CN107109929A - 脉冲调制遥测术中的波反射抑制 - Google Patents

脉冲调制遥测术中的波反射抑制 Download PDF

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Abstract

本发明呈现了一种方法，所述方法包括接收波形；识别所述波形中脉冲的存在；以及在脉冲存在于所述波形中时将所述接收的波形减去反射模板以获得校正的波形。所述方法还可以包括使用数字处理协议来读取所述校正的波形并且根据所述读取来调节钻井参数。还提供了一种装置，所述装置被配置来执行如上所述的方法。也提供了一种如上所述的方法，所述方法还包括基于对包括所述波形的脉冲序列的读取而修改井筒中的钻井参数。

Description

脉冲调制遥测术中的波反射抑制
发明背景
在油气勘探和开采领域，压力传感器通常用在表面处以便读取位于井下的脉冲发生器(或脉冲源)生成的数据。数据通常以提供二进制编码信号的短脉冲的形式沿着井筒行进穿过钻井泥浆而到达表面。用于将来自井筒中的钻井工具附近的数据传输至表面的遥测方案中的一些包括脉冲位置调制(PPM)和脉冲宽度调制(PWM)。这些调制技术依赖于通过泥浆流中的钻井泥浆来将一系列有待遥测地传输的声脉冲编码数据发送至表面。在PPM方案中，脉冲在选定的时隙分组内的给定时隙的位置指示码元的值。一些配置包括差分PPM(DPPM)方案，其中相对于先前的脉冲，而不是在指定时间窗口内确定当前脉冲的位置。在PWM方案中，分组内的连续脉冲序列的长度与码元的值相关。脉冲在时间上相对于彼此能够放置得越接近，在相同时间量内就可以发送越多数据。这在传输至表面的数据量极其大(例如，图像数据文件)的情况下是特别希望的。
在一些情况下，这种数据在这个过程期间会失真和衰减。例如，声脉冲会在它们沿着井筒行进时因分散和衰减效应而失真。声脉冲还会在泥浆流系统的各个点处发生反射并且在脉冲序列中产生一个或多个回波或反射。声脉冲还会在泥浆流系统的各个点处发生反射并且在脉冲序列中产生一个或多个回波或反射。更一般而言，源自于一个来源处的同一个信号脉冲的多个声脉冲可能会沿循多个路径，并且在略微不同的时间抵达传感器，从而干扰抵达传感器的其他‘真实的’信号脉冲。寄生‘回波’和多路径干扰效应以及可能的其他效应会不利地影响脉冲序列的信息内容的品质，从而增大误比特率(BER)，因为信噪比(SNR)被降低。例如，在被称为码间干扰(ISI)的现象中，反射脉冲可能会与后续信号脉冲重叠，从而使所传输的消息失真。因此，通常在脉冲之间设定最小时间，使得脉冲反射不会影响之后的脉冲。这个最小脉冲时间(MPT)决定了在泥浆脉冲遥测应用中可以传输至表面的最大数据速率。
用来解决脉冲‘回波’问题的尝试包括增加信号中的连续脉冲之间的经过时间以从大范围扩展的脉冲序列识别脉冲‘回波’，或者在下一个信号脉冲抵达之前使脉冲回波衰减。其他方法包括在预选择的时间传输的“训练脉冲序列”。训练脉冲序列是传输方和接收方均已知的预选择的脉冲序列。对理想的脉冲序列和相对于接收的脉冲序列的比较的了解使得数据处理器能够对接收的信号进行适当的调节。然而，利用训练脉冲序列作为手段来降低BER可能是不合理的，因为这具有与之相关联的不希望的时间成本，这是因为在训练脉冲运行时，实际操作必须离线。以上方法中的一些限制了可以置于给定时间间隔上的脉冲的数目，由此引入了数据帧的时间长度的下限以及数据传输率的上限。这种妥协在实时随钻测井(LWD)应用中传输大量数据的情况下是不希望的。
附图简述
下图被包括来说明本公开的某些方面，并且不应视为是排他性实施方案。在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的主题在形式和功能上能够具有相当多的修改、变更、组合以及等效物。
图1示出根据一些实施方案的使用压力传感器的钻井系统，所述压力传感器被配置来抑制脉冲调制遥测配置中的脉冲反射。
图2A示出根据一些实施方案的包括信号脉冲和反射脉冲的脉冲序列。
图2B示出根据一些实施方案对多个波形求平均值以获得反射模板。
图3示出根据一些实施方案将接收的波形减去反射模板所得的重建脉冲。
图4A示出根据一些实施方案反射脉冲对具有两个信号脉冲的序列的干扰。
图4B示出根据一些实施方案将图4A中的接收的脉冲减去反射模板而获得的第一重建波形。
图4C示出根据一些实施方案将图4B中的第一重建波形减去反射模板而获得的第二重建波形。
图5示出根据一些实施方案的计算机系统，所述计算机系统被配置用于对用于脉冲调制遥测术的脉冲序列进行波反射抑制。
图6示出根据一些实施方案的用于对脉冲调制遥测术中使用的脉冲序列进行波反射抑制的方法的流程图。
图7示出根据一些实施方案的用于使用反射模板来对用于脉冲调制遥测术的脉冲序列进行波反射抑制的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于油气勘探和开采中使用的遥测方案的方法和装置，并且更具体地说涉及用于脉冲调制遥测术中的波反射抑制的方法和装置。更一般而言，本文公开的实施方案涉及在油气工业中使用包括时间脉冲序列的信号来抑制数据通信方案中的多路径干扰。更一般而言，如本文所公开的方法和系统可以用在任何工业应用中，其中信号和数据传输可能会因信号脉冲的不当反射而受到阻碍，而不管所使用的波现象的类型以及传输介质如何。例如，如本文所公开的遥测信令方案可以用在希望低功耗的系统中。例如，与本公开相一致的一些实施方案可以包括光纤、电磁和无线红外通信。
提供了用于抑制脉冲调制遥测术中的脉冲反射的系统和方法。在一些实施方案中，本公开包括一种方法，所述方法包括接收波形；识别波形中脉冲的存在；以及在脉冲存在于波形中时将所接收的波形减去反射模板以获得校正的波形。所述方法还可以包括使用数字处理协议来读取所述校正的波形并且根据所述读取来调节钻井参数。
与本文的实施方案相一致的装置的实例包括存储电路，所述存储电路用于存储命令；以及处理器电路，所述处理器电路被配置来执行命令。当处理器电路执行命令时，所述处理器电路使装置接收波形，识别所接收的波形中脉冲的存在，并且在脉冲存在于波形中时将所接收的波形减去反射模板以获得“校正的波形”。如本文所公开的波形是可以与井下传感器测量，诸如地层传感器或如本文所公开的压力传感器相关联的值的临时迹线。因此，“校正的波形”是已去除脉冲反射的临时迹线。因此，“校正的波形”包括意在用于表面声换能器或压力传感器的真实信号。根据一些实施方案的波形可以包括由脉冲发生器生成的声脉冲的序列。脉冲可以至少部分对在脉冲发生器与钻井系统中的压力传感器之间传输的消息中的码元进行编码，所述编码根据数字信号方案PPM或DPPM来形成。存储电路包括处理器电路，所述处理器电路使装置使用数字处理协议来读取校正的波形，并且基于对校正的波形的读取而向井下工具发送命令来调节钻井参数。更确切地说，井下工具可以例如是钻井工具。
