CN103038445B

CN103038445B - 泥浆脉冲遥测

Info

Publication number: CN103038445B
Application number: CN201080067631.5A
Authority: CN
Inventors: B·K·皮莱; L·M·玛什; J·H·杜德利; R·L·斯普罗斯
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: BR122012033441A2; US8880349B2; AU2010356085B2; EP2592445A3; EP2592446A3; EP2592443A2; WO2011162739A1; AU2010356085A1; EP2582913B1; CA2801868A1; MY159785A; US20150025806A1; US20130080063A1; US9638033B2; EP2582913A4; US10472956B2; EP2592444A2; BR112012031700B1; US20170198569A1; CY1121740T1

Abstract

泥浆脉冲遥测。各实施例针对在泥浆遥测系统中对数据编码的方法和系统，其中数据的至少一部分被编码成压力转变之间的时间。此外，各实施例针对在地表检测压力转变的检测方法和系统。

Description

泥浆脉冲遥测

背景技术

烃类钻井和生产操作需要大量有关井下参数和工况的信息。这样的信息可包括井眼穿过的地层的特性以及与井眼本身的大小和结构有关的数据。与井下工况有关的信息采集被命名为“录井（logging）”。

钻井者经常在钻井过程中对井眼进行录井，由此省去撤走或“回收”钻井组件以插入电缆录井工具以采集数据的需要。钻井期间的数据采集也允许钻井者根据需要作出精确的修正或校正以在最小化停机时间的同时操纵井或优化钻井能力。与钻井同步地测量包括钻井组件移动和位置等井下工况的设计被称为“随钻随测”技术或“MWD”。更多地侧重于地层参数测量的类似技术通常被称为“随钻录井”技术，或“LWD”。尽管MWD和LWD之间可能存在区别，但术语MWD和LWD经常可互换地使用。为了本说明书，术语LWD将用于这样的理解，该术语涵盖地层参数的采集和与钻井组件的移动和位置关联的信息采集两者。

在LWD系统中，钻柱中的传感器测量合需的钻井参数和地层特性。当进行钻井时，这些传感器通过某些形式的遥测技术连续或间歇地将信息发送至地表检测器。大多数LWD系统将钻柱中的钻井液(或泥浆)用作信息载体，并因此被称为泥浆脉冲遥测系统。在正脉冲系统中，阀或其它形式的流量限制器通过调整钻柱中的收缩度在液流中形成压力脉冲。在负脉冲系统中，阀通过将液体从钻柱内部释放至环面(annulus)而形成压力脉冲。在两种类型的系统中，压力脉冲以声速通过钻井液传播至地表，在那里压力脉冲被多种类型的换能器检测到。

泥浆脉冲遥测系统中的数据传输率相对低，实际井下数据在5位/秒或更低的数量级。此外，作为负脉冲系统工作的井下设备汲取功率以操作一个或多个阀，这些阀从具有有限能量存储容量的电池系统产生压力脉冲。因此，增加有效数据传输率或提供更长电池寿命(不管是以已有的数据传输率还是增加的数据传输率)的任何方法或系统会在市场上提供有竞争力的优势。

附图说明

对于示例性实施例的详细描述，现将对附图进行参考，附图中：

图1示出根据至少一些实施例的钻井系统；

图2示出根据至少一些实施例的遥测模块的框图；

图3示出以时间为函数的钻井液压力，并示出若干个间隔；

图4示出以时间为函数的钻井液压力，并示出具有若干个可能的第二脉冲的单个间隔(由连续压力脉冲的相关特征定义)；

图5A示出以时间为函数的钻井液压力，并示出将每个间隔的数据编码为组成该间隔的脉冲之一的压力转变之间的时间；

图5B示出根据至少一些实施例的方法；

图5C示出根据至少一些实施例的方法；

图6示出涉及调制作为钻井液的压力脉冲的每秒位数、脉冲的最小时间以及耗尽电池寿命的天数的图表；

图7示出以时间为函数的钻井液压力的图表，并示出将数据单独编码为压力转变之间的时间；

图8示出以时间为函数的钻井液压力，并示出具有若干个可能的第二转变的单个间隔(由连续的压力转变定义)；

图9示出根据特定实施例与压力转变检测讨论相关的多个波形；

图10示出根据至少一些实施例的方法；

图11示出根据特定实施例与压力转变检测讨论相关的多个波形；

图12示出根据至少一些实施例的软件模块交互的框图；

图13示出根据至少一些实施例的方法；

图14示出其中具有钻井液的示例性管道以及反射设备，用以表述压力脉冲和干扰的反射。

图15示出对于向上游行进压力脉冲，以时间为函数的钻井液压力的图表；

图16示出对于反射压力脉冲，以时间为函数的钻井液压力的图表；

图17示出对于换能器的特定布置和特定脉冲时长，以时间为函数的钻井液压力的图表；

图18示出对于换能器的特定布置和特定脉冲时长，以时间为函数的钻井液压力的图表；

图19示出对于换能器的特定布置和特定脉冲时长，以时间为函数的钻井液压力的图表；

图20示出根据至少一些实施例与一组两个可能的脉冲时长对应的一组测试压力信号；

图21示出测得的压力信号与相应测试压力信号的关系的图表；

图22示出测得的压力信号与相应测试压力信号的关系的图表；

图23示出根据至少一些实施例的方法；

图24示出根据至少一些实施例的其中具有钻井液的示例性管道和反射设备，以及通过换能器阵列的检测；

图25示出根据至少一些实施例讨论压力转变检测的多个波形；

图26示出根据至少一些实施例的多个波形，其中至少一些波形移位以与特定特征对准；

图27示出根据至少一些实施例的组合波形；

图28示出根据至少一些实施例的方法；以及

图29示出根据至少一些实施例的计算机系统。

注解和术语

某些术语在以下的说明书和权利要求书中被通篇用以指示特定系统组件。如本领域技术人员将领会的，油田服务公司可以按不同名称来称呼其组件。本文不旨在区分名称不同但功能相同的组件。

在以下讨论和权利要求书中，术语“包括”和“包含”是以开放方式使用的，并因此应被解释为意指“包括但不限于……”。同样，术语“耦合”或“联合”旨在表示间接或直接的连接。因而，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以通过直接连接或通过经由其它设备和连接的间接连接。

“压力转变”应当表示钻柱内钻井液压力的可通信性改变，这可以由可选择性地控制钻井液流量的阀操作造成。由例如钻头噪声、钻头喷口噪声、钻柱转矩噪声和泥浆泵噪声之类的非通信性噪声源造成的钻柱内钻井液的压力改变不应当被认为是压力转变。

“负压力转变”应当表示如下的钻井液压力改变，其中钻井液初始处于特定基准压力下，并且钻井液的压力随后改变至较低压力，但是不一定是负压力。

“正压力转变”应当表示如下的钻井液压力改变，其中钻井液初始处于特定基准压力下，并且钻井液的压力随后改变至较高压力。

“压力脉冲”应当表示第一压力转变至已改变的钻井液压力，随后第二压力转变至基本上初始的钻井液压力。例如，在负脉冲系统中，压力脉冲包括负压力转变、在较低钻井液压力下的时段、然后是正压力转变。作为又一示例，在正脉冲系统中，压力脉冲包括正压力转变、在较高钻井液压力下的时段、然后是负压力转变。

两个压力脉冲的“相关特征之间的时间量”应当表示两个压力脉冲之间的时间测量基于每个压力脉冲中的相同特征(例如压力脉冲的前沿压力转变之间的时间、后沿压力转变之间的时间或压力脉冲中心之间的时间)。

“反射设备”应当是使管道中沿第一方向传播的压力脉冲沿与第一方向相反的方向反射和传播的任何设备或结构，不管反射是正反射还是负反射。例如，波动消除器（desurger）和/或泥浆泵可视为反射设备。

“脉冲长度”应当指钻井液中的压力脉冲的前沿压力转变和压力脉冲的后沿压力转变之间的距离。

具体实施方式

以下的讨论针对本发明的多个实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的，但所公开的各实施例不应被解释为或以其它方式用于限制包括权利要求书在内的本公开的范围。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛应用，并且对任一实施例的讨论仅意味着是该实施例的示例，而并非旨在表示包括权利要求书在内的本公开的范围被限于该实施例。

多个实施例针对泥浆脉冲遥测方法和系统。这些方法和系统包括多种编码技术，其中将数据至少部分地编码为钻井液中的压力脉冲的压力转变之间的时间。此外，多个实施例针对多种压力转变方法和系统，以通过变化的脉冲长度(对应于脉冲时长)和地表检测设备上的物理约束来检测钻井液中的压力转变。

图1示出钻井操作期间的井。钻井平台102配备有支承提升机106的井架104。烃类井的钻井是通过钻柱管实现的，这些钻柱管通过“工具”接头107连接在一起以形成钻柱108。提升机106悬挂顶部驱动器110，该顶部驱动器110用来转动钻柱108以使钻柱下降穿过井口112。钻头114连接于钻柱108的下端。通过使钻柱108转动、利用钻头附近的井下电动机或通过前述这两种方法使钻头114转动并完成钻井。钻井液通过泥浆泵116被泵送通过流液线118、立管120、鹅颈管124、顶部驱动器110，并在高压和高体积下向下通过钻柱108以从钻头114中的喷嘴或喷口涌出。钻井液随后经由形成在钻柱108外侧和井眼壁128之间的环126退回井眼，通过防喷设备(未具体示出)，进入地表的泥浆坑130。在地表上，钻井液被清洗并随后通过泥浆泵116再次循环。钻井液被用来冷却钻头114，将钻屑从井眼的底部带到地表，以及平衡岩层中的流体静压力。

在利用泥浆脉冲遥测以进行随钻录井(LWD)的井中，井下工具132采集与地层特性和/或各种钻井参数有关的数据。井下工具132耦合于遥测模块134，该遥测模块134将数据发送至地表。遥测模块134调整钻井液流动的阻力，由此产生以声速传播至地表的压力脉冲。各种换能器，例如换能器136、138和140，将压力信号转换成电信号以供信号数字化器142(例如模数转换器)使用。尽管示出了三个换能器136、138和140，但可在特定情形下使用更多的换能器或更少的换能器(在下文中更详尽描述的)。数字化器142将压力信号的数字形式提供给计算机144或一些其它形式的数据处理设备。计算机144根据软件(它可被存储在计算机可读存储介质中)工作以对接收的信号进行处理和解码。可通过计算机144进一步分析和处理所得到的遥测数据以产生有用信息的显示。例如，钻井者可利用计算机系统144来获得并监视底部井眼组件(BHA)位置和取向信息、钻井参数和地层特性。

