在9dB附近，这是因为白噪声对于参数的估计有细微的影响，导致工频干扰不能完全消除的缘故。 在图7(b)的实验中，固定工频干扰信噪比为,60dB，改变白噪声干扰的信噪比。从图中可以看出，滤波法受白噪声干扰信噪比的——————————————————————————————————————————————— 影响比较小，这是因为滤波法对于白噪声也有一定的抑制能力，滤波法的输出信噪比保持在,2dB左右是由工频干扰强度决定的。而干扰消除算法的输出信噪比对白噪声比较敏感，因为干扰消除算法主要是抑制工频干扰，对于白噪声没有抵抗能力，因此输出信噪比基本随白噪声线性变化。值得注意的是，即使在白噪声信噪比为0的情况下，白噪声的能量仍然远小于工频干扰的能量，因此对于工频干扰的参数估计不会有太大影响，干扰消除算法仍然能够正常工作。 ?p(n) 2 n=1 白噪声干扰信噪比为: N SN,w= ?s(n) 2 n=1N (37) ?w(n) 2 n=1 设干扰消除后的信号表示为式中:N为采样点的总数。 r(n)，于是定义算法处理后的输出信噪比为: ——————————————————————————————————————————————— N SN,= ?s(n) 2 n=1 N (38) 2 ?(r(n) n=1 ,s(n)) 以于是，可以得到滤波后信噪比与工频干扰信噪比，及白噪声干扰信噪比之间的关系，如图6所示 。 2150仪器仪表学报第35 卷 图8 Fig(8 接收灵敏度性能提升比较ofreceivingsensitivity Performancecomparisonfortheimprovement 4(2现场实验 前面对比了滤波法和干扰消除法对于仿真信号的处理结果，可以——————————————————————————————————————————————— 看到干扰消除法优于滤波法。但是，实际信号不同于仿真信号，实际信号中还含有其他的杂散噪声，为了进一步检验算法性能，使用这2种方法分别对井场实际采集的信号进行处理。 首先利用滤波法对前面接收到的信号进行滤波，其时域结果如图9(a)所示。从图上可以看出，信号中仍然存在一定的50Hz工频干扰，导致波形不清晰。利用干扰消除算法得到的结果如图9(b)所示，从图上可以看 图7 Fig(7 滤波法与干扰消除法性能比较 Performancecomparisonbetweenfilteringalgorithmandinterferencecance llationalgorithm 出，虽然波形上仍然存在一定的白噪声，但是调制波形清晰可见，可见干扰消除算法的效果优于普通的滤波法。通过现场试验，进一步验证了在仿真实验中得到的结论 。 可以发现干扰消除算法适用于通过图`所示的实验， 工频干扰远大于有效信号，也远大于白噪声的情况，这种情况与井场工况相符。 图8是对比滤波法和干扰消除算法在接收灵敏度提升方面的效果比较，实验条件是白噪声干扰信噪比固定为10dB，改变工频干扰——————————————————————————————————————————————— 的信噪比，可以发现，滤波法的灵敏度最高只能达到58dB左右，这是由滤波器设计的低通截止性质决定的;而干扰消除算法的接收灵敏度提升随工频干扰的增大而增大，最高可达68dB，这是因为干扰消除算法是直接从信号中减去工频干扰，没有理论的信噪比提升上限，因此能够得到更大的接收灵敏度提升。可见本文提出的干扰消除算法能够自动适应工频干扰强度的变化，能够极大提高现场工作环境下接收机的灵敏度 。 第9期龙玲等:电磁波随钻测量干扰信号消除算法研究 2151 adaptivefilter,J,(ChineseJournalofScientificInstru-ment，2012，33(5):1013-1018( ,5,刘修善，侯绪田，涂玉林，等(电磁随钻测量技术现状 J,(石油钻探技术，2006，34(5):4-9(及发展趋势, LIUXSH，HOUXCH，TUYL， etal(Developmentsofelectromagneticmeasurementwhiledrilling ,J,(Pe-troleumDrillingTechniques，2006，34(5):4-9( ,6,刘修善，杨春国，涂玉林，等(我国电磁随钻测量技术 J,(石油钻采工艺，2008，30(5):1-5(研究进展, LIUXSH，YANGCHG，TUYL， etal(Advancesintechnologyforelectromagneticmeasurementwhiledrillin ginChina,J,(OilDrilling,ProductionTechnology，2008，30(5):1-5( ——————————————————————————————————————————————— 图9 Fig(9 采用实际信号的性能对比 ,7,李天禄，2000电磁波随钻测范业活，杨志强(SEMWD-(录 井工程，2012，23(2):量系统及现场试验,J,64-67( LITL，FANYH， YANGZHQ(SEMWD-2000electro-magneticmeasurementwhiledrillingsys