与本文公开的实施方案相一致的方法的实例包括使用脉冲模板来识别接收的波形中的间隔；当在所接收的波形中识别出有效间隔时恢复所接收的波形；以及对多个接收的波形执行加权平均求和。所接收的波形可以是有待遥测地在钻井系统中传输来进行油气勘探和开采的一系列声脉冲编码数据。有效间隔是两个邻近信号脉冲之间的间隔。所述方法还可以包括从加权平均获得波形模板，所述波形模板包括信号脉冲和反射脉冲。波形模板可以用作用于比较遥测传输中的新接收的波形的原型。所述方法还包括从波形模板提取反射模板；使用反射模板来从声换能器读取脉冲序列；以及基于对脉冲序列的读取而修改钻井参数或井筒中的操作参数。反射模板可以用作用于抑制新接收的波形中的反射脉冲的原型。在一些实施方案中，反射模板可以存储在计算机系统中，并且随着钻井操作向前推进而定期更新。
图1示出根据本文公开内容的使用压力传感器101的钻井系统100，所述压力传感器被配置来抑制脉冲调制遥测术中的脉冲反射。更确切地说，压力传感器101被配置来测量表面处的压力波动，并且使用这个测量来检测真实信号脉冲并抑制脉冲反射。如油气工业中所熟知，钻井系统100可以是随钻测井(LWD)系统或随钻测量(MWD)系统。泵105使泥浆流125保持沿钻柱133而下。钻柱133使井底钻具组件130与表面处的设备，诸如泵105和压力传感器101以及任何其他必要的设备偶联。井底钻具组件130包括钻井工具，其用于形成井筒120。所述工具由钻机150支撑。控制器110电和/或机械地偶联至压力传感器101和泵105。因此，由脉冲发生器102生成的压力信号由表面处的压力传感器101检测。控制器110可以包括计算机系统，所述计算机系统被配置来从脉冲发生器102接收数据并且向其传输命令。任选地，一些实施方案包括井下声(或压力)传感器，其用于检测从表面(即，控制器105)发送的命令。这些“下行链路”是表面处(例如，由表面脉冲发生器)生成且由井下压力传感器检测的压力脉冲。
如图1所示可以作为井底钻具组件130的部分安装的脉冲发生器102被配置来向表面传输具有与钻井过程相关的信息的信号。在一些实施方案中，传输至表面的信息可以与以下各项相关：井筒条件、井下环境(诸如，压力、温度以及油和/或气或者钻井流体的其他特征)。由脉冲发生器102产生的消息可以是通过泥浆流125传输且由压力传感器101读取的声脉冲的数字编码序列。因此，多个数字信号调制方案可以用于在脉冲发生器102与压力传感器101之间传输消息，诸如PPM和DPPM方案。作为对压力传感器101与脉冲发生器102之间传输的消息的响应，控制器110可以调节井底钻具组件130的钻井参数。钻井参数包括井底钻具组件130的旋转速度和取向。在一些实施方案中，钻井参数还可以包括泥浆流125的压力和流动速度。例如，可以由控制器110基于从脉冲发生器102接收的消息而增大、减小或停止钻井速度。这可能是这样的情况：井底钻具组件130在钻井操作期间碰到坚固的岩层，或断口，或富水储层。此外，在一些实施方案中，控制器110可以使井底钻具组件130在不同方向上进行钻井。例如，在一些实施方案中，井底钻具组件130可以使钻井工具从垂直钻井(如图1所示)转到水平或几乎水平的钻井方向。虽然钻井工具根据正被勘探或开采的特定岩层来转变，但是在所关注岩层几乎为水平(或接近水平)的岩床时，希望通过水平钻井来增加井筒提取。在一些实施方案中，调节钻井参数可以包括调节泥浆流125。在一些实施方案中，泥浆流125穿过井底钻具组件130，从而为工具提供润滑作用和碎屑排放。例如，可以增加或减少泥浆流125，或者可以增大或减小由泵105施加的压力。此外，在一些实施方案中，调节钻井参数可以包括向泥浆流125添加化学品和其他添加剂，或从泥浆流125去除添加剂。在一些情况下，这些调节可以包括增加重量、黏度、密度或泥浆的其他物理参数。因此，一些实施方案包括在表面处使泥浆流125自动包括添加剂。另外，根据一些实施方案，表面处的人员可以根据脉冲发生器102与压力传感器101之间传输的消息而使泥浆流125包括添加剂。
在与本公开相一致的一些实施方案中，可以发生从表面到井底钻具组件130的信息流。因此，声脉冲可以由表面处的脉冲发生器生成，并且由井底钻具组件中的压力传感器在井下接收。在一些实施方案中，数据传输可以包括在DPPM方案中使用电磁脉冲的下行信号。
图2A示出根据一些实施方案的脉冲序列200，所述脉冲序列包括长时间间隔波形210a、210b、210c和210d(下文统称为波形210)上间隔开的信号脉冲201(其对应于图2A上的P符号)和反射脉冲202(其对应于图2A上的R符号)，以及最小脉冲时间(MPT)间隔波形220。更确切地说，MPT间隔波形220在两个信号脉冲201之间跨越最小时间。如在一些实施方案中所使用的DPPM方案包括在信号脉冲之间的时间间隔‘△T’下编码码元值‘x’。因此，在一些实施方案中，时间间隔‘△T’可以通过将所描述的步骤数学地应用在以下等式中来获得：
ΔT＝MPT+x·δt (1)
其中δt是‘芯片宽度’，或可能包括信号脉冲的持续时间的经过时间。因此，在等式1中，MPT的值和δt的值是由用于实施DPPM方案的硬件的类型和品质决定的常数。在一些实施方案中，MPT可以是500ms，而δt是50ms。在不限制的情况下，在一些实施方案中，MPT长于δt。
对于使用4比特/码元(‘x’＝0，至多24＝16，在等式1中)的实施方案，分组中可能存在至多16个不同的间隔长度。例如，当数据值为零(x＝0)时，那么信号脉冲之间的时间间隔是：△T＝MPT(参看等式1)。当数据值为一(‘x’＝1)时，那么时间间隔是：△T＝MPT+δt(参看等式1)。而且当x＝16时，两个信号脉冲之间的时间间隔是：△T＝MPT+16·δt(参看等式1)。在一些实施方案中，有意使分组(例如，波形210中的任一个)的第一间隔大于可能的16个间隔。在不限制的情况下，分组当前包括至少4个间隔波形220以及至多18个间隔波形220，或者甚至更多。在一些实施方案中，分组头是第一(长)间隔(例如，波形210)。在一些实施方案中，分组头可以包括超过一个波形210。
因此，一个或多个间隔波形220可以出现在长时间间隔210c与210d之间。在此方面，长时间间隔波形210可以包括头信息，即包括多个间隔波形220且形成脉冲发生器102与压力传感器101之间传输的消息的数据分组。在图2A中且贯穿本公开，水平轴(横坐标)从左到右表示以任意单位计的时间进度。事实上，相对于信号脉冲‘P’，反射脉冲‘R’在稍后时间抵达检测器。在图2A中且贯穿本公开，垂直轴(纵坐标)表示以任意单位计的信号幅度。在不限制的情况下，信号幅度是压力传感器101或脉冲发生器102中的检测器的输出，所述输出可以是电信号，诸如电压(例如，以伏特计)或电流(例如，以毫安，mA计)。虽然图2A针对每个信号脉冲201仅示出一个反射脉冲202，但是与本公开相一致的实施方案可以包括与信号脉冲201相关联的多个回波或多个反射脉冲202。可能是这样的情况：例如，钻井系统100中出现多路径干扰。