遥测模块134产生表示测得的井下参数的移动压力信号。在一理想系统中，在井下产生的每个和各个压力脉冲应当上行传播并容易由地表的换能器检测出。然而，钻井液压力显著波动并且包含来自若干来源的噪声(例如位噪声、转矩噪声和泥浆泵噪声)。位噪声是钻井操作期间由钻头的振动产生的。随着钻头移动和振动，钻头中的钻井液出口可部分地或短暂地受到约束，由此产生压力信号中的高频噪声。转矩噪声是由粘着在地层中的钻头的动作在井下产生的，由此使钻柱扭转。后续的钻头释放缓解了钻柱上的转矩并产生低频、高振幅的压力波动。最后，随着泵内的活塞迫使钻井液进入钻柱，泥浆泵116产生循环噪声。

大多数钻井系统包含减震器或波动消除器152以减少噪声。流液线118耦合于波动消除器152中的钻井液腔154。隔膜或分隔膜156使钻井液腔154与气体腔158分离。波动消除器制造中推荐在钻井液的大约50％-75％工作压力下用氮气填充气体腔158。隔膜156随着钻井液压力的变化而移动，这允许气体腔扩大和缩小，由此吸收一定的压力波动。尽管波动消除器152吸收一定的压力波动，但波动消除器152和/或泥浆泵116也充当反射设备。也就是说，从遥测模块134传播的压力脉冲往往由波动消除器152和/或泥浆泵116反射，有时是负反射，并传播回到井下。反射形成干扰，这种干扰在某些情形下不利地影响确定存在从遥测模块134传播的压力脉冲的能力。

图2以电气框图的形式示出遥测模块134。遥测模块134包括两个逻辑部分，即通信部分200和脉冲控制部分202。尽管在某些实施例中通信部分200和脉冲控制部分202同处于单个物理设备中，但在其它实施例中通信部分200和脉冲控制部分202被实现为彼此机械和电气耦合的独立物理设备。各井下工具132将传感器数据206提供给通信部分200，尤其是提供给处理器208(例如数字信号处理器(DSP))。

处理器208根据来自存储器210的软件来操作，从而以数字传输信号的形式表示传感器数据206。具体地说，包含在存储器210中的软件包括多个软件模块212-218。压缩模块212例如通过各种压缩技术、通过消除特定的数据点或通过采样代表性样本，来处理传入传感器数据以减少所发送的数据量。在一些情形下，可以差分方式对数据流进行编码，以传送连贯值之间的差而不是这些值本身。通常，差分编码允许以较少的位表示数据流。可等同地使用其他压缩技术。多路复用和组帧模块214选择来自各井下工具的传感器数据以构造单个发送数据流。在一些实施例中，发送数据流被分割成多个数据块，这些数据块可伴随有组帧信息。组帧信息可包括来自前向纠错(FEC)模块216的同步信息和/或纠错信息。信道编码模块218将数字发送信号转换成一组定时。这组定时的精确性质依赖于具体的脉冲编码系统，其示例将在下文中进一步讨论。处理器208随后将这些定时传递到脉冲控制部分202。

脉冲控制部分202接收这组定时，并基于此在钻柱108内的钻井液中引起压力脉冲。根据至少一些实施例的脉冲控制部分202包括处理器220、存储器222、开启螺线管224、关闭螺旋管226、两个电容器组227、228以及电池230。处理器220根据来自存储器222——尤其是脉冲控制模块232——的软件来操作，以控制在钻井液中产生脉冲。处理器220跨通信路径234从通信部分200的处理器208接收这组定时。通信路径234可以是串行通信路径或并行通信路径。脉冲控制模块202可比执行定时组更快地从通信模块200成串地接收定时组。因此，存储器222进一步包括缓冲器236，在该缓冲器236中，处理器220可放置多组定时，缓冲器234由此充当队列。

仍然参见图2，脉冲控制部分202通过阀控制在钻井液中产生压力脉冲。在图示实施例中，阀(未具体示出)通过开启螺线管224的操作打开，并且阀通过关闭螺线管226的操作关闭。螺线管使用相对大的电流来操作，在一些情形下可提供比电池230更大的瞬时电流。然而，用于操作螺线管的功率(电压乘以电流)很好地落在电池的性能内。为了解决电流相对于功率的问题，根据至少一些实施例，每个螺线管224、226分别关联于电容器组227、228。电池230在使用之间以电池230电流容量内的充电速率对每个电容器组充电。当处理器220命令阀开启时，电容器组227电耦合于开启螺线管224，以足够高的速率提供电流以操作螺线管(并使阀打开)。同样，当处理器220命令阀关闭时，电容器组228电耦合于关闭螺线管226，以足够高的速率提供电流以操作螺线管(并使阀关闭)。

在钻井液中物理地产生压力脉冲的阀可采取许多形式。在一些情形下，阀可通过暂时地遏制或甚至阻挡钻井液在钻柱中的流动而产生压力脉冲。在钻井液受到遏制或阻挡的情形下，造成钻井液压力增加(即正脉冲系统)。在又一其它实施例中，阀可配置成将钻井液的一部分转向流出钻柱，进入环126，由此绕过钻头114。在钻井液被转向的情形下，将发生钻井液压力减小(即负脉冲系统)。正脉冲系统或负脉冲系统都可用于多个实施例中，只要遥测模块134可以足够快地(例如18毫秒(ms))产生压力转变(低钻井液压力至高钻井液压力，反之亦然)。

多实施例涉及将至少一些数据编码为钻井液压力转变之间的时间，并在地表检测该转变。在第一实施例中，对脉冲位置调制系统进行修改以将附加位编码为脉冲压力转变之间的时间。在另一实施例中，将数据单独编码为压力转变之间的时间。首先从如下实施例开始讨论，其中对脉冲位置调制系统进行修改以将附加位编码为脉冲转变之间的时间。

图3示出以时间为函数的钻井液压力的示例性图表，它可通过耦合于换能器136、138和/或140(图1)中的一个的计算机系统144测得。图3的示图表示一种理想情形，该情形在井下产生理想的方波脉冲并在地表将其检测为理想的方波。图3为方便起见将脉冲图示为正脉冲，但也可考虑采用负脉冲。每个脉冲具有一脉冲时长，该脉冲时长可在从某些实施例中大约80ms至其它实施例中大约400ns的范围内，这依赖于钻井系统的各实施例。在纯脉冲位置调制系统中，脉冲时长是基本恒定的以有助于检测。然而，且如下文中进一步讨论的那样，在至少一些实施例中，可选择地使用多种脉冲时长(例如50ms脉冲、100ms脉冲、150ms脉冲和200ms脉冲)。

根据该具体实施例，在间隔中传送数据，图3示出三个这样的间隔I₁、I₂和I₃。在利用脉冲位置调制的实施例中，间隔是两个连续的压力脉冲的相关特征之间的时间量。例如，如图所示，间隔可以是每个脉冲的前沿压力转变之间的时间量。替代地，间隔可以是每个脉冲的后沿压力转变之间的时间量，或者是每个脉冲中心之间的时间量。每个间隔具有是至少最小时间(MIN-TIME)的时长。具有基本等于最小时间的时长的间隔可以编码数据值0。最小时间时长可在压力转变事件之后允许钻井液柱下沉(允许钻井液中的阻尼振荡和其它噪声减弱)。最小时间可针对每种特定的钻井情况而改变，但在多数情形下在大约0.3秒至2.0秒之间。在一些实施例(例如正脉冲系统)中，可使用0.6秒的最小时间。在一些实施例(例如负脉冲系统)中，可使用1.0秒的最小时间。

图4示出单个间隔，该单个间隔包括第一脉冲400和若干可能的第二脉冲(用虚线表示)以进一步解释。具体地说，特定实施例的脉冲位置调制方面利用窗口，其中间隔的脉冲落在窗口中但仍旧表示相同值。在最小时间之后，脉冲可落在若干位宽窗口中的一个之内。只要脉冲落在位宽窗口之内的某处，所编码的数据值就仍然相同。例如，脉冲402落在第一位宽窗口404之内，并因此在该特定示例中间隔可以编码数据值0(例如十六进制的00)。脉冲406落在下一位宽窗口内，并因此脉冲400和脉冲406之间的时长代表第一数据值(例如十六进制的01)。类似地，脉冲408落在第三位宽窗口内，并因此脉冲400和脉冲408之间的时长代表第二数据值(例如十六进制的10)。可基本使用下列等式对数据值进行解码：

数据=(间隔–最小时间)/位宽 (1)

其中数据是经解码的值，间隔是两脉冲的相关特征之间的测得时间，而最小时间和位宽如前所述。位宽可针对每个特定的钻井情况而改变，但在多数情形下在大约20ms至120ms之间的范围内，并在许多情形下使用40ms的位宽。对于在每个间隔内编码的特定数量的位，存在最大时间(MAX-TIME)时长。例如，如果特定间隔编码四位数(它因此可以从0至15)，在其最大值下的该四位数迫使间隔时长等于MAX-TIME。

根据至少一些实施例，除了被编码为构成间隔的连续脉冲的相关特征之间的时间量的值以外，可在构成间隔的至少一个脉冲的时长内对附加值进行编码。图5A示出具有变化脉冲时长的多个间隔I₁、I₂和I₃，以示出组合的编码。具体地说，图5A示出两个可能的脉冲时长，其中脉冲500示出短时长的，而脉冲502示出长时长的。短脉冲时长可编码第一数据值(例如数据值0)，而长脉冲时长可编码第二数据值(例如数据值1)。因此，在间隔内编码的总位数包括来自脉冲位置调制的位数以及在脉冲之一的时长内编码的附加一位或多位。例如，如果每个间隔在连续脉冲的相关特征之间的时间量中对四位数进行编码，并且在脉冲之一的脉冲时长中对附加位进行编码，则总共对五个位进行编码。更一般地说，在一些实施例中，在相关特征之间的时间内编码的位数处于3位至6位范围内，并且在脉冲时长内编码的位数在1位至3位的范围内。

