技术创新 煞 ！壕簏ｌ２姐 钻井模拟中测井信号小波去噪的最优阈值选取方法 许超 （胜利油田钻井工艺研究院） 摘要钻井模拟中的测井信号往往存在着与地层无关的噪声干扰，必须进行去噪处理小波变换可以滤除测井信号的噪声和干 扰，但其去噪效果与阎值的选取有关本文从理论上介绍了阈值的选取；隹则及闽值选取方法，再从实验角度对四种闽值选取方法 （Ｓｔｅｉ－１无偏似然估计闽值法、固定阈值法、混合型闽值法和最小最大准则阈值法）进行了分析计算，最终选定混合型阂值小波消噪法 去除测井信号的噪声，对实际测井信号的处理效果表明，混合型闺值小波消噪法不仅去噪效果好，而且较好的保留了测井信号的分辨 率，适用于测井信号的去噪 ’ 关键词小波变换测井信号阈值选取去噪 钻井模拟是在汁算机上模拟和再现钻井施工全工程的一种工程模 它是一种软阉值估算器 拟仿真，它融合了地震资料和测井资料的多源信息联合反演 但由于 （２）Ｉ刮定阈值（“ｓｑｔｗｏｌｏｇ”阂值），，该方法的原理依据是Ｎ个 测井资料往往存在着与地层无关的噪声干扰，必须进行去噪处理，以 具有州分布的标准高斯变量中的最大值小于 的概率随着Ｎ的增 得到能准确反映地下构造的高信噪比和高分辨率的测井资料．．通常采 大而趋近于ｌ 若被测信号含有同分布的噪声时，经小波包变换 用的频率域滤波容易导致测井曲线的薄层识别能力下降，以博立叶变 后，噪声的小波包分解系数也是蚓分布的。采用固定的阈值形 换为基础的频率域滤波可以滤除高频干扰成分，但不能对测井曲线作 式，闽值为 局部分析“ ＝ √２Ｉｎ（Ｎ） 小波分析对信号在时频两域可＇捌，可以解决傅立叶变换不能解决 （３）混合型阈值（“ｈｅｕｒｓｕｒｃ”阈值）。该方法是“ｒｉｇｒｓｕｒｃ”蠲 的『ｕ１题，同时小波分析具备良好的局部性和随尺度变化的自动 封焦功 值和崮定阈值的综合，是一种最优预测变量闽值选择。设Ｐ为Ｎ个小 能。特别适合于信号的去噪” 。在用小波系数进行信号去噪时，阈值 波包分解系数的平方和。 的选择是整个算法中的关键。闽值选择的合适与否直接影响信号去噪 另“＝（Ｐ－Ⅳ ……，效果和重构信号的失真程度。如果阈值选取过大，虽然能减少重构信 ｖ：（１ｏｇ￣Ⅳ）ｊ√ 号中残留的噪音部分，但会使信号有较大的失真，因为大的阈值同样 ＝抑制了有效信号中较小的小波系数，反之，减低阈值能减小重构信号 ‰ ） 的失真，但恢复的信号中残留的噪音也增大了。 （４）最小最大准则阈值（“ｍｉｎｉｍａｘｉ”阈值）。该方法采用的 为了寻求适用于钻井模拟中测井信号去噪的小波阉值，本文从分 也是一种固定的阈值，它产生一个最小均方误差的极值．．因为被去噪 析各种阈值选取方法出发，通过理论分析及实验计算，并结合测井信 的信号可看作与未知回归函数的估计式相似，这种极值估计器可在一 号本身的特点，选定混合型阉值小波作为测井信号去噪处理的闽值函 个给定的函数集中实现最大均方误差最小化，而不是无误差 数。 １ｌ ａ（ｏ．３９３６＋００ ．１８２９）ｌｏｇ：Ｎ Ｎ ３Ｎ＜３２ ２ １方法原理 其中Ｎ为舍噪信号在所有尺度上的小波包分解系数的个数总和，口为噪声 １．１小波分析基本理论 信号的偏差。 小波变换是一种信号的时删一尺度（时间一频率）的局域变换， ２数值计算 它具有多分辨分析的特点，而且在Ｖｆ（ｔ）ｅ （Ｒ），，（，）的连续小波变换 （有时也称为积分小波变换）定义为： 首先考察简单的测井ｌｌＩＩ线的小波去噪效果。图ｌａ为模拟生成的简 ｒ（口，６）＝ ，（，） ‘（，＿ ）ｄ『＇口≠０ 单的测井曲线，该曲线迭加高斯白噪声，其信噪比为６，得到曲线如 一 口 １ｂ所示。对图ｌｂ的曲线进行不同阈值的小波分析，得如图ｌｃ，ｄ， 其中 为尺度因子。ｈ为平移因子。 ｅ，晰示的去噪结果。由图ｌ可以看出，四种阈值的小波分析方法的 取口＝２ ，ｆ＝，，ｘ２ ，其中－，，女∈Ｚ，由此可得离散小波函数为 消噪效粜都比较明显，但是ｒｉｇｒｓｕｒｅ、ｓｑｔｗｏｌｏｇ和ｍｉｎｉｍａｘｉ阈值消噪方 “（，）：２一 烈２ ，＿ｋ） Ｊ，ｋ∈Ｚ 法的波形中还保留了部分噪音，而ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值消噪方法有效的去除 同理，也可定义尺度函数为 了噪音，并保持了原始信号的特征。 