反射脉冲202在反射时间225之后跟随信号脉冲201。反射脉冲202可能出现在泵105处，或者用于传送泥浆流125的管道的任何弯曲部处(参看图1)。这些弯曲部通常被定位成接近于钻柱133的表面端。更一般而言，反射还可以出现在钻头或钻柱133中存在内径变化或材料变化的任何位置处。虽然图2A示出具有正幅度(相对于信号脉冲201同相)的反射脉冲202，但是本文还公开了具有负幅度(相对于信号脉冲201反相)的反射脉冲202。更一般而言，信号脉冲201与反射脉冲202之间的相位关系可以是任意的，但是对于信号分组的至少多个时间周期而言基本上是恒定的。反射脉冲202的形状/持续时间/幅度可以明显不同于信号脉冲201的形状/持续时间/幅度。在信号脉冲201之后甚至可能存在超过一个反射脉冲202。在一些实施方案中，当反射脉冲202处于波形210之一内时，有可能根据本文公开的方法来重建信号脉冲201。
在PPM下，在脉冲发生器102与压力传感器101之间传输作为分组(其为脉冲序列)的数据。标记分组的起始的方式之一是使第一间隔长于间隔的其余部分。因此，分组中可以存在多个间隔210a-210d，所述间隔具有足够长的持续时间以包括信号脉冲201以及其对应的表面反射，即反射脉冲202。在一些实施方案中，希望间隔210a-210d包括单一信号脉冲201和至少一个反射脉冲202。因此，一些实施方案可以包括具有起源于单一信号脉冲201的多个反射脉冲202的间隔210。在一些实施方案中，如图2A所示，间隔220长于反射时间225。在一些实施方案中，间隔220可以类似于或甚至小于反射时间225。因此，与本公开相一致的方法和系统可以降低从脉冲序列200检测的信号的误差，甚至是在间隔220短于反射时间225的情况下。因此，与本公开相一致的实施方案可以大幅增加LWD配置中的数据速率(参看图1)。
图2B示出根据本文公开的方法来对多个长时间间隔波形210求平均值以获得波形模板230。波形模板230包括信号模板201t和反射模板202t。在图2B中，波形210a-210d是成功检测到的波形，所述波形具有足够长的持续时间以便于包括信号脉冲201和至少最显著的反射脉冲202(参看图2A)。最显著的反射脉冲可以是第一反射脉冲，所述第一反射脉冲通常是最强的；并且在一些情况下可能是信号脉冲之后的唯一反射脉冲。另外，波形210a-210d的时间长度是足够短的以包括单一信号脉冲201以及其反射脉冲202。以此方式，从迹线可清楚看到，波形210a-210d中的反射脉冲202中的每一个与信号脉冲201之一相关联。波形模板230是按时间对波形210a-210d求平均值的结果。因此，波形模板230的信噪比(SNR)高于波形210a-210d中的每一个。
在一些实施方案中，图2B示出根据本文公开的方法依据波形模板230上的波形210的每一个的希望关系来进行加权平均。例如，一些实施方案可以将大于例如波形210a的权重给予更近的波形210d。因此，如本文所公开的方法随着时间的推移通过对波形210执行加权平均来动态地适应信号脉冲201和反射脉冲202的特征的变化。甚至是对于间隔220类似于或小于反射时间225的波形，波形模板230(Wav模板)都可以消除反射脉冲。在数学上，与图2B相一致的实施方案可以包括以下运算：
在等式(2)中，整数值‘n’指示多个波形210中的每一个(Wavn)。值‘n’并不限制本文公开的实施方案的范围。在此方面，值‘n’可以根据钻井条件和数据传输速度来确定。如果钻井条件经常变化，那么为了快速适应可能要求更小的‘n’。然而，如果‘n’过小，那么SNR可能会变低。类似地，在更快速的数据传输速度下，间隔会靠近彼此，并且可能要求更高‘n’来与钻井条件的变化匹配。例如，在一些实施方案中，低值‘n’诸如十(10)或甚至更小可以用于钻井条件经常变化的钻井系统。在钻井条件稳定但噪声水平较高的一些配置中，值‘n’可以更大，诸如二十(20)、三十(30)或甚至更大。加权系数‘an’可以是归一化系数，其指示在波形模板230中分配给波形210中的每一个的权重。例如，在图2B中，n＝4，并且与波形210a相关联的a1(Wav1，在等式2中)可以小于与波形210b相关联的a2(Wav2，在等式2)。类似地，在图2A-2B所示的实施方案中，与波形210c相关联的值a3(Wav3，在等式2中)可以大于a2。另外，与波形210d相关联的值a4(Wav4，在等式2中)可以大于a3。
在脉冲遥测应用中，包括分组或有效负载的脉冲序列中的第一信号波形通常涉及一个或多个长时间间隔210以允许分组同步。在长时间间隔210中，可容易地从信号脉冲识别反射脉冲。例如，反射脉冲可以是信号脉冲的幅度稍微降低的复本。另外，反射脉冲可以通过以下方式来识别：在长时间间隔波形210中的超过一个上，相对于较强的信号脉冲，同时显示延迟。因此，在本文公开的一些实施方案中，包括至少一个反射脉冲的多个长时间间隔可以存储在存储器电路中并且对其求平均值以形成反射模板。时间平均有效地去除了信号中的随机噪声，并且提供了对反射脉冲的准确的表示，所述反射脉冲之后可以从所接收的波形中减去以获得信号。
图3示出根据本文公开的方法的重建脉冲340(Rec脉冲)，所述重建脉冲根据一些实施方案通过将接收的波形310减去反射模板302t(Ref模板)而获得。信号中的理想脉冲305产生接收的波形310(Wav接收)。接收的波形310包括信号脉冲301和反射脉冲302。应注意，在失去一般性的情况下，反射脉冲302和反射模板302t具有与信号脉冲301相反的相位。出于说明目的，仅示出了信号脉冲301的作为具有平顶部分的方形波形的特定形状。应理解，更一般而言，信号脉冲301可以具有圆形形状，诸如在洛伦兹峰、高斯峰、或由压力传感器101或脉冲发生器102产生的任何其他响应信号中。将接收的波形310减去反射模板302t产生重建脉冲340。应注意，如所希望的，重建脉冲340类似于理想脉冲305。在数学上，与图3相一致的实施方案可以包括以下运算：
Rec脉冲
＝Wav接收-Ref模板 (3)