图5B示出根据实施例的方法，其中数据值被编码为在构成间隔的连续脉冲的相关特征之间以及在构成该间隔的至少一个脉冲的时长内的时间量。具体地说，该方法开始(方框510)并继续以通过钻柱内的设备获得指示井下状态或工况的第一数据(方框512)。例如，第一数据可以是地层参数、钻柱参数(例如方位、方向)或钻柱本身的状态或工况。不管精确参数如何，该示例性方法继续以在钻柱内的钻井液中引起压力脉冲，该压力脉冲传播至地表(方框514)。引起步骤包括将第一数据的第一部分编码为第一压力脉冲和紧接下来的第二压力脉冲的相关特征之间的时间量(方框516)。并且引起步骤进一步包括将第一数据的第二部分编码为从下组中选取的至少一个的第一压力转变和紧接下来的第二压力转变之间的时间量：第一压力脉冲；以及第二压力脉冲(方框518)。之后，该示例性方法结束(方框520)。

图5C同样示出根据实施例的方法(例如软件)，其中数据值被编码为在构成间隔的连续脉冲的相关特征之间以及在构成该间隔的至少一个脉冲的时长内的时间量。具体地说，该方法开始(方框550)并继续以读取指示其中有钻井液流过的管道内的压力的值，该钻井液携带对数据编码的压力脉冲(方框552)。接下来，该方法(以指示压力的值)检测第一压力脉冲和紧接下来的第二压力脉冲的相关特征之间的时间量(方框554)，并(以指示压力的值)检测第一压力转变和紧接下来的第二压力转变之间的时间量(方框556)。该方法随后从第一压力脉冲和第二压力脉冲之间的时间量解码从井下设备传来的值的第一部分(方框558)，并从第一压力转变和第二压力转变之间的时间量解码从井下设备传来的值的第二部分(方框560)。之后，该方法结束(方框562)。

在深入研究以图5所示方式编码位的优势之前，需按顺序对一些要点进行说明。尽管图5示出在一些实施例中每个间隔内的前沿脉冲对附加的一或多位进行编码，但在其它实施例中，后沿脉冲对间隔的附加位进行编码。此外，为了不使讨论变得过度复杂，图5仅示出两个不同的脉冲时长；然而，也可等同地使用两个或更多个不同的脉冲时长(例如四个不同的脉冲时长)。在四个不同脉冲时长的示例情形下，可对两个附加的数据位进行编码。因此，例如如果在两个相邻脉冲的相关特征之间的时间量中对五个数据位编码，而在其中脉冲之一中对两个位编码，则一共对七个位进行编码。

在一些情形下，在将数据调制成钻井液中的压力脉冲所需的能量是无限的情形下，则在脉冲时长内对附加数据位进行编码用于增加系统的总带宽。然而，如结合图2描述的那样，一些遥测模块134的脉冲控制模块202仅基于存储在电池230中的能量来操作。前述编码技术可用来在传输相同的总数据量的同时延长电池寿命。在许多情形下，钻头行程(即脉冲控制模块202预期在电池功率上单独运行而无需充电的时间量)可持续许多天。通过在脉冲时长内编码附加的数据位并减慢总脉冲速率，可在地表用较少的脉冲来遥测相同量的信息，由此延长电池寿命。

图6示出关联于调制作为钻井液的压力脉冲的每秒位数、脉冲的最小时间以及电池寿命的图表。图6的描述将首先考虑在压力转变之间的时间内没有脉冲被编码的系统，之后考虑在压力转变之间的时间内编码数据的例子。

作为每秒位数和最小时间之间关系的第一例子，考虑一种系统，其中压力脉冲之间的时间对四位数据进行编码，位宽为40ms且脉冲时长是常数50ms。虚线600将图示情形中的每秒位数(左侧垂直标度)关联于所选择的最小时间(底部标度)。例如，对于等于300ms的示例性最小时间，每秒可编码6位(点602)。对于等于1000ms的示例性最小时间，每秒可编码大约3位(点604，但从左侧标度中读取)。实线606将电池寿命(右侧垂直标度)关联于所选择的最小时间。例如，对于恒定脉冲时长和400ms的示例性最小时间(点608)，可预期大约5天的电池寿命(如直线610和612所示)。

仍然参见图6，现在考虑将两个位编码为压力转变之间的时间、将四个位编码在压力脉冲之间的时间内并且位宽为20ms的情形。点划线616将示例情形中每秒位数(左侧垂直标度)关联于所选的最小时间。例如，对于等于300ms的示例性最小时间，每秒可编码12位(点618)。对于等于1000ms的示例性最小时间，每秒可编码大约5位(点620，但从左侧标度中读取)。只要在具有恒定脉冲时长和将两个位编码为压力转变之间的时间的系统之间，将两个位编码在该脉宽和1000ms的最小时间内会产生与在400ms的最小时间下具有恒定脉冲时长(点608)的系统大致相同的位速率(约5位/秒)，但电池寿命可加倍。

简单地回顾图2，在该组合的编码实施例中，通信部分200可在每个间隔将指示连续压力脉冲的相关特征之间的时间的一组定时连同脉冲时长的指示一起传送至脉冲控制部分202。替代地，对于每个间隔，通信部分可传送两个定时，其中一个用于连续压力脉冲的相关特征之间的时间，另一个用于压力脉冲之一的压力转变之间的时间。此外，通信部分200可将待调制的数据送至脉冲控制部分202，而脉冲控制部分则可将该数据分成两组位，这两组位作为要被编码为连续脉冲的相关特征之间的时间的那些位以及在连续压力转变的时间内编码的那些位。

根据又一些其它实施例，井下数据可排他地编码为压力转变之间的时间。更具体地，一些实施例将数据编码为钻井液的第一压力转变和钻井液紧接下来的压力转变之间的时间，不管这些转变是正压力转变还是负压力转变。

图7示出以时间为函数的钻井液压力的示例性图表，它可通过耦合于换能器136、138和/或140(图1)中的一个的计算机系统144测得。图7的示图表示一种理想情形，其中在井下产生理想的转变并在地表将其检测为理想的转变。形成压力转变的脉冲的性质可以是正脉冲或者是负脉冲，但在一些情形下负脉冲系统形成更为显著的压力转变。根据该具体实施例，在间隔中传送数据，图7示出三个这样的间隔I₁、I₂和I₃。在该实施例中，间隔是连续压力转变之间的时间量。例如，如间隔I₁示出的，间隔可以是负压力转变702和紧接下来的正压力转变704之间的时间量。类似地，如间隔I₂示出的，间隔可以是正压力转变704和紧接下来的负压力转变706之间的时间量。每个间隔具有是至少最小时间的时长。时长基本等于最小时间的间隔可以编码数据值0。最小时间可针对每个特定的钻井情况而改变，但在多数情形下在大约0.3秒至2.0秒之间的范围内，并在许多情形下使用0.6秒的最小时间。

图8示出单个间隔，该单个间隔包括第一压力转变和若干个可能的第二压力转变(用虚线表示)用于进一步解释各个参数。示例性图8是针对包含负压力转变802和正压力转变804的间隔示出的，但各参数可等同地应用于由正压力转变然后是负压力转变构成的间隔。该具体实施例利用窗口，其中间隔的第二压力转变可落入该窗口但仍旧代表相同值。在最小时间之后，压力转变可落在若干位宽窗口(由点划线表示)中的一个之内。只要转变落在位宽窗口之内的某处，所编码的数据值就仍然相同。例如，转变806落在第一位宽窗口808之内，并因此在该特定示例中间隔可以编码数据值0(例如十六进制00)。转变810落在下一位宽窗口内，并因此转变802和转变810之间的时长代表第一数据值(例如十六进制的01)。同样，转变814落在第三位宽窗口内，并因此转变804和转变814之间的时长可代表第二数据值(例如十六进制的10)。可基本使用下列等式对数据值进行解码：

数据=(间隔–最小时间)/位宽 (2)

其中数据是经解码的值，间隔是连续压力转变之间的测得时间，而最小时间和位宽如前所述。位宽可针对每个特定的钻井情况而改变，但在多数情形下在大约20ms至120ms之间的范围内，并在许多情形下使用40ms的位宽。

仅在压力转变之间的时间内编码数据可以显著地提高系统的总位速率和/或可用来增加遥测模块134的电池寿命(图1)。例如，考虑一种脉冲位置调制系统，其中每个间隔对7位数据进行编码。对于长串脉冲，每个脉冲扮演双重角色——一个间隔的后沿脉冲以及下一间隔的前沿脉冲。为了计算每压力转变的位，每个脉冲的前沿压力转变被认为是共享的(被赋予0.5个转变值)，第二压力转变不共享，而最后的压力转变共享(也被赋予0.5个转变值)。示例性七位因此通过两个压力转变编码(两个共享的转变以及一个不共享的转变)，这导致每压力转变3.5位(7位/2转变)。

现在考虑每个间隔将7位数据编码为压力转变之间的时间的系统。对于长串的压力转变，每个压力转变扮演双重角色——一个间隔的后沿转变以及下一间隔的前沿转变。为了计算每压力转变的位，每个间隔的前沿压力转变被认为是共享的(被赋予0.5个转变值)，而每个间隔的后沿转变被认为是共享的(也被赋予0.5个转变值)。因此，在数据被编码为压力转变之间的时间的系统中，对于一长串的压力转变，示例性地通过一个压力转变(两个共享的转变)有效地对7位编码，这导致每压力转变7位(7位/1转变)。在限制因素是遥测模块134(图1)的脉冲控制部分202(图2)的电池寿命的钻井情况下，结合有效压力转变速率的降低(并由此导致脉冲速率降低)，每脉冲数据的增加可以增加脉冲控制部分202的电池对于遥测至地表的相同数据量在井下工作的时间量。

简单地回顾图2，在排他地将数据编码为连续压力瞬态之间的时间的实施例中，通信部分200可在每个间隔将连续压力转变之间使用的定时指示传送至脉冲控制部分202。替代地，通信部分200可将待调制的数据送至脉冲控制部分202，并且脉冲控制部分可确定所要使用的定时。

