在海上油气田丛式井开发中,尤其是在原有井网中钻加密调整井,使得平台上动用槽口分布更加密集紧凑,井口间距也越来越小,此时钻进中的钻头和邻井井眼间的碰撞风险增大,钻头钻遇甚至钻穿邻井套管,便会引发钻井事故。因此,钻井过程中的防碰监测必不可少,通过识别钻头振动信号确定钻头趋近风险邻井的程度,在发生碰撞前及时报警停钻,对安全钻井意义重大。本文调研了国内外井眼防碰技术的应用现状和防碰检测技术中钻头振动信号处理方法研究现状,论述了钻头振动波的产生特征和干扰噪声来源及特征,进行了钻头钻进岩石实验,通过分析对比不同工况下采集信号特征,识别出钻进干扰下钻头破岩振动信号的特征频率为2300Hz左右,研究了转速和钻压对钻头振动信号的影响,结果表明:钻头钻进特定岩石产生的振动信号频率段范围稳定,基本不随转速和钻压的改变而改变,转速和钻压的大小只影响信号的强度。对介质中振动信号传播特性的研究结果表明,在本论文所采用的实验条件下,振动信号在岩石中传播时发生衰减,而模拟套管对振动信号幅值具有放大作用。采用独立成分分析方法处理套管检测信号,完成了传播干扰下钻头破岩振动信号的分离提取,结果表明:钻头破岩振动信号主要分布在2300Hz左右,与钻进过程中的频率分布相一致。本文所介绍的信号处理方法,能够有效识别分离出噪声干扰下的钻头振动信号,对实际井眼防碰监测的信号处理具有参考意义。