图4A示出根据本文公开的方法的包括处于连续顺序的理想信号脉冲405a和理想信号脉冲405b的脉冲序列405。如上文参考图3所述，出于说明目的，理想信号脉冲405a和405b仅被示出为具有平顶的方波，并且任何其他脉冲形状可以被包括在与本公开相一致的实施方案中。更一般而言，在一些实施方案中，理想脉冲405a的形状可能并不完全与理想脉冲405b的形状相同。因此，在一些实施方案中，理想脉冲405a基本上类似于理想脉冲405b。一般而言，脉冲405a与405b之间的定时可以大于、类似于或甚至小于反射时间225(参看图2A)。图4A示出根据一些实施方案的对以下两者的干扰：波形410a(aWav接收)，所述波形包括理想信号脉冲405a以及其反射402a；以及波形410b(bWav接收)，所述波形包括理想信号脉冲405b以及其反射402b。干扰导致接收的波形410(Wav接收)具有信号脉冲401a、失真脉冲401c和反射脉冲402b。因此，失真脉冲401c是反射脉冲402a干扰信号脉冲401b所致的结果。认为理想脉冲405失真为接收的波形410指示了BER降低是归因于理想信号脉冲405b的幅度因反射脉冲402a而严重下降。在数学上，与图4A相一致的实施方案可以包括以下运算：
Wav接收
＝a·Wav接收+b·Wav接收 (4)
图4B示出根据本文公开的方法将接收的波形410(参看图4A)减去反射模板402t获得的第一重建波形430。第一重建波形430包括信号脉冲401a、信号脉冲430b和反射脉冲402。因此，信号脉冲430b类似于理想信号脉冲405b。因此，认为第一重建波形430的BER显示了相对于接收的波形410(图4A)的BER的改进。在数学上，与图4B相一致的实施方案可以包括以上等式2和3中所反映的运算。
图4C示出根据本文公开的方法将第一重建波形430(参看图4B)减去反射模板402t获得的第二重建波形431。第二重建波形431包括信号脉冲401a、430b和不具有反射脉冲402b(参看图4A)的平坦后端。因此，第二重建波形431中反射脉冲402b的缺乏相对于第一重建波形430中的BER增大了BER。事实上，第二重建波形431更加类似于理想信号脉冲405(参看图4A)。在数学上，与图4C相一致的实施方案可以包括在使Ref模板时移近似等于理想脉冲405a与理想脉冲405b之间的延迟的时间量之后重复等式2和3中所反映的运算。
应注意，图4A中的两个‘理想’信号脉冲405a与405b之间的延时与图4A-4C中描述的反射抑制方法无关。因此，与图4A-4C相一致的用于校正脉冲失真(例如，脉冲反射)的方法使得能够减小数据传输方案中的MPT。因此，与本公开相一致的实施方案通过去除减小的MPT中的脉冲反射而显著增加传输至表面的数据量。因此，与本公开相一致的实施方案以较高分辨率(减少的失真)实时地提供更多数据。脉冲反射的去除改进了脉冲可检测性，从而提高正传输的数据的可靠性。总而言之，与本公开相一致的实施方案与现有技术传输方案相比较在较低SNR下提供增大的数据速率。
图5示出根据本文公开的系统和方法的计算机系统500，所述计算机系统被配置用于对用于脉冲调制遥测术的脉冲序列进行波反射抑制。根据本公开的一方面，计算机系统500可以被包括在钻井系统的控制器(例如，钻井系统100中的控制器110，参看图1)中。在一些实施方案中，计算机系统500包括处理器电路502，所述处理器电路耦接至总线508；或用于传达信息的其他通信机构。总线508还可以与计算机装置500中的其他电路耦接，诸如任选的存储器电路504、任选的数据存储体506、任选的输入/输出(I/O)模块510、任选的通信模块512以及其他任选的外围装置514和516，所述外围装置可以包括鼠标或任何其他指示装置、键盘和显示器，诸如触摸屏显示器。在某些方面，计算机系统500可以使用硬件或软件和硬件的组合来实施，它们处于专用服务器中，或整合到另一个实体中，或分布在多个实体上。例如，在一些实施方案中，计算机系统500可以远离钻井系统500的现场，并且通信模块512包括联网电路，所述联网电路将计算机系统500耦接至访问控制器110的网络。
在一个实施方案中，计算机系统500包括总线508；以及处理器电路502，所述处理器电路与总线508耦接以便处理信息。举例来说，计算机系统500可以用一个或多个处理器电路502来实施。处理器电路502可以是通用微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件部件、或可以执行计算或其他信息操纵的任何其他合适的实体以及以上各项的组合。
在一个实施方案中，计算机系统500除了硬件之外还包括软件代码，所述软件代码为所讨论的计算机程序创建执行环境，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、或它们中的一个或多个的组合的代码，所述软件代码存储在所包括的存储器504中，诸如随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、DVD、或任何其他合适的存储装置，所述存储器耦接至总线508以便存储信息和有待由处理器502执行的指令。处理器电路502和存储器电路504可以用专用逻辑电路进行补充，或并入其中。
指令可以存储在存储器电路504中并且在一个或多个计算机程序产品中实施，例如，在计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，所述程序指令由计算机系统500执行或控制所述计算机系统的操作，并且根据本领域技术人员所熟知的任何方法，所述程序指令包括但不限于计算机语言，诸如面向数据的语言(例如，SQL、dBase)；系统语言(例如，C、Objective-C、C++、Assembly)；架构语言(例如，Java、.NET)；以及应用程序语言(例如，PHP、Ruby、Perl、Python)。指令还可以任何合适的计算机语言实施，包括但不限于数组语言、面向方面的语言、汇编语言、编辑语言、命令行接口语言、编译语言、并发式语言、波形括号语言、数据流语言、数据结构语言、声明语言、深奥语言、扩展语言、第四代语言、功能语言、交互模式语言、解释语言、迭代语言、基于列表的语言、小语言、基于逻辑的语言、机器语言、宏语言、元编程语言、多范例语言、数值分析、基于非英文的语言、面向对象的基于类的语言、面向对象的基于原型的语言、越位规则语言、过程性语言、反射性语言、基于规则的语言、脚本语言、基于堆栈的语言、同步语言、语法操纵语言、视觉语言、wirth语言、可嵌入语言和基于xml的语言以及以上各项的任何组合。存储器电路504还可以用于在执行有待由处理器电路502执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。