针对这一点讨论的各个实施例全部关联于通过遥测模块134(图1)调制钻井液的技术。简单地回顾图1，压力脉冲和/或压力转变从井下遥测模块134传播至鹅颈管124、立管120和流液线118。换能器136、138和/或140的任何一个或其组合检测压力变化，并且表示管中各个位置处的压力的值时间序列(即压力波形)被计算机系统144读取。现在将讨论转向检测由地表计算机144读取的压力脉冲和/或压力转变的各种技术和系统。

图9示出论述地表上检测压力转变的实施例中的多个波形。具体地说，图9示出代表在地表读取的钻井液压力的压力波形900。压力波形900图示为在零轴902附近。在实践中，压力波形在由泥浆泵116产生的钻井液基线压力(例如在大约3000磅/平方英寸(psi))周围振荡，但钻井液基线压力未被示出以免使附图过于复杂。示例性压力波形900具有四次压力转变，包括两次正压力转变904、906以及两次负压力转变908、910。对于相对新的钻具、良好设计的钻具和/或具有良好钻井液压力噪声消除的钻具，压力波形900可由单个压力换能器读取。在其它情形下，波形900可以是将来自三个或更多个压力换能器的压力波形组合后的结果。

根据该具体实施例，检测与压力脉冲关联的压力转变涉及计算压力波形900经滤波的压力表示，经滤波的压力表示图示为波形912。在至少一些实施例中，所执行的滤波是高通滤波，但也可等同地采用其它滤波技术(例如压力波形900的瞬时一阶导数)。经滤波的压力波形由此将压力转变表示为趋正和趋负的压力尖峰。例如，压力波形900中的负压力转变908导致经滤波的压力波形912中趋负的压力尖峰914。同样，压力波形900中的正压力转变904导致经滤波的压力波形中趋正的压力尖峰916。

接下来，取经滤波的压力波形912的绝对值，形成最终波形918。算法上取绝对值会将所有趋负的压力尖峰“翻转”或“旋转”至趋正的压力尖峰。因此，经滤波的波形912中趋负的压力尖峰914在最终波形918中变为趋正的尖峰920。同样，趋正的压力尖峰916关联于最终波形918中趋正的压力尖峰922。最终波形918中的所有趋正的压力尖峰的重要性在于，每个压力转变实质上成为最终波形918中的压力尖峰或压力脉冲。因此，可将已有的压力脉冲检测算法用来识别脉冲。换句话说，一旦确定了最终压力波形918，根据参照图9描述的具体实施例检测压力转变可较为有利地使用关联技术中的压力脉冲检测技术。

图10示出根据至少一些实施例用来检测压力转变并关联于参照图9描述的具体实施例的方法(例如算法)。具体地说，该示例性方法开始(方框1000)并继续以读取指示其中有钻井液流过的管道内的压力的值，该钻井液携带将数据编码为压力转变之间的时间的压力脉冲(方框1002)。接下来，该方法涉及检测与压力脉冲关联的压力转变(方框1004)。在一些实施例中，检测进一步涉及计算用于指示管道内的压力的值的经滤波压力表示(方框1006)。在一些情形下，计算经滤波的压力表示是对压力波形的高通滤波；然而也可等同地使用产生可辨特征的任何滤波方法。接下来，该示例性方法涉及取经滤波的压力表示的绝对值(方框1008)，并随后将压力转变检测为经滤波的压力表示的绝对值中的压力尖峰(方框1010)。基于检测到的压力尖峰，该方法继续以从压力转变之间的时间量确定在压力脉冲中编码的数据的至少一部分(方框1012)，然后方法结束(方框1014)。

图11示出论述地表上检测压力转变的另一实施例中的多个波形。具体地说，图11示出代表在地表读取的钻井液压力的压力波形1100(基线压力被撤去)。该示例性压力波形1100具有四次压力转变，包括两次正压力转变1104、1106以及两次负压力转变1108、1110。对于相对新的钻具、良好设计的钻具和/或具有良好钻井液压力噪声消除的钻具，压力波形1100可由单个压力换能器读取。在其它情形下，波形1100可以是将来自三个或更多个压力换能器的压力波形组合后的结果。

根据该具体实施例，检测与压力脉冲关联的压力转变涉及计算移动平均压力表示，该移动平均表示在波形1112中示出。移动平均压力表示1112中的每个数据是压力波形1100在预定值窗口上的移动平均，并且该窗口随时间移动。预定窗口的时宽与位速率成比例，并在具体实施例中该预定窗口与用于通过遥测模块134将数据调制到钻井液上的最小时间基本相同。例如，移动平均压力表示1112中的数据1114可以是压力波形1110的窗口1116中的值的平均。同样，数据1118可以是压力波形1110的窗口1120内的值的平均。

仍然参见图11并根据该具体实施例，检测与压力脉冲关联的压力转变进一步涉及计算压力波形1100经滤波的压力表示，该经滤波的压力表示在波形1122中示出。在至少一些实施例中，所执行的滤波是高通滤波，但也可等同地采用其它滤波技术(例如压力波形1100的瞬时一阶导数)。经滤波的压力波形1122由此将压力转变表示为趋正和趋负的压力尖峰。例如，压力波形1100中的负压力转变1108导致经滤波的压力波形1122中趋负的压力尖峰1124。同样，压力波形1100中的正压力转变1104导致经滤波的压力波形1122中趋正的压力尖峰1126。

根据图11所示实施例检测压力转变涉及移动平均压力表示1112和经滤波的压力表示1122之间的关系。具体地说，监测移动平均压力表示1112。当移动平均压力表示1112基本等于预定值(例如通过虚线1128表示的值)并且移动平均压力表示1112的斜率为负时，搜索经滤波器的压力波形1122中趋负的压力转变。同样，当移动平均压力表示1112基本等于预定值并且移动平均压力表示1112的斜率为正时，搜索经滤波的压力波形1122中趋正的压力转变。要注意尽管该预定值在一些实施例中可以是相同的(如线1128所示那样)，然而该预定值对于趋正和趋负表示来说不一定是相同的。

作为一示例，考虑移动平均压力表示1112中的数据点1130。示例性数据点1130是移动平均值基本等于该预定值时所在的点。此外，移动平均压力表示1112在数据点1130附近的斜率为负(换句话说，其一阶导数是负的)。基于基本等于预定值的数据和为负的斜率，在值窗口内搜索经滤波的压力波形1122中的负压力转变。移动平均压力表示1112在负压力转变发生之后到达预定值。因此，在对经滤波的压力波形122进行搜索所采用的值窗口至少部分地对应于用来计算基本等于预定值的数据的值窗口。在搜索经滤波的压力波形1122所采用的窗口由窗1132表示，而窗口1132和压力波形1100之间的对应关系则由虚线1134表示。

作为一示例，现在考虑移动平均压力表示1112中的数据点1136。示例性数据点1136是移动平均同样基本等于该预定值时所在的点。此外，移动平均压力表示1112在数据点1136附近的斜率为正(换句话说，其一阶导数是正的)。基于基本等于预定值的数据和为正的斜率，在值窗口内搜索经滤波的压力波形1122中的正压力转变。

对数据点是否基本等于预定值作的判断可采取多种形式。在一些实施例中，预定值可以是小范围的值或值窗口，由此对数据点是否基本等于预定值的判断涉及将数据点的值与值窗口进行比较。在其它实施例中，预定值是单个值并且对数据点是否基本等于预定值的判断涉及确定数据点和预定值之间的百分比误差。例如，如果数据点和预定值之间的百分比误差等于或小于预定误差(例如0.1%)，则该数据点被认为等于该预定值。

在其它实施例中，该方法涉及在时间上向前查找，而不是在时间上向后查找。具体而言，在其它实施例中，当移动平均压力表示1112达到预定值且为负时，该方法涉及在时间上向前搜索正压力转变。例如，数据点1130满足预定值并且移动平均压力表示1112为负，该方法在时间上向前搜索正压力转变1126。同样，在替代性实施例中，数据点1136满足预定值并且移动平均压力表示1112为正，该方法在时间上向前搜索负压力转变1127。

图12示出框图，该框图示出用于实现结合图11讨论并根据至少一些实施例的检测系统的多个软件组件之间的逻辑关系。具体地说，移动平均压力表示1112被提供给封锁模块1200。根据该具体实施例，封锁模块1200作出关于移动平均压力表示1112是否满足预定值的判断，并计算移动平均压力表示1112在窗口内的斜率。封锁模块1200产生一对封锁信号1202、1204。在其中应当在经滤波的压力波形1122中搜索负压力转变(例如移动平均压力表示1112基本等于预定值且斜率为负)的时间段内，封锁模块1200对封锁信号1202作出断言并对封锁信号1204解除断言。同样，在其中应当搜索正压力转变(例如移动平均压力表示1112基本等于预定值且斜率为正)的时间段内，封锁模块1200对封锁信号1204作出断言并对封锁信号1202解除断言。

该示例性软件进一步包括正转变检测模块1206和负转变检测模块1208。向正转变检测模块1206和负转变检测模块1208提供经滤波的压力波形1122。根据至少一些实施例，每个检测模块被配置成搜索经滤波的压力波形122中相应类型的转变。然而，在相应封锁信号1202、1204被断言的时间段内，所检测到的转变被忽略。例如，正转变检测模块1206搜索经滤波的压力波形1122中的正压力转变。当检测到正压力转变并且来自封锁块的封锁1202被解除断言时，正转变模块1206向定时确定块1210提供指示。当检测到正压力转变但来自封锁块的封锁1202被断言时，正转变模块1206避免向定时确定块1210提供指示。同样，负转变检测模块1208搜索经滤波的压力波形1122中的负压力转变。当检测到负压力转变并且来自封锁块的封锁1204被解除断言时，负转变模块1208向定时确定块1210提供指示。如果检测到负压力转变但来自封锁块的封锁1204被断言时，负转变模块1208避免向定时确定块1210提供指示。在其它实施例中，转变检测模块1206、1208在其各自的封锁信号1202、1204被断言的时间段内被禁用。

定时确定块1210从正转变检测模块1206和负转变检测模块1208接收指示，并确定相应转变之间的时间。在一些实施例中，转变检测模块1206、1208向定时确定块1210发送值，该值指示确定相应的正转变或负转变的时间。在又一其它实施例中，转变检测模块1206、1208发送布尔值，而定时确定块1210基于来自各转变检测模块的布尔值的到达时间之差来确定转变之间的时间。基于连续转变之间的时间，可根据前面的等式对通过这类转变编码的数据值进行解调。

