DK157213B - Fremgangsmaade og apparat til overfoering af maalevaerdier fra et borehul til jordoverfladen - Google Patents

Fremgangsmaade og apparat til overfoering af maalevaerdier fra et borehul til jordoverfladen Download PDF

Info

Publication number
DK157213B
DK157213B DK647472AA DK647472A DK157213B DK 157213 B DK157213 B DK 157213B DK 647472A A DK647472A A DK 647472AA DK 647472 A DK647472 A DK 647472A DK 157213 B DK157213 B DK 157213B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
signal
phase
output
generator
frequency
Prior art date
Application number
DK647472AA
Other languages
English (en)
Other versions
DK157213C (da
Inventor
Bobbie Joe Patton
Original Assignee
Mobil Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mobil Oil Corp filed Critical Mobil Oil Corp
Publication of DK157213B publication Critical patent/DK157213B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK157213C publication Critical patent/DK157213C/da

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/20Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by modulation of mud waves, e.g. by continuous modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

DK 157213B
ι
Den foreliggende opfindelse angâr en fremgangsmâde til overf0ring af mâleværdier fra borehul, af den i krav l's indledning angivne art.
Det har længe været praksis at overvâge borehuller, dvs. at aff0le forskellige underjordiske forhold i et borehul og at overf0re de erhvervede data til overfladen. Ved de kendte overvâgningsoperationer, sâledes som de udf0res af serviceselskaber, anvendes metoder med trâdforbin-delser eller kabelforbindelser. Til udf0relse af mâling-er standses boringen, og boreudstyret tages op fra boringen. Det er dog kostbart at standse boreoperationer med henblik pâ mâling. Fordelen ved at kunne mâle eller overvâge under selve boringen er umiddelbart indlysende, men hidtil har manglen pâ en acceptabel fjernmâlingsme-tode imidlertid været en alvorlig hindring for en til-fredsstillende ud0velse af en sâdan procès.
Der er blevet foreslâet forskellige fjernmâlingsmetoder til anvendelse ved mâling under boring. Det er for ek-sempel blevet foreslâet at overf0re de konstaterede data elektrisk til overfladen. Sâdanne metoder har hidtil vist sig upraktiske, fordi det er n0dvendigt at forsyne borer0ret med en særlig isoleret ledning og midler til dannelse af passende forbindelser for lederen ved sam-lingerne pâ borer0ret. André foreslâede metoder gâr ud pâ overf0ring af akustiske signaler gennem borer0ret.
Eksempler pâ sâdanne fjernmâlingssystemer er beskrevet i beskrivelserne til ü.S.A.-patenterne nr. 3 015 801 og 3 205 477. Ved disse systemer bliver et akustisk signal indf0rt i borer0ret, og signalet bliver frekvensmodule-ret i overensstemmelse med en konstateret underjordisk tilstand. Der anvendes frekvensskiftimpulsering til at 2
DK 157213 B
overf0re de konstaterede data i digitalform. André fjernmâlingsmetoder, der er foreslâet til anvendelse ved raâling under boring, anvender borevæsken i borehullet som transmissionsmedium, sâledes som det er beskrevet i U.S.A.-patentskrift nr. 3 309 656. Ved den her beskrevne fremgangsmâde bliver der frembragt et signal med akus-tiske b0lger i borevæsken, imens denne cirkuleres igen-nem borehullet. Dette signal frekvensmoduleres til over-f0ring af den 0nskede information til overfladen. Ved overfladen bliver det akustiske signal detekteret og de-moduleret til tilvejebringelse af den 0nskede aflæs-ningsinformation.
Formâlet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmâde af den indledningsvis nævnte art til at fjernoverf0re data vedr0rende forholdene i et borehul under anvendelse af en str0mmende borevæske, og samtidigt med at hullet bores.
Dette formâl opnâs ved, at fremgangsmâden ud0ves som an-givet i krav l's kendetegnende del. Det kodede signal bliver modtaget ved stationen for oven og bliver dér moduleret eller afkodet til frembringelse af aflæsnings-funktioner svarende til faseforholdene og dermed de mâl-te forhold eller tilstande.
Opfindelsen angâr ogsâ et apparat af den i krav 8's ind-ledning angivne art til at overf0re data gennem en str0mmende borevæske mellem adskilte punkter under bo-ringen af et borehul, og dette apparat er if0lge opfin-delsen ejendommeligt ved den i krav 8's kendetegnende del angivne udformning.
DK 157213 B
3
Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den felgende beskri-velse af nogle udforelsesformer, idet der henvises til tegnin-gen, hvor fig. 1 viser skematisk, delvis i snit, et boreanlæg med udstyr ifsl-ge opfindelsen, fig. 2 et snit gennem et sendeapparatur, der nedsænkes i et bore-hul fig. 3 et blokskema for kode- og sendeudstyret i dette apparatur, fig. 4 og 5 forskellige kurver, der forekommer i forbindelse med det i fig. 3 viste udstyr, fig. 6 et blokskema for det over jorden anvendte modtageudstyr, medens fig. 7 og 8 viser forskellige kurver, der forekommer under driften af dette udstyr.