如本文所述的计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在文件中保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的一部分中、专用于所讨论的程序的单个文件中、或者多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可以被部署来在一个计算机上或多个计算机上执行，所述多个计算机位于一个场地或分布于多个场地并且通过通信网络来互连。例如，在一些实施方案中，计算机程序可以由相对于钻井系统100远程定位的计算机系统500执行。在这类情况下，控制器110可以经由网络连接来将遥测信号中继至计算机系统500以根据本文公开的方法来处理。本说明书中描述的过程和逻辑流可以由一个或多个可编程处理器执行，这些可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。
在一个实施方案中，计算机系统500还可以包括数据存储装置506，所述数据存储装置耦接至总线508以便存储信息和指令。数据存储装置506的合适的实例可以包括但不限于磁盘和光盘。计算机系统500可以经由输入/输出模块510而耦接至各种任选的装置。合适的输入/输出模块510的实例包括数据端口，诸如USB端口或其他类似的连接端口。输入/输出模块510优选地被配置来连接至通信模块512。这类通信模块512的合适的实例包括但不限于联网接口卡，诸如Ethernet卡和调制解调器。
在一些实施方案中，输入/输出模块510被配置成连接至多个装置，诸如输入装置514和/或输出装置516。合适的输入装置514的实例包括但不限于键盘、语音接收装置和指示装置，例如鼠标或跟踪球，用户可以通过所述输入装置来向计算机系统500提供输入。其他种类的输入装置514也可能适合于与用户交互，诸如，触觉输入装置、视觉输入装置、音频输入装置、或人脑-计算机接口装置。例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈、或触觉反馈；并且可以从用户接收任何形式的输入，包括声学、语言、触觉、或脑电波输入。输出装置516的实例包括但不限于用于向用户显示信息的显示装置，诸如LED(发光二极管)、CRT(阴极射线管)、或LCD(液晶显示器)。
在一些实施方案中，计算机系统500可以被配置来响应于处理器电路502执行存储器电路504中含有的一个或多个指令的一个或多个序列而执行与本文公开的任何方法相一致的方法中的步骤。这类指令可以从另一个机器可读介质，诸如数据存储装置506读入到存储器电路504中。主存储器电路504中含有的指令序列的执行可以使处理器电路502执行本文描述的过程步骤。在一些实施方案中，处理器电路502可以包括用于执行存储器电路504中含有的指令序列的一个或多个处理器(例如，在多处理布置中)。在替代方面，主存储器电路504与处理器电路502之间的硬连线电路可以用来取代软件指令或与软件指令结合使用来实施本公开的各方面。
不管图5如何，本公开的方面并不限于硬件电路和软件的任何特定组合。受益于本公开的本领域普通技术人员可以实施对于给定井孔和井位置以及系统的希望目标而言合适的硬件电路和软件。
图6示出包括根据本文公开的系统和方法以及其使用的方法600中的步骤的流程图，所述方法用于对用于脉冲调制遥测术的脉冲序列进行波反射抑制。
在一些实施方案中，方法600包括作出决策来计算用于波反射抑制的波形模板(例如，波形模板230，参看图2B)。与方法600相一致的方法可以在驱动钻井工具来形成井筒的钻井系统的背景下执行，其中钻井工具包括声换能器，所述声换能器与表面处的压力传感器(例如，钻井系统100、井底钻具组件130、脉冲发生器102以及压力传感器101，参看图1)通信。因此，方法600中的步骤可以由耦接至声换能器和压力传感器的控制器(例如，控制器110，参看图1)执行。在一些实施方案中，方法600中的步骤至少部分由计算机系统(例如，计算机系统500，参看图5)执行。计算机系统用处理器电路执行方法600中的步骤，所述处理器电路被配置来执行存储在存储器电路中的命令(例如，处理器电路502和存储器电路504，参看图5)。换能器与压力传感器之间的通信可以使用形成包括时隙的分组的波形的声脉冲序列(‘脉冲序列’)，其中信号脉冲和反射脉冲像在数字信号方案中那样设置(例如，脉冲序列200、信号脉冲201和反射脉冲202，参看图2A)。与本公开相一致的方法中使用的数字信号方案包括但不限于PPM和PWM技术。波形分组可以包括长时间间隔波形和较短间隔波形(例如，长时间间隔波形210和MPT间隔波形220，参看图2A)。
与方法600相一致的方法可以包括图6所示的一些但并非所有以任何顺序执行的步骤。因此，与本公开相一致的方法可以包括在时间上重叠地或甚至同时执行的方法600中的步骤的至少一个、两个或更多个，而不会脱离本文公开的实施方案的范围。可以在一些实施方案中跳过图6中概述的一些步骤，或以不同于所示的顺序执行一些步骤。
方法600中的步骤可以通过计算机分析来自动完成。在一些实施方案中，方法600中的至少一个或多个步骤通过用户审阅来执行。例如，在一些实施方案中，员工操作者可以通过基于经验或有根据的推测而视觉检查计算机显示器上的波形迹线来执行方法600中的步骤中的至少一个。
方法602包括使用脉冲模板来检测接收的脉冲序列中的间隔。检测间隔涉及检测脉冲序列中的自身重复至少一次的波形或波形的一部分。在一些实施方案中，波形分组中的第一间隔长于分组中的其余间隔，并且在发生下一个脉冲之前会有可能发生反射。在一些实施方案中，步骤602可以由用户在装置监测器(例如，输出装置516中的计算机显示器、或示波器显示器、或脉冲接收器显示器)上接收波形并分析波形来手动地执行。步骤604包括确定检测的间隔是否有效。确定间隔是否有效涉及发现单一脉冲信号和单一反射信号被包括在所检测的间隔中。在一些实施方案中，步骤604可以包括确定所检测的间隔在信号分组开始处是长间隔。此外，在一些实施方案中，步骤604可以包括确定所检测的间隔仅包括信号脉冲以及其反射。在此方面，步骤602中检测到的并在步骤604中验证的间隔的有效性可能并不仅仅取决于间隔的长度，而是取决于在所述间隔内是否可清楚识别信号脉冲和反射脉冲。在一些实施方案中，步骤604可以包括对与步骤602中检测到的间隔相关联的分组中包括的比特执行校检和。例如，所观察到的脉冲的总数可以表明所检测的第一间隔确实是数据分组中的第一间隔。
当仅使用脉冲模板检测到的间隔根据步骤604经确定不是有效的间隔时，可能可取的是进行到步骤606，这涉及如上所述使用反射抑制来检测间隔。在一些实施方案中，步骤606包括对从脉冲序列提取的波形执行反射消除方法(参见图3和图4)。在此方面，一些实施方案包括将反射模板存储在存储器电路中以便于执行步骤606。