图13示出根据至少一些实施例用来检测压力转变并关联于参照图11和图12描述的具体实施例的方法(例如算法)。具体地说，该示例性方法开始(方框1300)并继续以读取指示其中有钻井液流过的管道内的压力的值(其中该钻井液携带将数据编码为压力转变之间的时间的压力脉冲)(方框1302)。接下来，该示例性方法涉及检测与压力脉冲关联的压力转变(方框1304)。在一些实施例中，检测进一步包括计算管道内压力的移动平均(方框1306)。在一些实施例中，用于计算移动平均中每个数据的值窗口大约是用于解码数据的最小时间的时间，但也可等同地使用其它窗口时长。接下来，该示例性方法涉及计算用于指示管道内压力的值的经滤波压力表示(方框1308)。在一些情形下，计算经滤波的压力表示是对压力波形的高通滤波；然而也可等同地使用产生可辨特征的任何滤波方法。接下来，该示例性方法涉及检测经滤波的压力表示中的负压力转变，该负压力转变在时间上对应于移动平均达到第一预定值和移动平均具有第一斜率(方框1310)，并且检测经滤波的压力表示中的正压力转变，该正压力转变在时间上对应于移动平均达到第二预定值和移动平均具有第二斜率(方框1312)。基于检测到的压力转变，该方法继续以从压力转变之间的时间量确定在压力脉冲中编码的数据的至少一部分(方框1314)，然后方法结束(方框1316)。

针对这一点讨论的各实施例已假设在地表上检测到相对无噪声的压力信号或信号的预处理，以得到压力波形900(图9)和1100(图11)。说明书现在转向会对压力脉冲的可检测性造成不利影响的钻柱中行进的压力脉冲特征以及钻具的物理特征，以及应对这些不利效果的若干替代性方法。

由井下遥测模块134产生的压力脉冲以一定的速度向上游行进。依赖于钻井液的液体特性，脉冲的速度可在大约3200英尺/秒至大约4800英尺/秒的范围内。当向上游行进的压力脉冲反射成为向下游行进的脉冲时产生的噪声相长地或相消性地与向上游行进的脉冲相互作用。

为了描述向上游行进的压力脉冲和向下游行进的压力脉冲之间的相互作用，参见图14。图14示出长管道1400，该长管道1400具有上游部分1402、下游部分1404并包含沿表示为T的方向移动的钻井液。管道1400可以是例如流液线118(图1)、立管120(图1)或其某些组合，并因此上游部分1402可包括波动消除器156和泥浆泵116(以象征形式示出)。此外，考虑将压力换能器(例如换能器136、138或140)设置在用虚线表示的位置X1。在管道1400的下游1404部分产生的压力脉冲从下游部分1404行进至上游部分1402。随着脉冲越过换能器的位置，在位置X1的换能器检测压力脉冲。图15示出当向上游行进的脉冲经过位置X1时由位置X1处的换能器读取的压力以时间为函数的图表，其中假设所产生的压力脉冲是具有振幅A的完美方波，并假设与向下游行进的压力脉冲没有相互作用(后面讨论)。在一些实施例中，振幅A可以在10-50PSI的量级，但也可等同地使用其它更大和更小的振幅。为了不使说明变得过于复杂，未示出基线压力。

向上游行进的压力脉冲，例如压力脉冲1500，从反射设备(例如波动消除器156和泥浆泵116)反射以形成向下游行进的压力脉冲。在反射的情形下，由反射造成的向下游行进的压力脉冲的振幅符号与向上游行进的脉冲的振幅符号相反，并且向下游行进的反射压力脉冲的振幅可以是向上游行进脉冲的脉冲振幅的大约一半，但其它的反射脉冲振幅和符号也是可能的。因此，对于正振幅A的向上游行进脉冲来说，由反射设备造成的反射示例性地产生振幅为-A/2的向下游行进脉冲。图16示出由来自反射设备的压力脉冲1500的反射产生的压力脉冲1600以时间为函数的图表，当向下游行进的压力脉冲经过位置X1处的换能器时压力脉冲1600由位置X1处的换能器读取，其中假设完美的方波反射，并假设向上游行进和向下游行进的压力脉冲之间没有相互作用。

向上游行进的压力脉冲和向下游行进的压力脉冲之间的相互作用量(如果有的话)依赖于发射机与反射设备的距离、脉冲时长以及声音在钻井液中的速度。在许多情形下，声音在钻井液中的速度为大约4000英尺/秒。如果遥测模块134(图1)产生具有100ms脉冲时长的压力脉冲，则脉冲长度(即构成脉冲的前沿压力转变和后沿压力转变之间的距离)为大约400英尺(4000英尺/秒×0.1秒)。如果遥测模块134产生具有200ms脉冲时长的压力脉冲，则脉冲长度大约为800英尺(4000英尺/秒×0.2秒)。

为了便于说明，考虑使位置X1处于距离波动消除器156和/或泥浆泵116达200英尺的位置。此外考虑通过遥测模块134形成具有100ms脉冲时长的压力脉冲，并因此向上游行进脉冲的长度大约为400英尺。对于这些示例性参数，由处于位置X1的换能器读取的压力波形将如图17所示(同样，未示出钻井液基线压力，并假设理想的方波)。具体地说，换能器最初“观察”向上游行进的压力脉冲1700。然而，因为从换能器至反射设备的往返距离是400英尺(200×2)并因为本例中的压力脉冲具有400英尺的脉冲长度，因此向上游行进的压力脉冲的后沿压力转变1702经过换能器，就像反射脉冲1706的前沿压力转变1704到达换能器那样。

现在针对同一换能器位置(离反射设备200英尺远)考虑遥测模块134产生具有200ms脉冲时长的压力脉冲，并因此脉冲长度为800英尺。对于这些示例性参数，由位置X1处的换能器读取的压力波形将如图18所示。具体地说，换能器最初“观察”如部分1800所示的向上游行进的压力脉冲。然而，因为从换能器至反射设备的往返距离为400英尺(200×2)并因为本例中的压力脉冲具有800英尺的脉冲长度，因此反射脉冲的前沿在向上游行进的压力脉冲经过之前到达换能器。反射的压力脉冲与向上游行进的压力脉冲形成干涉，由此形成部分1802。接着，向上游行进的压力脉冲的后沿转变经过换能器，由此换能器仅读取如部分1804所示的反射压力脉冲。

现在针对同一换能器位置(离反射设备200英尺远)考虑遥测模块134产生具有50ms脉冲时长的压力脉冲，并因此脉冲长度为200英尺。对于这些示例性参数，由位置X1处的换能器读取的压力波形将如图19所示。具体地说，换能器最初观察如部分1900所示的向上游行进的压力脉冲。然而，因为从换能器至反射设备的往返距离为400英尺(200×2)并因为本例中的压力脉冲具有200英尺的脉冲长度，因此后沿压力转变1902在反射的压力脉冲的前沿压力转变1904到达换能器之前经过换能器。最后，反射的压力脉冲1906由压力换能器读取。

图17-19示出对特定换能器位置和特定脉冲长度检测出的可能波形。然而，通过时间缩放，图17-19的这组可能波形是对所有可能脉冲长度和所有可能传感器位置的测得波形的示例。换句话说，除了沿时间轴在尺寸上增大和/或减小并且可能以离反射设备的距离为函数对振幅进行缩放外，这三个波形表示能对任何脉冲长度和/或换能器位置预期的波形。

从地表检测压力脉冲的立场来看，关于图17-19的波形的问题是彼此类似的。具体地说，当认为每个波形“骑在”钻井液的基线压力上时，可能难以使地表计算机144中执行的软件对例如图18的波形(上游压力脉冲和反射压力脉冲在换能器位置重叠)和图19的波形(上游波形和反射波形在不同时间经过换能器)之间作出区别。因此，检测压力脉冲——更具体说是检测与压力脉冲关联的压力转变——变得困难。为了解决这些困难，本说明书给出用于检测压力脉冲和/或压力转变的多个实施例，并且这些实施例中的第一实施例依赖于产生图17波形的换能器的布置。

具体地说，对于每个压力脉冲时长存在关联的脉冲长度(基于声音在钻井液中的速度)。并且对于每个预期的脉冲长度存在一种换能器的物理布置，其中换能器和反射设备之间的距离是脉冲长度的一半。因此，当遥测模块134产生特定脉冲长度的压力脉冲时，由距反射设备一半脉冲长度的换能器读取的波形产生与图17类似的波形。形成图17波形的换能器布置被称为最佳位置。对于相同压力脉冲长度，较为靠近反射设备的换能器读取与图18类似的波形，而较为远离反射设备的换能器读取与图19类似的波形。用于检测压力脉冲的至少一些实施例针对预定的一组可能脉冲时长(并因此的脉冲长度)将换能器设置在每个最佳位置，该脉冲时长可通过遥测模块134调制在钻井液上。其它关联的实施例针对预定的一组可能脉冲时长(并因此的脉冲长度)来选择脉冲，该脉冲时长对应于换能器实际设置在的物理位置。

作为示例，考虑一种系统，其中被遥测至地表的数据点的第一数量的位被编码为连续压力脉冲的相关特征之间的时间，而数据点的一个位被编码为脉冲之一的压力转变之间的时间(图5的实施例)。图示系统将具有预定一组两个可能脉冲时长——即表示数据值0的一个脉冲时长以及表示数据值1的第二脉冲时长。进一步考虑，针对在压力转变中编码的单个位，将数据值0编码为50ms间隔的压力转变(即50ms长的压力脉冲)并将数据值1编码为100ms间隔的压力转变。对于具有大约4000英尺/秒的声速的钻井液来说，预定一组脉冲时长{50ms、100ms}分别导致200英尺和400英尺的两种可能脉冲长度。

根据这些实施例，第一换能器(例如换能器138(图1))位于距波动消除器156和/或泥浆泵116100英尺远，而第二压力换能器(例如换能器136(图1))位于距波动消除器156和/或泥浆泵116200英尺远。由此得出，不管遥测模块134是调制50ms压力脉冲(200英尺长)还是100ms压力脉冲(400英尺长)，都有压力换能器位于每个可能压力脉冲时长的最佳位置。在一些情形下，预定一组的脉冲时长可使用钻井液作为传播介质通过下行链路通信传达给井下设备通信。