temandfie-ldtest,J,(MudLoggingEngineering，2012，23(2):64-67( ,8,张东旭，白璟，谢意，等(电磁波接力传输随钻测量系 J,(天然气工程，2014，34(2):76-80(统研制与应用, ZHANGDX，BAIJ，XIEY， etal(Developmentandapplicationofanelectromagneticrelaytransmission MWDsystem,J,(NaturalGasIndustry，2014，34(2):76-80( ,9,李林(电磁随钻测量技术现状及关键技术分析,J,( 2004，32(5):53-55(石油机械， LIL(MWDtechnologysituationandkeytechnologyanal-ysis ,J,(ChinaPetroleumMachinery，2004，32(5):53-55( ,10,, aabFH(Noisemodelforlow-frequencythrough-the-Earthcommunication ,J,(,adioScience，2010，45(6):1-7( ,11,苏毅，刘阳，等(基于载波通信原理的电磁波随齐昕， (石油勘探与开发，2013，40(2):钻测量技术,J,226-231( ——————————————————————————————————————————————— SUY，QIX，LIUY， etal(Electromagneticmeasure-mentwhiledrillingtechnologybasedonthe 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,J,(JournalofElectronicMeasurementandInstrument，2012，26(9): 829-833( ,3,贾衡天，彭浩，邓乐，等(随钻电磁波电阻率测量系 J,(电子测量技术，2014，37(6):123-126(统, JIAHT，PENGH，DENGL，etal(Electromagneticre-sistivityMWDsystem,J,(ElectronicMeasurementTechnology，2014，37(6):123-126( ,4,王洪亮，董浩斌，蒋国盛(基于相关自适应器的EM-MWD 信号检测系统设计,J,(仪器仪表学报，2012，33(5):1013-1018( WANGHL，HONGHB， JIANGGSH(DesignofEM-MWDsignaldetectionsystembasedoncorrelation and 2152仪器仪表学报第35卷 ,14,NosanA，Punchalard,(AComplexadaptivenotchfilter usingmodifiedgradientalgorithm,J,(SignalProcess-ing，2012，92 ——————————————————————————————————————————————— (6):1508-1514( J,(,15,田园，周勖(窗函数在数字滤波器设计中的应用, 2013，32(4):25-27(国外电子测量技术， TIANY，ZHOUX， Applicationofwindowsfunctioninthedesignofdigitalfilter,J,(ForeignElectronicMeas-urementTechnology，2013，32(4):25-27( in2004fromChengduUniversityofTechnologyandM(Sc(de-greein2007fr omUniversityofElectronicScienceandTechnolo-gyofChina(Now， sheisanexperimentalistinSouthwestUniver-sityforNationalities(Hermain researchinterestincludesdetec-tiontechnologyandautomatic equipment( 2008年于华中科技大学获得博陈庆， 士学位，现为华中科技大学副教授，主要研究方向为油田电气工 程。E-mail:4195413@qq(com ChenQingreceivedhisPh(D(degreein2008fromHuazhongUniversityofScienceand Technology(Now， heisanassociateprofessorinHuazhongUni-versityofScienceandTechnology (Hismainresearchinterestin-cludesoilfieldelectricalengineering( 作者简介 ——————————————————————————————————————————————— 2004年于成都理工大学获得学龙玲， 2007年于电子科技大学获得硕士士学位， 学位，现为西南民族大学实验师，主要研究方向为检测技术与自动化装置。E-mail: long_ling_ll@163(comLongLingreceivedherB(Sc(degree ———————————————————————————————————————————————