任选的步骤608包括确定根据步骤606检测到的间隔是否有效。当根据步骤608并未发现有效的间隔时，根据610舍弃包括所接收的脉冲序列的波形(舍弃波形)。因此，一些实施方案包括使用新接收的脉冲序列开始从步骤602重复方法600直到识别出有效的间隔为止。
当根据步骤608或根据步骤604发现了有效间隔时，步骤612包括从所检测的间隔恢复波形。如上所述，步骤612中的波形是与传感器测量结果相关联的值的临时迹线。在一些实施方案中，步骤612可以使用并入计算机系统中的适当触发的数据采集算法来执行。一旦在步骤604中确定了间隔的有效性，数据采集算法就可以被配置来收集包括所检测的间隔中的波形的信号数据。
步骤614包括用存储的信号和反射模板(例如，波形模板230，参看图2B)对这个波形执行加权平均。在一些实施方案中，加权平均可以包括根据压力传感器接收波形的时间来将加权因子应用于平均波形。因此，例如，最近的波形可能与最高加权因子相关联，并且存储器中的最早的波形可能与最低加权因子相关联。在此方面，步骤614可以包括执行以上等式2中详述的数学运算。以此方式，如本文所公开的方法可以适应所接收的信号的固有时间变化。例如，在一些实施方案中，信号可能会随着钻井工具沿着井筒前进而变化。此外，在一些实施方案中，泵操作可以改变(例如，泵速、容量)，从而改变反射波形的特定形状，以及给定波形中的信号脉冲与其反射之间的距离间隔。
在一些实施方案中，步骤614包括执行加权平均，其中将50％权重给予最近的波形Wav(n)，并且将50％加权因子给予先前的波形模板(例如，波形模板230，参看图2B)Wav模板(n-1)，其中整数‘n’指示最近收集的波形。在数学上，与步骤614相一致的实施方案可以包括以下运算：
在一些配置中，存储器电路中的缓冲器一次只可以存储两个模板。普通技术人员将了解，在不限制的情况下，用于步骤614中的加权因子的百分率可以根据钻井条件来调节。在一些实施方案中，步骤614可以包括对在时间平均方面要考虑的波形的数目设定截止值以创建反射模板。例如，一些实施方案可以包括存储器中临时缓存的固定数目个波形，每个波形具有波形越早越低的加权因子。
步骤616包括获得如上所述包括信号脉冲和反射脉冲(参看图2A-2B)的波形模板。步骤618包括将波形模板(Sig模板)减去信号脉冲模板(Wav模板)。之后结果是反射模板(Ref模板)，所述反射模板非常类似于反射信号脉冲，所述反射信号脉冲因此可以用于校正数据传输中的即将到来的波形。在数学上，与方法600相一致的实施方案可以包括步骤618中的以下运算：
Ref模板
＝Wav模板-Sig模板 (6)
步骤620包括检索反射模板，所述反射模板仅含有反射脉冲。例如，步骤620可以包括将等式6的结果存储在执行方法600的计算机系统的存储器中。
图7示出包括根据本文公开的实施方案的用于使用反射模板来对用在脉冲调制遥测术中的脉冲序列进行波反射抑制的方法700中的步骤的流程图。
在一些实施方案中，方法700可以在方法600的背景下执行。更确切地说，在一些实施方案中，方法700中的步骤使用方法600的步骤620中获得的反射模板(例如，反射模板202t，参看图2B)来执行。在一些实施方案中，方法700中的步骤可以在方法600中的步骤606(参看图6)的背景下执行。与方法700相一致的方法可以在驱动钻井工具来形成井筒的钻井系统的背景下执行，其中钻井工具包括脉冲发生器，所述脉冲发生器与表面处的压力传感器(例如，钻井系统100、井底钻具组件130、脉冲发生器102以及压力传感器101，参看图1)通信。因此，方法700中的步骤可以由耦接至脉冲发生器和压力传感器的控制器(例如，控制器110，参看图1)执行。在一些实施方案中，方法700中的步骤至少部分由控制器中的计算机系统(例如，计算机系统500，参看图5)执行。计算机系统用处理器电路执行方法700中的步骤，所述处理器电路被配置来执行存储在存储器电路中的命令(例如，处理器电路502和存储器电路504，参看图5)。脉冲发生器与压力传感器之间的通信可以使用形成包括时隙的分组的波形的声脉冲序列(‘脉冲序列’)，其中信号脉冲和反射脉冲像在数字信号方案中那样设置(例如，脉冲序列200、信号脉冲201和反射脉冲202，参看图2A)。与本公开相一致的方法中使用的数字处理技术包括PPM、DPPM、PWM方案以及其变型中的任一个。波形分组可以包括长时间间隔波形和MPT间隔波形(例如，长时间间隔波形210和MPT间隔波形220，参看图2A)。MPT间隔220包括任何给定波形分组中的最短时间间隔。因此，波形分组可以包括从一个MPT间隔220直至16个间隔持续时间、18个间隔持续时间或甚至更多的任何数目可能的间隔持续时间。
与方法700相一致的方法可以包括图7所示的一些但并非所有以任何顺序执行的步骤。在一些实施方案中，如果需要，那么可以删除步骤。因此，与本公开相一致的方法可以包括在时间上重叠地或甚至同时执行的方法700中的步骤的至少一个、两个或更多个，而不会脱离本文公开的实施方案的范围。
步骤702包括接收具有脉冲序列的波形。在一些实施方案中，波形可以包括信号脉冲和反射脉冲，所述反射脉冲具有码间干扰(ISI)或多路径干扰。ISI可能是脉冲反射引起后续脉冲失真的结果。步骤704包括查找波形内的脉冲。步骤706包括确定是否检测到脉冲(例如，通过计算机系统中的峰值检测处理算法，或由计算机系统的用户在波形的显示器上查找来确定)。在一些实施方案中，步骤706还可以包括确定所检测的脉冲是信号脉冲还是反射脉冲。当根据步骤706检测到脉冲时，步骤708包括将波形减去反射模板。在一些实施方案中，步骤708包括在将波形减去反射模板之前使所接收的波形和反射模板同步以在信号脉冲与反射模板之间形成时间偏差。另外，在一些实施方案中，步骤708包括在信号脉冲与反射模板之间产生近似等于反射时间(例如，反射时间225，参看图2A)的时间偏差。
当反射脉冲使所检测的脉冲之后的信号脉冲失真时，步骤708包括重建后续信号脉冲。步骤710包括在再次开始方法700之前读取校正的波形，从而查找更多脉冲。因此，步骤710可以包括根据数字信号方案，诸如PPM或PWM中的任一个来使码元的值与校正的波形中的信号脉冲相关联。步骤712包括根据对校正的波形的读取来调节钻井参数。在一些实施方案中，步骤712可以包括简单地对从井下工具发送的数据进行解码，并且相应地记录信息，而不修改或调节钻井参数。
与本公开相一致的方法可以在反射脉冲部分地与后续信号脉冲重叠的情况下应用。如本文所公开的方法甚至可以在反射脉冲与后续信号脉冲之间完全重叠的情况下应用(例如，在反射脉冲具有与原始脉冲相同的符号的情况下)。更一般而言，不管反射脉冲的特定形式和形状如何，都可以应用与本公开相一致的方法。