根据在给定的预定一组脉冲时长的每个最佳位置使用换能器的特定实施例，确定由遥测模块134调制的脉冲时长涉及，对地表上读取的每个压力信号，将压力信号关联于(在一些情形下以数学方式或图形方式卷积)测试压力信号，该测试压力信号代表在脉冲时长对应于换能器位置的情况下读取的压力信号的预期波形。与其相应的测试压力信号具有最高相关度的压力信号因此指示经井下调制的脉冲时长。对于示例性预定一组可能脉冲时长{50ms，100ms}，图20表示与一组可能脉冲时长对应的一组测试压力信号。具体地说，测试压力信号2000是当井下产生50ms间隔的压力转变时期望由距反射设备100英尺远位置处的换能器接收的波形(基线压力未示出)(假设正脉冲并且声音在钻井液中的速度为4000英尺/秒)。同样，测试压力信号2002是当井下产生100ms间隔的压力转变时期望由距反射设备200英尺远位置处的换能器接收的波形(基线压力未示出)(假设正脉冲并且声音在钻井液中的速度为4000英尺/秒)。

为了确定示例性的两个可能脉冲中的哪些是井下调制的，测试压力信号2000关联于由距反射设备100英尺远的换能器读取的波形，而测试压力信号2002关联于由距反射设备200英尺远的换能器读取的波形。与其测试压力信号具有最高关联程度的压力波形因此标识经井下调制的脉冲时长。图21和图22示出(在该特定情形下通过卷积)将接收的压力波形与测试压力波形相关联的示例性结果。具体地说，图21示出，对于井下产生的示例性50ms压力脉冲，测试压力信号2000与由距反射设备100英尺远的换能器接收的压力波形的关联由点划线2100表示，而测试压力信号2002与由距反射设备200英尺远的换能器接收的压力波形的关联由实线2102表示。由于位于距反射设备100英尺远的换能器对50ms压力脉冲而言处于最佳位置，因此最高的相关度由点划线2100表示。

图22示出，对于井下产生的示例性100ms压力脉冲，测试压力信号2000与由距反射设备100英尺远的换能器接收的压力波形的关联由点划线2202表示，而测试压力信号2002与由距反射设备200英尺远的换能器接收的压力波形的关联由实线2200表示。由于位于距反射设备200英尺远的换能器对100ms压力脉冲而言处于最佳位置，因此最高的相关度由实线2200表示。

要注意，图20的示例性测试压力信号假设正脉冲系统。然而，在遥测模块134是负脉冲系统的情形下，修改测试压力信号(例如通过绕时间轴旋转)以进行补偿。此外，图20的测试压力信号假设声音在钻井液中具有一特定速度。只要声音速度改变，则最佳位置改变。再者，在对确定井下产生的压力脉冲的脉冲时长进行解释时，预定组中只具有两个可能的脉冲时长；然而，为了不使说明变得过于复杂，对一个组使用两个元素。在预定组中可使用任何数量的脉冲时长。例如，如果数据的两个位要在压力脉冲的压力转变之间的时间内编码，则预定组可包括四种可能的脉冲时长(即一组中2^N个元素，其中N是位数)。同样对于该例来说，在地表上将具有四个换能器，每个换能器对于特定脉冲时长处于最佳位置，并将会有四个测试压力信号(每个最佳位置一个)。

图23示出根据至少一些实施例的方法(例如该方法的一部分可实现为计算机系统144中的软件)。具体地说，方法开始(方框2300)并继续以在钻柱内的钻井液中引起压力脉冲，该压力脉冲具有来自预定一组可能脉冲时长的脉冲时长(方框2302)。在传播至地表之后，该方法涉及读取由压力脉冲的经过所产生的第一位置压力变化(该读取步骤产生第一压力信号)(方框2304)，并读取由压力脉冲的经过所产生的第二位置压力变化(第二位置的该读取步骤产生第二压力信号)(方框2306)。基于读取步骤，示例性方法继续以确定压力脉冲的脉冲时长(方框2308)。在至少一些实施例中，确定脉冲时长包括：将第一压力信号关联于第一测试压力信号，该第一测试压力信号代表对预定一组可能脉冲时长的第一脉冲时长的预期波形(方框2310)；将第二压力信号关联于第二测试压力信号，该第二测试压力信号代表对预定一组可能脉冲时长的第二脉冲时长的预期波形(方框2312)；并基于该关联建立压力脉冲的脉冲时长(方框2314)。之后，该方法结束(方框2316)。在至少一些实施例中，关联是借助卷积进行的，但可等同地使用其它等效的关联技术。

关于通过在每个最佳位置设置换能器来检测压力脉冲的前述实施例基于两种假设。第一，假设流液管118和立管120的长度足够长以在每个最佳位置设置压力换能器(假设这些位置由合需的压力脉冲规定)。第二，假设对换能器的布置或换能器位置的改变没有限制。然而，在一些情况下，拥有钻具的公司可能并不提供遥测模块134、换能器(例如136、138和140)和地表计算机144。因此，人们可能没有能力改造设备以实现在每个最佳位置的布置。此外，对于较长的脉冲时长(例如200ms、300ms)，最佳位置可能超出流液管118和立管120的长度，例如近海石油平台的管道配置。因此，在一些情况下，合需的脉冲时长的最佳布置是不可能的和/或对于可用换能器位置的适宜脉冲时长是不适当的。

为了解决这些问题，本说明书披露了检测压力转变并因此检测压力脉冲的实施例，这些实施例不一定利用换能器在最佳位置的布置。此外，根据这些实施例，使用换能器阵列(即三个或更多个换能器)并且换能器阵列的布置是任意的。为了解释阵列实施例，现在参见图24。图24示出管道2400，该管道2400包含沿由T指示的方向移动的钻井液。管道2400可以是例如流液线118(图1)、立管120(图1)或其某些组合，并因此可在上游端包括波动消除器156和泥浆泵116(以符号形式示出)。此外考虑沿管道2400(在位置X1、X2、X3和X4)设置四个压力换能器，在用虚线表示的每个位置设置一个压力换能器。尽管换能器布置在图24中是均匀间隔的，但任何物理布置都可以满足要求，如下文中进一步描述的那样。

另外考虑由遥测模块134产生的从下游部分向波动消除器156和泥浆泵116(即与钻井液的进行方向相反)行进的压力脉冲(该压力脉冲包括前沿压力转变和随后的后沿压力转变)。进一步考虑脉冲长度使向上游行进的压力脉冲及其在每个换能器位置向下游行进的反射之间的一些相消干涉的情形。

图25示出由图24中示例性四个换能器中的每一个读取的压力以相应时间为函数的四个描绘曲线图。具体地说，曲线图2500示出由位置X4处的换能器读取的压力波形。曲线图2502示出由位置X3处的换能器读取的压力波形。曲线图2504示出由位置X2处的换能器读取的压力波形。曲线图2506示出由位置X1处的换能器读取的压力波形。当示例性压力脉冲向上游传播时，前沿压力转变首先经过位置X4的换能器(由压力转变2508表示)，然后前沿压力转变经过位置X3的换能器(由压力转变2510表示)，对于每个位置的每个换能器依此类推(对于位置X2和X1分别由压力转变2512和2514表示)。

示例性压力脉冲从反射设备反射，并且反射压力脉冲的前沿压力转变由每个换能器读取，在这种情形下是相消干涉。由此，当反射压力脉冲向下游传播时，反射压力脉冲的前沿压力转变首先经过位置X1的换能器(由压力转变2516表示)，然后反射压力脉冲的前沿压力转变经过位置X3的换能器(由压力转变2518表示)，对于每个位置的每个换能器依此类推(对于位置X3和X4分别由压力转变2520和2522表示)。

结果，向上游行进的压力脉冲的后沿压力转变经过位置X4的换能器(由压力转变2524表示)，然后向上游行进的后沿压力转变经过位置X3的换能器(由压力转变2526表示)，对于每个位置的每个换能器依此类推(对于位置X2和X1分别由压力转变2528和2530表示)。

最终，反射脉冲的后沿压力转变首先经过位置X1的换能器(由压力转变2532表示)，然后反射脉冲的后沿压力转变经过位置X2的换能器(由压力转变2534表示)，对于每个位置的每个换能器依此类推(对于位置X3和X4分别由压力转变2536个2538表示)。

根据至少一些实施例，确定向上游行进的压力脉冲的前沿压力转变和向上游行进的压力脉冲的后沿压力转变之间的时间量涉及基于换能器之间的距离以及声音在钻井液中的预期速度在算法上平移压力信号或压力波形中的至少两个，以使压力波形的相应特征在时间上基本对准。更具体地，一个换能器被选为“基础”换能器，由基础换能器读取的压力脉冲不被平移。为了换能器的平衡，由每个换能器读取的压力波形在时间上平移一个量，该量与“基础”换能器和该特定换能器之间的距离以及声音在钻井液中的速度成比例。平移可以是时间上的倒退(例如对准向上游行进的脉冲的前沿压力转变)，或者可以是时间上的前进(例如对准向上游行进的脉冲的后沿压力转变)。此外，在其它实施例中，平移可将反射的压力脉冲的压力转变进行对准。

图26示出图25的示例性压力波形，其中在位置X4的换能器被视为基础换能器，而其余压力波形被平移以与每个波形中的前沿压力转变对准(即时间上倒退地平移)。根据该特定实施例，经平移的波形则被关联以确定向上游行进的压力脉冲的前沿压力转变和后沿压力转变之间的时间量。在一些实施例中，关联是借助将对于每个压力波形在时间上的相应点处的压力波形的值求和而实现的。图27示出图26的经平移压力波形的示例性求和。注意与向上游行进的压力脉冲的前沿压力转变对应的大的前沿尖峰2700以及与向上游行进的压力脉冲的后沿压力转变对应的大的负尖峰2702。因此，根据该特定实施例，确定前沿转变和后沿压力转变之间的时间涉及标识图27的压力波形中的压力尖峰2700、2702。在一些实施例中，可通过对波形的取（与图9实施例的波形(波形918)类似的）绝对值来修正图27的压力波形。在这些实施例中，确定压力转变之间的时间可基于确定压力尖峰之间的时间，其中每个尖峰被检测为独立的压力脉冲。