妒¨（，）＝２ 幢 ２ ｉ一七） ，七∈ｚ 】．２阁值的选取 在用小波进行信号分析的消噪过程中，都要用闽值进行小波分解 系数的量化处理，其中最重要的环节是如何选取闽值和如何进行阈值 量化，它关系着消噪处理的效果。 阚值的选取主要基于以下两个滤波前提 ①光滑性：滤波后信号 至少与原信号有同样光滑度。②适应性：滤波后信号可得到一个最小 误差分析。 目前阈值的选择主要有四种，分别如下、－ 阂（ａ） Ｊ 闰（ｃＪ 闰（ｄ） （ｅ） （Ｏ （１）Ｓｔｅｉｎ无偏似然估计阔值（“ｒｉｇｒｓｕｒｅ”阈值） 采用基于 图１不同阈值的小波分析去噪 Ｓｔｅｉｎ无偏似然估计原理的自适应阉值。阈值的选取规则为：设Ｐ＝【Ｐ，， 利用小波分析后重构信号和原始信号的误差大小来判定阂值函数 ｐ：，……Ｐ 】，且Ｐ。ｓｐ２ ｓ…＿＿ｓ ．Ｐ的元素为小波包分解系数的平 的优劣，来选定适用的最优阚值函数。误差判定采用最大误差，平均 方按由小到大的顺序排列。定义风脸向量Ｒ，其元素为 差和均方根误差来衡量。表ｌ为选取不同湖值的误差结果。 一 【Ｎ一２ｉ一（ 一，） 】 ，……ｉ＝０＇１，…，．７＼，一 以Ｒ元素中的最小值 作为风险值，由 的下标变量ａ求出对应 表１不同阚值的误差结果 的Ｉ嘲值 ＝ √ 出表ｌ可以看出．ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值消噪方法的最大误差，平均误差和 均方根误差是最小的．￣ｌｌｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值消噪方法的精度最（转１７４页） 职业教育 南红科技２０１ １年第１ ２期∞４ ４．２能力评价分析 第一单元：教师统一评价，教评班与自弹班、互评班分数柏当， 三班分差为１．２～２．６ ６１ｚ｜的评价方式会有 ｌ＿Ｊ的评价结果，说明学生在能力弹价时有 着不Ｍ的心理状态 ｆ １）学生自我评价时能正视自 的能力，凶此能得出和教评近 －第二单元：互评班高出 两班约１０分和ｌｓ分，除去基础分差一 ２．６分和＋１．２，互评班高出教评班约ｌ２分，高出自评班ｌ４分。 第三单元：互浮班评价分高出教评班约ｌ２分，高出自评班５．５ 分。 分 ‘ 乎一致的结果。 （２）反复评价实践互评班成绩均高于教评班和自评班．是“一 家人”思想的体现、 ５结语 第 单元：互评班评价分高出教评班约ｌ７分，高出自评班约ｌ０ 第’ 单元：互评班评价分高出教浮班约９分，高出自评班约７分 ，（¨职业能力评价需基于未来职业。在高职生知识建构过程ｑＪ 对其进行能力评价，需联系专业及未来职业，通过学爿实践．采取教 评、自评、互评等方式探索课堂知识与职业实践的差距，采取相应补 足措施以促进耿业能力养成， （２）重视学生自我能力评价 经过自评实践，学生可了解自己 第六单元：互评班评价分高出教评班约２２分，高出自评班约ｌ５ 分、 评价分数高低依次为：互评班评价分最高，教评班、自评班分数 接近。评价分差达２２分 ４．３能力评价对比 学爿及能力真实情况，对是否达到能力目标有所认 ，凶此能较客观 地做出自评．．学生自我能力评价具有可信度．学生自我能力评价促成 其学习动机、兴趣、信心等的变化，对能力养成起调节作用，学生自 评有积极意义 （３）职业能力评价以教师为主导。教师在评价过程中要引导学 生客观进行能力评价，随时调整能力评价中的ｆｕＪ题．能力评价实践探 索会使教师更加重视学生问题解决能力和创造性思维的培养。 能力评价既是针对学生能力体现过程评价，也是针对教师评价载 体、’平价载体内容、评价方式等策略制定能力的评价；提高高职院校 在相Ｉ叫内容、相蚓评价方式下２００９级、２０１（Ｊ级高职生的外语能力 评价结果对比 、＼ 甜Ｅ 砖卓 、＼ ｜ｔ评班平均分 王评班平均分 由评班平均分 Ｈ 缱 ａ 缱 ２１ Ｍ１９缱 ２０Ｉｌ●缱 ２１ Ｈ丹衄 ２０Ｉｎ蜒 ｔ铁路避特６々童妻性 ２电力幸引 ３电力机车６々比势 ７ｔ ６３ ４７ ７６ Ｒ ７ｑ ＩＩ ８２ ５ ８４ ｑ ｇ４ ｑ ｗＪ ７ ９２； ７２ ７５．