应认识到，本文的各种实施方案涉及包括各种区块、模块、元件、部件、方法和算法的计算机控制和人工神经网络可以使用计算机硬件、软件、其组合等等来实施。为了说明硬件和软件的这种互换性，已就其功能性大体描述了各种说明性区块、模块、元件、部件、方法和算法。这种功能性实施为硬件还是软件将取决于特定应用和任何施加的设计约束条件。这种功能性实施为硬件还是软件将取决于特定应用和任何施加的设计约束条件。另外，在不脱离明确描述的实施方案的范围的情况下，各种部件和区块可以例如按不同顺序布置或不同地划分。
用于实施本文描述的各种说明性区块、模块、元件、部件、方法和算法的计算机硬件可以包括处理器，所述处理器被配置来执行一个或多个指令序列、编程实例、或存储在非暂态计算机可读介质上的代码。处理器可以是例如通用微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、控制器、状态机、门控逻辑、离散硬件部件、人工神经网络、或可以执行计算或其他数据操纵的任何类似的合适的实体。在一些实施方案中，计算机硬件还可以包括元件，例如像，存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除只读存储器(EPROM))、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、DVD、或任何其他类似的合适的存储装置或介质。
本文描述的可执行序列可以用存储器中含有的一个或多个代码序列来实施。在一些实施方案中，这种代码可以从另一个机器可读介质读入到存储器中。存储器中含有的指令序列的执行可以使处理器执行本文描述的过程步骤。多处理布置中的一个或多个处理器也可以被采用来执行存储器中的指令序列。此外，硬连线电路可以用来取代软件指令或与软件指令结合使用来实施本文描述的各种实施方案。因此，本发明的实施方案并不限于硬件和/或软件的任何特定组合。
如本文所使用，机器可读介质将指代直接或间接向处理器提供指令以供执行的任何介质。机器可读介质可以呈现许多形式，包括例如非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质可以包括例如光盘和磁盘。易失性介质可以包括例如动态存储器。传输介质可以包括例如，同轴电缆、电线、光纤以及形成总线的电线。机器可读介质的常见形式可以包括例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其他类似磁性介质；CD-ROM、DVD、其他类似光介质；穿孔卡、纸带和具有图案化孔洞的类似物理介质；RAM、ROM、PROM、EPROM以及快闪EPROM。
本文公开的实施方案包括：
A.一种方法，所述方法包括接收包括由脉冲发生器生成的声脉冲序列的波形；识别波形中脉冲的存在，所述脉冲至少部分对在脉冲发生器与钻井系统中的压力传感器之间传输的消息中的码元进行编码；在脉冲存在于波形中时将所接收的波形减去反射模板以获得校正的波形，所述反射模板与钻井系统中的原型反射脉冲相关联；使用数字信号方案来读取校正的波形以便对传输的消息中的码元进行解码；以及调节钻井系统中的钻井参数。
B.一种装置，所述装置包括存储器电路，所述存储器电路存储命令；处理器电路，所述处理器电路被配置来执行命令并且使所述装置接收包括由声换能器生成的声脉冲序列的波形；识别所接收的波形中脉冲的存在，所述脉冲至少部分对在声换能器与钻井系统中的压力传感器之间传输的消息中的码元进行编码；在脉冲存在于波形中时将所接收的波形减去反射模板以获得校正的波形，所述反射模板与钻井系统中的原型反射脉冲相关联；读取校正的波形；并且基于对校正的波形的读取而发送用于由钻井工具来调节钻井参数的命令。
C.一种方法，所述方法包括使用脉冲模板来识别接收的波形中的间隔，所接收的波形包括由脉冲发生器生成的声脉冲序列；识别所接收的波形中的有效间隔；对多个接收的波形执行加权平均求和，每个接收的波形与权重系数相关联；从加权平均获得波形模板；从波形模板获得反射模板；使用反射模板来从脉冲发生器读取脉冲序列；以及基于对脉冲序列的读取而修改井筒中的钻井参数。
实施方案A、B和C中的每一个可以具有以下附加要素中的一个或多个的任何组合：要素1：其中确定波形中脉冲的存在包括确定波形中信号脉冲的存在。要素2：其中将所接收的波形减去反射模板包括使所接收的波形中的信号脉冲与反射模板同步来在信号脉冲与反射模板之间形成时间偏差。要素3：其中使所接收的波形中的信号脉冲与反射模板同步来形成时间偏差包括形成基本上等于所接收的波形中信号脉冲与反射脉冲隔开的反射时间的时间偏差。要素4：其中根据读取来调节钻井参数包括增加、减少或停止钻井工具的操作中的一项。要素5：其中根据读取来调节钻井参数包括调节通过钻井工具形成的井筒中的泥浆流的特征。要素6：其中调节钻井参数包括以下至少一项：改变钻井方向；以及改变钻井系统的井底钻具组件中包括的多个井下工具中的任一个的行为。要素7：其还包括通过对多个接收的波形进行加权平均来形成反射模板。要素8：其中使用数字信号方案来读取校正的波形包括基于信号脉冲在所校正的波形中的位置之一或所校正的波形中的连续信号脉冲的数目而使一个值与所校正的波形中的信号脉冲相关联。要素9：其还包括将所校正的波形减去反射模板来形成双重校正的波形；以及读取双重校正的波形中的第二信号脉冲。
要素10：其中用于由钻井工具来调节钻井参数的命令还包括将钻井工具引到不同的钻井方向上。要素11：其中将所接收的波形减去反射模板包括将所校正的波形减去反射模板以从所接收的波形获得至少两个连续信号脉冲。要素12：其中识别波形中脉冲的存在包括将所接收的波形与波形模板进行比较。要素13：其中波形模板包括多个选择的波形间隔的加权平均。要素14：其中加权平均对最近的波形间隔设置优先级。
要素15：其中从波形模板获得反射模板包括将波形模板减去脉冲模板。要素16：其中使用反射模板来从声换能器读取脉冲序列包括将脉冲序列中识别的第一信号脉冲减去反射模板。要素17：其中使用反射模板来从声换能器读取脉冲序列包括按连续顺序将每个信号脉冲减去时间偏差反射模板。要素18：其中从声换能器读取脉冲序列包括使用数字信号处理技术来对脉冲序列进行解码。要素19：其中修改井筒中的钻井参数包括用泵修改泥浆流。要素20：其中修改井筒中的钻井参数包括增加、减少或停止钻井工具的操作中的一项。要素21：其中修改钻井参数包括以下至少一项：改变钻井方向；以及改变钻井系统的井底钻具组件中包括的多个井下工具中的任一个的行为。
作为非限制性实例，适用于A、B和C的示例性组合包括：要素2与要素3；以及要素13与要素14。