图25-27中的示例性波形假设正脉冲系统。然而，在其它实施例中，遥测模块134是负脉冲系统，而各实施例仍然可以工作(即仅反转图25-27中的波形)。此外，为了不使附图过于复杂，在图25-27中未示出钻井液基线压力；然而，在每种情形下，图示波形实际上“骑在”基线压力之上。图25-27示出处于阵列中的四个压力换能器的情形；然而，根据这些实施例可使用三个或更多个的任何数量的换能器。最后，尽管图25-27的波形假设在每个换能器位置的反射和相消干涉，然而这些实施例同样适用于向上游行进的压力脉冲及其反射之间没有干涉的情形以及混合情形(例如最靠近反射设备的换能器观察到向上游行进的压力脉冲及其反射之间的干涉，但其它换能器不是如此)。

图28示出根据至少一些实施例的方法(例如该方法的一部分可实现为计算机系统144中的软件)。具体地说，方法开始(2800)并继续以在钻柱的钻井液中引起压力脉冲，该压力脉冲具有前沿压力转变和后沿压力转变(方框2802)。接下来，该示例性方法涉及在与反射设备相隔的三个或更多个分离位置处读取由压力脉冲的经过所引起的压力变化，所述读取产生至少三个压力信号(方框2804)。该方法继续以确定前沿压力转变和后沿压力转变之间的时间(方框2806)。在至少一些实施例中，确定前沿压力转变和后沿压力转变之间的时间涉及：基于声音在钻井液中的预期速度在算法上平移压力信号中的至少两个，以使至少三个压力信号的相应特征时间上基本对准(方框2808)；并随后关联这至少三个压力信号(方框2810)；并确定压力脉冲的前沿压力转变和后沿压力转变之间的时间量(方框2812)。之后，该示例性方法结束(方框2814)。

根据至少一些实施例，在算法上平移压力信号中的至少两个涉及在时间上倒退地平移压力信号中的至少两个，以使这些压力信号间的前沿压力转变基本对准。在其它实施例中，在算法上平移压力信号中的至少两个涉及在时间上前进地平移压力信号中的至少两个，以使这些压力信号间的后沿压力转变基本对准。此外，在一些实施例中，关联压力信号涉及对各压力信号在时间上的相应点求和并由此产生经求和的信号。

对于这一点已针对遥测模块134和地表设备之间的通信对多个实施例进行了描述。然而，在从地表至井下设备的通信中可使用相同的数据编码和压力脉冲转变技术。例如，可在地表形成压力脉冲并允许其向井下传播。可使用与井下工具132和遥测模块134共同定位的单个压力换能器或这类换能器的阵列以与前述相同的方式检测压力脉冲。

说明书介绍了换能器(例如换能器136、138和140)在许多位置耦合于流液线118和/或立管120。在一些实施例中，换能器是以与钻井液流体连通的方式耦合至管道的压力换能器或压力发射机。这类换能器能形成钻井液的压力的模拟表示，或表示钻井液中的压力的一系列数字值(每个数字值关联于时间)。然而，可等同地使用产生与钻井液压力、由管道的微小膨胀和/或收缩感测到的钻井液压力变化成比例的输出信号的其它类型换能器设备，和/或感测钻井液的换能器。

图29示出计算机系统144的一组示例性内部组件(图1)。具体地说，计算机系统144包括借助桥式设备2904耦合于存储器设备2902的处理器2900。尽管仅示出一个处理器2900，然而可等效地采用多处理器系统以及其中“处理器”具有多个处理内核的系统。处理器2900借助处理器总线2906耦合至桥式设备2904，而存储器2902借助存储器总线2908耦合至桥式设备2904。存储器2902是任何易失性或任何非易失性的存储器设备或存储器设备阵列，例如随机存取存储器(RAM)设备、动态RAM(DRAM)设备、静态DRAM(SDRAM)设备、双倍数据率DRAM(DDR DRAM)设备或磁性RAM(MRAM)设备。

桥式设备2904包括存储器控制器并断言控制信号以对存储器2902进行读写，读写均由处理器2900以及耦合至桥式设备2904的其它设备(即直接存储器存取(DMA))完成。存储器2902是处理器2900的工作存储器，它存储由处理器2900执行的程序并存储由在处理器2900上执行的程序使用的数据结构。在一些情形下，在执行前从其它设备(例如下面描述的硬盘驱动器2912或从其它非易失性存储器)复制保持在存储器2902中的程序。

桥式设备2904不仅将处理器2900桥接至存储器2902，还将处理器2900和存储器2902桥接至其它设备。例如，示例性计算机系统144可包括输入/输出(I/O)控制器2910，该I/O控制器2910使多个I/O设备接口于处理单元2900。在该示例性计算机系统144中，I/O控制器2910允许耦合和使用例如硬盘驱动器(HD)2912、“软盘”驱动器2914(和相应的“软盘”2916)、光学驱动器2918(和相应的光盘2920)(例如压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))的非易失性存储器设备，并允许与定点设备2922和键盘2924耦合。

仍然参见图29，桥式设备2904进一步将处理器2900和存储器2902桥接至其它设备，例如图形适配器2926和通信端口或网络适配器2928。图形适配器2926是用于读取显示存储器并驱动在显示存储器中表现的图形图像的显示设备或监视器2930的任何适当图形适配器。网络适配器550允许处理单元500与计算机网络120上的其它计算机系统通信。

被实现和执行用以读取由耦合至流液线118和/或立管120的换能器检测到的压力信号并确定压力脉冲之间的时间和/或压力转变之间的时间的程序将图29的示例性计算机系统转换成专用机，以执行前述的示例性方法。此外，将计算机系统144转换成专用机的程序可被存储和/或从图示的计算机可读存储介质中的任何一个(例如存储器2902、光盘设备2920、“软盘”设备2916或硬盘驱动器2912)执行。

根据本文中所提供的描述，本领域技术人员能够容易地将所述创建的软件与适当计算机硬件进行组合以创建根据各实施例的专用计算机系统和/或其它计算机子组件，创建用于执行各实施例的方法的通用计算机系统和/或计算机子组件，和/或创建用于存储软件程序的一个或多个计算机可读存储介质，该软件程序当由处理器执行时使处理器和处理器在其中运行的机器转换成专用机。

以上讨论旨在作为本发明的原理和各实施例的说明。本领域技术人员一旦完全领会以上公开，则多种变型和修改将变得显而易见。所附权利要求书旨在被解释为包括所有这些变型和修改。

Claims

1.一种遥测检测方法，所述方法包括：

读取指示钻井液流过其中的管道内压力的值，所述钻井液携带对数据编码的压力脉冲；

在所述指示压力的值中检测与所述压力脉冲关联的压力转变：

计算移动平均时间系列，其中所述移动平均时间系列中的每个数据点是在预定值窗口内所述指示压力的值的平均；

从所述指示压力的值创建经滤波的压力时间系列；

检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间系列达到第一预定值以及所述移动平均时间系列具有第一斜率相对应的负压力转变；以及

检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间系列达到第二预定值以及所述移动平均时间系列具有第二斜率相对应的正压力转变；以及

从压力转变之间的时间量确定在所述压力脉冲中编码的数据的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

检测负压力转变还包括检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间系列达到所述第一预定值并且第一斜率为负斜率相对应的负压力转变；以及

检测正压力转变还包括检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间序列达到第二预定值并且第二斜率为正斜率相对应的正压力转变。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

检测负压力转变还包括检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间系列达到所述第一预定值并且第一斜率为正斜率相对应的负压力转变；以及

检测正压力转变还包括检测所述经滤波的压力时间系列中在时间上与所述移动平均时间序列达到第二预定值并且第二斜率为负斜率相对应的正压力转变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，读取值还包括读取指示管道内压力的值，所述管道携带由井下设备形成的压力脉冲。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，创建经滤波的压力时间系列还包括对指示压力的值进行高通滤波。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括当所述移动平均时间系列具有正斜率时，忽略对负压力转变的检测。

7.一种遥测检测方法，包括：

通过耦合至压力换能器的计算机系统读取指示其中有钻井液流过的管道内的压力的值，所述钻井液携带将数据编码为压力转变之间的时间的压力脉冲；

通过下列步骤检测与所述压力脉冲关联的压力转变：

计算所述管道内的压力的移动平均；

计算指示所述管道内压力的值的经滤波的压力表示；

检测所述经滤波的压力表示中在时间上与所述移动平均达到第一预定值以及所述移动平均具有第一斜率相对应的负压力转变；以及

检测所述经滤波的压力表示中在时间上与所述移动平均达到第二预定值以及所述移动平均具有第二斜率相对应的正压力转变；以及

8.如权利要求7所述的遥测检测方法，其特征在于，还包括：

检测负压力转变还包括检测经滤波的压力表示中在时间上与所述移动平均达到第一预定值并且第一斜率为负斜率相对应的负压力转变；以及

检测所述经滤波的压力表示中的正压力转变还包括检测所述经滤波的压力表示中在时间上与所述移动平均达到第二预定值并且第二斜率为正斜率相对应的正压力转变。

9.如权利要求7所述的遥测检测方法，其特征在于，还包括：

检测负压力转变还包括检测经滤波的压力表示中时间上与所述移动平均达到第一预定值并且第一斜率为正斜率相对应的负压力转变；以及

其中检测所述经滤波的压力表示中的正压力转变还包括检测所述经滤波的压力表示中在时间上与所述移动平均达到第二预定值并且第二斜率为负斜率相对应的正压力转变。

10.如权利要求7所述的遥测检测方法，其特征在于，计算所述移动平均还包括将所述移动平均的每个数据点计算为指示预定窗口内压力的值的平均。

11.如权利要求7所述的遥测检测方法，其特征在于，所述读取还包括读取指示管道内压力的值，所述管道携带有在钻井操作中由井下设备产生的压力脉冲。

12.如权利要求7所述的遥测检测方法，其特征在于，计算所述经滤波的压力表示还包括计算指示压力的值的高通滤波。

13.一种遥测检测方法，所述方法包括：

从所述指示压力的值创建经滤波的压力时间系列；

取所述经滤波的压力时间系列的绝对值；以及

将压力转变检测为所述经滤波的压力时间系列的绝对值中的压力尖峰；

从压力转变之间的时间量对所述钻井液中编码的数据的至少一部分进行解码。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，读取值还包括读取指示管道内压力的值，所述管道携带由井下设备形成的压力脉冲。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，创建经滤波的压力时间系列还包括对指示压力的值进行高通滤波。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，读取值还包括从由以下各项构成的组中选择的至少一项：从压力换能器读取指示压力的值；从换能器读取指示压力变化的值。

