一种永久式无线压力计的井下压力监测方法及系统与流程

本发明涉及信号数据处理，具体涉及一种永久式无线压力计的井下压力监测方法及系统。

背景技术：

1、在石油开采过程中，为了掌握油井环境和油层特性，需要对井下压力进行分析。永久式无线压力计能够以地面直读方式对井下压力进行监测，通过可视化等技术将采集到的压力信号供相关设备或者人员进行分析监测。

2、由于井下环境是一个相对封闭的空间，无线数据在传输时容易受到井下环境以及其他设备的电磁干扰，导致压力信号上出现噪声。噪声会导致压力监测过程中对压力信号的误读，降低监测系统的准确性。现有技术中可通过滤波器等去噪方法处理压力信号，实现去噪。但是对于井下环境而言，环境复杂，噪声影响因素较多并且不稳定，若无法准确设置滤波参数，则会导致去噪过拟合或者噪声残留，无法对压力信号进行准确的监测。

技术实现思路

1、为了解决井下环境复杂，无法设置准确的滤波参数导致压力信号去噪效果不好，影响压力监测的技术问题，本发明的目的在于提供一种永久式无线压力计的井下压力监测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提出了一种永久式无线压力计的井下压力监测方法，所述方法包括：

3、获得井下监测点位置处永久式无线压力计采集到的压力信号；

4、对所述压力信号进行独立分量分解，根据独立分量上信号的分布特征以及独立分量之间的差异获得初始独立分量，在所述初始独立分量的基础上新增一条独立分量记为目标独立分量；

5、根据所述目标独立分量上信号值的频率与所述压力信号的频率之间的差异，确定所述目标独立分量上的疑似噪声信号段和疑似压力值信号段；

6、分别在所述疑似噪声信号段和疑似压力值信号段上随机选取信号点，依次获得随机噪声点和随机压力值点；根据所述随机噪声点和所述随机压力值点之间的分布差异，获得选取指标，改变所述随机噪声点和所述随机压力值点以及选取数量，直至所述选取指标满足预设条件，获得最终随机噪声点和最终随机压力值点；

7、根据所述最终随机压力值点所在疑似压力值信号段上的其他信号点，以及所述最终随机噪声点确定所述压力信号中的噪声强度，根据所述噪声强度对所述压力信号进行去噪，对去噪后的压力信号进行监测。

8、进一步地，所述初始独立分量的获取方法包括：

9、预设原始分解次数，根据所述原始分解次数对所述压力信号进行分解，获得原始独立分量；

10、根据每个原始独立分量上的非周期性以及非高斯性，获得每个原始独立分量的分布特征值；

11、根据原始独立分量之间的信号幅值差异，获得原始分解次数的分解独立性；根据所述分解独立性以及所有原始独立分量的分布特征值，获得所述原始分解次数的分解指标；

12、改变原始分解次数，直至获得最大分解指标，最大分解指标对应的原始分解次数为最优分解次数；根据所述最优分解次数对压力信号进行分解，获得所述初始独立分量。

13、进一步地，所述分布特征值的获取方法包括：

14、将所述原始独立分量中的极值点作为分割点，获得所述原始独立分量上的各个局部段；获得每个局部段与坐标系横轴之间的面积，统计每个局部段相对于所有局部段之间的面积占比；将相邻局部段之间的面积占比差异的累加值作为所述非周期性；

15、将所述原始独立分量中信号值的方差与标准高斯分布的方差之间的差异作为所述非高斯性；

16、将所述非高斯性与所述非周期性相加，获得所述分布特征值。

17、进一步地，所述分解指标的获取方法包括：

18、将两两所述原始独立分量之间的平均信号幅值的差异，作为初始独立性；将所有原始独立分量之间的平均初始独立性作为所述分解独立性；将所述分解独立性和所有原始独立分量的平均分布特征值的乘积作为所述分解指标。

19、进一步地，所述确定所述目标独立分量上的疑似噪声信号段和疑似压力值信号段的方法包括：

20、获得所述压力信号的主要频率；获得所述目标独立分量上每个信号点的频率与所述主要频率之间的频率差异；根据所述频率差异进行阈值分割，获得疑似噪声信号点和疑似压力值信号点；连续的所述疑似噪声信号点构成疑似噪声信号段，连续的所述疑似压力值信号点构成疑似压力值信号段。

21、进一步地，所述选取指标的获取方法包括：

22、将选取的所述随机噪声点按照时序顺序构成随机噪声序列；将选取的所述随机压力值点按照时序顺序构成随机压力值序列；

23、根据序列特征值计算过程获得所述随机噪声序列的第一序列特征值，以及所述随机压力值序列的第二序列特征值；所述序列特征值计算过程包括：对于一个待计算序列，获得所述待计算序列中相邻两个元素在所述目标独立分量上对应信号点的斜率，将所述待计算序列中所述斜率的平均值与平均元素幅值的乘积作为所述待计算序列的序列特征值；

24、获得所述第一序列特征值与所述第二序列特征值之间的序列特征值差异；

25、获得所述随机噪声序列的峭度与标准高斯分布峭度的第一峭度差异；获得所述随机压力值序列的峭度与标准高斯分布峭度的第二峭度差异；将所述第二峭度差异作为分子，所述第一峭度差异作为分母，获得第一比值；将所述第一比值与所述序列特征值差异的乘积作为所述选取指标。

26、进一步地，当所述选取指标最大时认为满足预设条件。

27、进一步地，所述噪声强度的获取方法包括：

28、将所述最终随机压力值点所在疑似压力值信号段上的其他信号点，以及所述最终随机噪声点作为待分析噪声点；

29、计算所述目标独立分量上所述待分析噪声点的信号值方差与平均信号值的乘积，获得所述噪声强度。

30、进一步地，将所述噪声强度作为高斯滤波器中的滤波强度，利用所述高斯滤波器对所述压力信号进行处理，获得去噪后的压力信号。

31、本发明提出了一种永久式无线压力计的井下压力监测系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任意一项所述一种永久式无线压力计的井下压力监测方法的步骤。

32、本发明具有如下有益效果：

33、本发明实施例首先对压力信号进行分解，在初始独立分量的基础上新增一条独立分量作为目标独立分量，因为目标独立分量是在初始独立分量的基础上新增的，因此目标独立分量上包含较多的噪声信息，在后续过程中通过分析目标独立分量上的噪声信息即可确定压力信号的噪声程度。考虑到噪声信号与压力信号具有明显的频率差异，因此通过频率差异筛选出疑似噪声信号段和疑似压力值信号段。为了对信息的进一步提纯，依次获得随机噪声点和随机压力值点，并且根据选取指标改变选取数量直至获得最终随机噪声点和最终随机压力值点。获得的最终随机压力值点可认为是真实的压力值点，则对应疑似压力值信号段上的其他信号点可视为噪声点，因此可根据最终随机压力值点所在疑似压力值信号段上的其他信号点，以及最终随机噪声点确定压力信号中的噪声强度，通过准确的噪声强度作为去噪过程中的去噪参数，能够有效对压力信号进行去噪，实现对井下压力的准确监测。