本文描述的示例性实施方案非常适于实现所提及的目标和优点以及其固有的目标和优点。上文公开的特定实施方案仅是说明性的，因为可以对于受益于本文教义的本领域技术人员显而易见的不同但等效的方式修改和实践本文描述的示例性实施方案。另外，并不意在限于本文所示的构造或设计的细节，而是限于随附权利要求书中所述内容。因此，显而易见的是，可以改变、组合或修改上文公开的特定说明性实施方案，并且所有这类变化被认为处于本发明的范围和精神内。本文说明性地公开的本发明适当时可以在缺乏本文未确切公开的任何元件和/或本文公开的任何任选的元件下加以实践。虽然组成和方法已在“包含”、“含有”或“包括”各种部件或步骤方面进行了描述，但是组成和方法还可以“基本上由各种组部件和步骤组成”或“由各种部件和步骤组成”。上文所公开的所有数字和范围可以变化某一量。每当公开具有下限和上限的数字范围时，就明确公开了落在范围内的任何数字和任何包括的范围。具体而言，本文公开的值的每个范围(形式为“约a至约b”，或等效地“大致a至b”，或等效地“大致a-b”)应理解为阐述涵盖在值的较宽范围内的每个数字和范围。另外，除非专利权所有人另外明确地和清楚地定义，否则权利要求书中的术语具有其一般的普通含义。此外，如权利要求中使用的不定冠词“一”或“一个”在本文被定义为意指引入的一个或多于一个元件。如果本说明书和可能以引用的方式并入本文中的一个或多个专利或其他文件中词或术语的使用存在任何冲突，应采用与本说明书相一致的定义。
如本文所使用，在一系列项目之前的短语“至少一个”，以及用于分开这些项目中的任何一个的术语“和”或“或”修改列表作为整体，而不是所述列表中的每一个成员(即，每个项目)。短语“至少一个”不要求选择至少一个项目；相反，短语允许包括项目中任何一个的至少一个、和/或项目的任何组合的至少一个、和/或项目中每一个的至少一个的意义。作为举例，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指代仅A、仅B、或仅C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C中的每一个的至少一个。

Claims (24)

1.一种方法，所述方法包括：
接收包括由脉冲发生器生成的声脉冲序列的波形；
识别所述波形中脉冲的存在，所述脉冲至少部分对在所述脉冲发生器与钻井系统中的压力传感器之间传输的消息中的码元进行编码；
在脉冲存在于所述波形中时将所述接收的波形减去反射模板以获得校正的波形，所述反射模板与所述钻井系统中的原型反射脉冲相关联；
使用数字信号方案来读取所述校正的波形以便对传输的所述消息中的所述码元进行解码；以及
调节钻井系统中的钻井参数。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述波形中脉冲的存在包括确定所述波形中信号脉冲的存在。
3.如权利要求1所述的方法，其中将所述接收的波形减去反射模板包括使所述接收的波形中的信号脉冲与所述反射模板同步来在所述信号脉冲与所述反射模板之间形成时间偏差。
4.如权利要求3所述的方法，其中使所述接收的波形中的信号脉冲与所述反射模板同步来形成所述时间偏差包括形成基本上等于所述接收的波形中信号脉冲与反射脉冲隔开的反射时间的时间偏差。
5.如权利要求1所述的方法，其中根据所述读取来调节钻井参数包括增加、减少或停止钻井工具的操作中的一项。
6.如权利要求1所述的方法，其中根据所述读取来调节钻井参数包括调节通过所述钻井工具形成的井筒中的泥浆流的特征。
7.如权利要求1所述的方法，其中调节所述钻井参数包括以下至少一项：改变钻井方向；以及改变所述钻井系统的井底钻具组件中包括的多个井下工具中的任一个的行为。
8.如权利要求1所述的方法，其还包括通过对多个接收的波形进行加权平均来形成所述反射模板。
9.如权利要求1所述的方法，其中使用数字信号方案来读取所述校正的波形包括基于所述信号脉冲在所述校正的波形中的位置之一或所述校正的波形中的连续信号脉冲的数目而使一个值与所述校正的波形中的信号脉冲相关联。
10.如权利要求1所述的方法，其还包括：
将所述校正的波形减去所述反射模板来形成双重校正的波形；以及
读取所述双重校正的波形中的第二信号脉冲。
11.一种装置，所述装置包括：
存储器电路，所述存储器电路存储命令；
处理器电路，所述处理器电路被配置来执行所述命令并且使所述装置：
接收包括由声换能器生成的声脉冲序列的波形；
识别所述接收的波形中脉冲的存在，所述脉冲至少部分对在所述声换能器与钻井系统中的压力传感器之间传输的消息中的码元进行编码；
在脉冲存在于所述波形中时将所述接收的波形减去反射模板以获得校正的波形，所述反射模板与所述钻井系统中的原型反射脉冲相关联；
读取所述校正的波形；以及
基于对所述校正的波形的所述读取而发送用于由钻井工具来调节钻井参数的命令。
12.如权利要求11所述的装置，其中用于由钻井工具来调节钻井参数的所述命令还包括将所述钻井工具引到不同的钻井方向上。
13.如权利要求11所述的装置，其中将所述接收的波形减去反射模板包括将所述校正的波形减去所述反射模板以从所述接收的波形获得至少两个连续信号脉冲。
14.如权利要求11所述的装置，其中识别所述波形中脉冲的存在包括将所述接收的波形与波形模板进行比较。
15.如权利要求11所述的装置，其中所述波形模板包括多个选择的波形间隔的加权平均。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述加权平均对最近的波形间隔设置优先级。
17.一种方法，所述方法包括：
使用脉冲模板来识别接收的波形中的间隔，所述接收的波形包括由脉冲发生器生成的声脉冲序列；
识别所述接收的波形中的有效间隔；
对多个接收的波形执行加权平均求和，每个接收的波形与权重系数相关联；
从所述加权平均获得波形模板；
从所述波形模板获得反射模板；
使用所述反射模板来从脉冲发生器读取脉冲序列；以及
基于对所述脉冲序列的所述读取而修改井筒中的钻井参数。
18.如权利要求17所述的方法，其中从所述波形模板获得反射模板包括将所述波形模板减去脉冲模板。
19.如权利要求17所述的方法，其中使用所述反射模板来从声换能器读取脉冲序列包括将所述脉冲序列中识别的第一信号脉冲减去所述反射模板。
20.如权利要求17所述的方法，其中使用所述反射模板来从声换能器读取脉冲序列包括按连续顺序将每个信号脉冲减去时间偏差反射模板。
21.如权利要求17所述的方法，其中从声换能器读取脉冲序列包括使用数字信号处理技术来对所述脉冲序列进行解码。
22.如权利要求17所述的方法，其中修改井筒中的所述钻井参数包括用泵修改泥浆流。
23.如权利要求17所述的方法，其中修改井筒中的所述钻井参数包括增加、减少或停止钻井工具的操作中的一项。
24.如权利要求17所述的方法，其中修改所述钻井参数包括以下至少一项：改变钻井方向；以及改变所述钻井系统的井底钻具组件中包括的多个井下工具中的任一个的行为。
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