17.一种遥测检测方法，包括：

通过耦合至压力换能器的计算机系统读取指示钻井液流过其中的管道内的压力的值，所述钻井液携带将数据编码为压力转变之间的时间的压力脉冲；

通过下列步骤检测与所述压力脉冲关联的压力转变：

计算指示所述管道内压力的值的经滤波的压力表示；

取所述经滤波的压力表示的绝对值；以及

将压力转变检测为所述经滤波的压力表示的绝对值中的压力尖峰；以及

18.如权利要求17所述的遥测检测方法，其特征在于，所述读取还包括读取指示管道内压力的值，所述管道携带有在钻井操作中由井下设备产生的压力脉冲。

19.如权利要求17所述的遥测检测方法，其特征在于，计算所述经滤波的压力表示还包括计算对指示压力的值的高通滤波。

20.一种遥测检测方法，包括：

通过钻柱内的设备获得指示井下状态或工况的第一数据点；

在所述钻柱内的钻井液中引起压力脉冲，所述压力脉冲传播至地表，包括：

将第一数据点的第一部分编码为第一压力脉冲和紧接着的第二压力脉冲的相关特征之间的时间量；以及

将所述第一数据点的第二部分编码为从下组中选取的至少一个的第一压力转变和紧接着的第二压力转变之间的时间量：第一压力脉冲；以及第二压力脉冲。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，对所述第一部分编码还包括对3-6位范围内第一数量的位进行编码。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，对所述第二部分编码还包括对1-3位范围内的第二数量的位进行编码。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，引起压力脉冲还包括引起正压力脉冲。

24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，引起压力脉冲还包括引起负压力脉冲。

25.一种遥测检测方法，所述方法包括：

在指示压力的值中检测第一压力脉冲和紧接着的第二压力脉冲的相关特征之间的时间量；

在指示压力的值中检测第一压力转变和紧接着的第二压力转变之间的时间量；

从所述第一压力脉冲和第二压力脉冲之间的时间量解码从井下设备发送的值的第一部分；以及

从所述第一压力转变和第二压力转变之间的时间量解码从井下设备发送的值的第二部分。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，解码所述第一部分还包括解码在3-6位范围内的第一数量的位。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，解码所述第二部分还包括解码在1-3位范围内的第二数量的位。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一和第二压力转变是作为来自由下组构成的组中至少一个的一部分的压力转变：所述第一压力脉冲；以及所述第二压力脉冲。

29.如权利要求25所述的方法，其特征在于，读取值还包括读取指示管道内压力的值，所述管道携带由井下设备形成的压力脉冲。

30.如权利要求25所述的方法，其特征在于，读取值还包括从由以下各项构成的组中选择的至少一项：从压力换能器读取指示压力的值，从换能器读取指示压力变化的值。

31.一种遥测方法，包括：

在钻柱内的钻井液中引起压力脉冲，所述压力脉冲具有来自预定一组可能脉冲时长的脉冲时长；

在距离反射设备的第一位置处读取由压力脉冲的经过导致的压力变化，所述读取形成第一压力信号；

在距离所述反射设备的第二位置处读取由压力脉冲的经过导致的压力变化，所述第二位置处的读取形成第二压力信号；

通过下列动作确定所述压力脉冲的脉冲时长：

将所述第一压力信号关联于第一测试压力信号，所述第一测试压力信号代表预定一组可能脉冲时长中的第一脉冲时长的预期波形；

将所述第二压力信号关联于第二测试压力信号，所述第二测试压力信号代表预定一组可能脉冲时长中的第二脉冲时长的预期波形；

基于所述关联确立所述压力脉冲的脉冲时长。

32.如权利要求31所述的遥测方法，其特征在于，确立所述脉冲时长进一步包括将所述脉冲时长确立为具有最高相关度的脉冲时长。

33.如权利要求31所述的遥测方法，其特征在于，还包括：

所述引起进一步包括通过井下设备引起；并且

在所述第一位置和第二位置处的读取进一步包括在地表的第一位置和第二位置处进行读取。

34.如权利要求33所述的遥测方法，其特征在于，还包括在引起之前，发送所述预定一组可能脉冲时长的指示、基于地表上的压力换能器的可得位置的指示。

35.如权利要求31所述的遥测方法，其特征在于，还包括：

所述预定组包括与第一脉冲长度对应的第一脉冲时长以及与第二脉冲长度对应的第二脉冲时长；

在所述第一位置处的读取还包括在与所述反射设备相距所述第一脉冲长度的大致一半的位置处进行读取；以及

在所述第二位置处的读取还包括在与所述反射设备相距所述第二脉冲长度的大致一半的位置处进行读取。

36.一种遥测系统，包括：

井下设备，所述井下设备在钻柱内的钻井液中产生压力脉冲，所述压力脉冲具有从预定一组脉冲长度中选取的脉冲长度，所述预定一组脉冲长度包括第一脉冲长度和比所述第一脉冲长度更长的第二脉冲长度，并且所述脉冲长度是基于在所述压力脉冲中编码的数据选取的；

第一换能器，所述第一换能器读取所述钻井液中的压力变化并由此产生第一压力信号，所述第一换能器位于与反射设备相距所述第一脉冲长度的大致一半的第一位置；

第二换能器，所述第二换能器读取所述钻井液中的压力变化以产生第二压力信号，所述第二换能器位于与反射设备相距所述第二脉冲长度的大致一半的第二位置；

耦合于所述第一和第二换能器的计算机系统，所述计算机系统具有处理器和耦合至所述处理器的存储器设备，并且所述存储器设备存储程序，所述程序当由所述处理器执行时使所述处理器：

读取所述第一和第二压力信号；

将所述第一压力信号关联于第一测试压力信号，所述第一测试压力信号代表在所述压力脉冲具有所述第一脉冲长度的情况下在所述第一位置的期望波形；

将所述第二压力信号关联于第二测试压力信号，所述第二测试压力信号代表在所述压力脉冲具有所述第二脉冲长度的情况下在所述第二位置的期望波形；以及

基于所述第一和第二压力信号与相应的第一和第二测试压力信号的关联来确定所述脉冲长度。

37.如权利要求36所述的遥测系统，其特征在于，确定所述脉冲长度还包括将所述压力脉冲的脉冲长度确定为与具有最高相关度的第一或第二组测试压力信号关联的脉冲长度。

38.如权利要求36所述的遥测系统，其特征在于，进一步包括：

预定一组脉冲长度进一步包括比所述第二脉冲长度更长的第三脉冲长度；

第三换能器，所述第三换能器读取所述钻井液中的压力变化以产生第三压力信号，所述第三换能器位于与反射设备相距所述第三脉冲长度的大致一半的第三位置；以及

所述存储器包括程序，当所述程序由所述处理器执行时，进一步使所述处理器：

将所述第三压力信号关联于第三测试压力信号，所述第三测试压力信号代表在所述压力脉冲具有所述第三脉冲长度的情况下在所述第三位置的期望波形；以及

基于所述第一、第二和第三压力信号与相应的第一、第二和第三测试压力信号的关联来确定所述脉冲长度。

39.一种遥测方法，包括：

在钻柱内的钻井液中引起压力脉冲，所述压力脉冲具有前沿压力转变和后沿压力转变；

在距离反射设备至少三个不同位置处读取由压力脉冲的经过导致的压力变化，所述读取形成至少三个压力信号；

通过下列操作确定所述前沿压力转变和所述后沿压力转变之间的时间：

基于声音在所述钻井液中的预期速度在算法上平移压力信号中的至少两个，以使所述至少三个压力信号中的相应特征在时间上基本对准；以及

关联所述至少三个压力信号；以及

确定所述压力脉冲的所述前沿压力转变和所述后沿压力转变之间的时间量。

40.如权利要求39所述的遥测方法，其特征在于，还包括：

关联进一步包括对所述至少三个压力信号在时间上的对应点求和并由此产生经求和的信号；以及

确定进一步包括将所述经求和的信号中的压力尖峰识别为所述压力脉冲的压力转变。

41.如权利要求39所述的遥测方法，其特征在于，还包括：

引起进一步包括通过井下设备进行引起；并且

在所述至少三个位置的读取进一步包括在地表进行读取。

42.如权利要求39所述的遥测方法，其特征在于，所述在算法上平移进一步包括在算法上时间倒退地平移压力信号中的至少两个，以使所述至少三个压力信号中的前沿压力转变在时间上基本对准。

43.如权利要求39所述的遥测方法，其特征在于，所述在算法上平移进一步包括在算法上时间前进地平移压力信号中的至少两个，以使所述至少三个压力信号中的后沿压力转变在时间上基本对准。

44.一种遥测检测方法，所述方法包括：

借助至少三个换能器读取指示钻井液从中流过的管道内压力的值，所述钻井液携带具有前沿压力转变和后沿压力转变的压力脉冲；

产生与所述至少三个换能器对应的至少三个压力时间系列；

基于所述钻井液中的预期声速平移压力时间系列中的至少两个，以使在三个时间系列中的相应特征在时间上基本对准；并随后

关联所述时间系列；以及

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，：

关联还包括对所述至少三个压力时间系列在时间上的对应点求和并由此产生经求和的时间系列；以及

确定还包括将所述经求和的时间系列中的压力尖峰标识为所述压力脉冲的压力转变。

46.如权利要求44所述的方法，其特征在于，平移还包括时间倒退地平移压力时间系列中的至少两个，以使所述至少三个压力时间系列中的前沿压力转变在时间上基本对准。

47.如权利要求44所述的方法，其特征在于，平移还包括时间前进地平移压力信号中的至少两个，以使所述至少三个压力信号中的后沿压力转变在时间上基本对准。