２４ ４ ８５ Ｒ ４车拴质量分析报告 ５内憾机车 ７９ Ｒ９ 黼； Ｒｌ Ｒ ８７ ４ ８６ ４ ９６ ２ ９３ ９７ Ｉ＾ ＲＳ， ８５Ｉ５ Ｒ５ ５ ＾机车讽虚报軎 ７ｇ ４ ７６ ０１．６９ ●２７ Ｓ５ ２ ％，８ ９４．０ Ｌ７６ ７３ ２ ８０ ３８ ａＺ● 平均甚分 ７７● 学生的职业能力，教师的专业、职业能力首先要得到充分保证；对学 生能力体现的评价应成为高职院校教育教学过程中不可或缺的重要内 容，它既是衡量学生职业能力的重要标志，也是衡量高职院校、高职 院校教师职业能力的重要标志。 参考文献 …卢家榻．情感教学心理学［ＭＩ．上海教育出版社．２ｏＯＯ．１１ 【２】张德璜．教育心理研究ｌＭＩｌ教育科学出版社，１９８２，１１ ㈣胡克英．教学论研究【Ｍ】．教育科学出版社．１９８１．１０ ｆ４ 刘德恩．４１职业能力评价的三种模式【Ｍ】．华东师范大学职教研究所 作者简介邱葆珍（１９５７－）。西安铁路职业技术学院剐教授。 （收稿日期：２Ｏｌ１一ｎ９—２８） 以上表中两个年级的第一单元均山教师评价，此表表明以下信 息。 （１）教评与学生自评两次成绩均相近。２ｌｘ’９级：７７．４与７３．２； ２ＵｌＯ级：８１．６９与８２．４。 （２）学生互评均高于教评与自评成绩。２ｔｘ）９级：８５．２比７７．４与 ７３．２：２ｔｌＪ【｝级：９４．ｏ￣Ｉ＇，８ｉ．６９Ｌ：ｊ８２．４ 教评盥平均总分 ｗＪ９鳆首次评价实践 ２ｆｒｉｌｌ衄再次评价实践 ７７ ４ ８１．∞ 互评班平均总分 ８Ｓ．２ ９４－０ 白评班平均芯务 ７３ ２ ８１ （接１ １２页）高，对信号处理效果最好。 综合考虑阈值的光滑性和适应性。选定ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值小波消噪来 进行测井信号的处理．．选取某井的ｌ条声波原始测井曲线，如图２ａ， 其深度范围在２（１５０ ２１（ｇ｝ｍ，对其进行基于ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值的小波消噪， 相应的去噪结果如 ２ｂ 由图可见，基于ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值的小波消噪方 法在抑制噪声的同时．还较好的保留了尖峰，从而不丢失薄层信息。 ３结论 （１ １小波阈值去噪方法可有效滤除测并信号的噪声和干扰，对 Ｉ埘值的选取要结合测井信号噪声特征以及阉值选取的光滑性和适应 性，这样才能达到去噪的目的，同时较好地保留测井曲线的分辨率。 （２）通过对测井信号进行４种阈值的小波去噪处理，其结果表 明，基于ｈｅｕｒｓｕｒｅ阈值的消噪方法不仅有效去除了噪音，还保持了原 始信号的特征，该方法更适用于测井信号的去噪 参考文献 川１赵军龙，谭成仟，焦积田．等．小波域阀值滤波在测井信号去噪中的应 用Ⅱ】．西安科技大学学报，２（１０７。２７（２）：２６３－２６７ 【２１邹长春，扬欣德．一种基于小渡变换的测井曲线去噪新方法Ｕ】．物探 与化探。１９９９，２３（６）：４６２－４６６ 【３】潘采，张磊，孟晋丽，等．小波滤波方法及应用【ＭＪ．北京：清华大学出版 社．２（￣３５ 【４Ｊ朱光明，李庆春．胡建平．数字信号分析与Ｊｔ．ｋ￣ｌＭＪ西安：．陕西人民教 ｔ虹翻井Ｉ 蛾夺蠢 幅的＿ｌ幡 育出版社，２ｆｆ）３ （３） ） 作者简介许超（１９７０一）．高级政工师。 （收稿日期：２０１１一ｆ 一２Ｉ１） 图２声波测井曲线的ｈｃｕｒｓｕ”阀值小波去噪处理 （接１８１页 是判断课堂教学效果的标准。相信每位老师都有自已的 独特的教学方法，只要在适当的时候将适当的方法用在适当的内容 上，一定会达到事半功倍的效果，每个人的课堂应该都有自已独特的 风格。 参考文献 …张久成．机械设计基础【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２ｆ Ｉ６．６ 作者简介姚小红（ｔ９ｈ９一）．女．工程师。研究方向：机械工艺设 计。 ｆ收稿日期：２０１１一ｎ９—１６１