Yed de i det felgende beskrevne foretrukne udfsrelsesformer bliver et akustisk signal overfsrt gennem den borevæske, der anvendes ved normale boreopérationer. I forbindelse med boringen bliver i det mindste én tilstand i borebullet affolt, og der frembringes et signal, i de fleste tilfælde et analogsignal, der repræsenterer den affelte tilstand. Et analogt signal bliver konverteret til et digitalt seriesignal. Det i borevæsken frembragte akustiske signal bliver moduleret svarende til det digitale signal derved, at fasen af det akustiske signal under sekventielle perioder svarende til cifferintervallerne for det digitale signal bliver korreleret med forskellige fasetilstande, der repræsenterer de forskellige ciffer-værdier i det digitale signal. Det akustiske signal bliver mod-taget ved en station over jorden og bliver demoduleret til frem-
4 DK 15 7 213 B
bringelse af udgangssignaler svarende til de respektive fasetil-stande. Disse udgangssignaler kan derefter fores til passende anvendelsesapparatur, sâsom registrerende instrumenter, eller databebandlingsanlæg, sâsom datamaskiner, bvorfra den onskede information vil kunne udtages.
I fig. 1 er vist et borebul 10, der fores ned gennem jordskorpen ved bjælp af et roterende laor. Ved boringen anvendes et boreskær 12 fastgjort til den nederste ende af en borespindel H. Bore-spindelen er for oven afsluttet i et glidestykke 16, der liar poly-gonformet tværsnit, og som passerer igennem drejebor 18 ved foden af boretâmet. Ved bjælp af en ikke vist bosning kan der overfores drejningsmoment mellem glidestykket 16 og drejebor et 18. Dreje-boret drives af en motor 20 gennem en passende drivmekanisme, sâsom et kædetræk 21 pâ sœdvanlig mâde. Borespindelen H er ophængt i boretâmet ved bjælp af en krog 23 pâ en taljeblok 24. Denne er ved en lober 26 i forbindelse med en ikke vist fast blok i toppen af boretâmet. Glidestykket 16 er forbundet til krogen gennem en drejekobling 28, der tillader drejning af borespindelen i forbold til krogen. Borevæske fra en bebolder 30, som regel betegnet slamgrube, fores ved en pumpe 31 gennem en ledning 32 ind i kob-lingen 28 og derfra nedefter gennem en indre passage i borespindelen til skæret 12. Borevæsken strommer derfra udefter i borehullet gennem porte i boreskæret og strommer op til overfladen gennem det ringformede mellemrum mellem borespindelen og borehullets væg-ge. Ved overfladen udtages slammet fra mellemrumme.t gennem en ledning 33 og fores tilbage til slamgruben 30. Ledningen 32 er udstyret med en svingningsdæmper 34, der virker til at undertrykke uonsket stoj i borevæsken, hidrorende fra pulsationer fra pumpen 31.
Borevæsken bar som regel form af et slam, dvs. en væske med op-slæmmede, faste dele. De faste dele virker til at bibringe borevæsken onskedeTheologiske egenskaber og endvidere til at foroge dens vægtfylde til en sâdan værdi, at der fâs et passende bydro-statisk tryk vedbunden af borebullet. I nogle tilfælde vil der kunne anvendes en forboldsvis klar væske, der indebolder fâ eller ingen opsÜÆmmede materialer. Hovedbestanddelen i borevæsken kan
5 DK 157213 B
enten være vand eller olie.
Borespindelen 14 indeholder nær ved boreskæret 12 et sendeapparatur 36, der indeholder en eller flere mâletransorer til affeling af forskellige tilstande i borehullet og en akastisk generator, der indfsrer et akustisk signal i borevæsken. Sendeapparaturet 36 vil som regel være udstyret med transorer til mâling af et antal forskellige tilstande, sâsom vægten pâ skæret, drejningsmomente t ved skæret, trykfald over skæret, tryk i borehullet, tryk i jord-formationen, vibrationer, boreslammets temperatur, og værdien af naturlig gammastrâling. Den anvendte akustiske generator vil kun-ne være af enhver passende type, der vil overfsre et trykbelge-signal til borevæsken med en sâdan amplitude, at det kan overferes til en station over 3orden. En særlig egnet generator til anven-delse ved udevelse af den foreliggende opfindelse er en sender med roterende ventil af den art, der er omhandlet i det forannævnte ïï.S.A,-patent.
Ved udsvelse af fremgangsmâden ifelge opfindelsen overfsres et akustisk signal til borevæsken ved hjælp af den akustiske generator i sendeapparaturet 36, hvilket signal overferes opefter gennem borevæsken. Bette signal bliver moduleret i afhængighed af en ved en mâletransor konstateret tilstand ved variering af fasen af det akustiske signal. Ved overfladen udtages det akustiske signal fra borevæsken ved hjælp af en eller flere modtagetransorer og bliver omsat til et elektrisk udgangssignal. Ber kan for eksempel som vist i fig. 1 være monteret en transor 38 pâ den sverste del af dre^ekoblingen 28. Signalet fra transoren 38 bliver fort til mod-tageapparatur 40, hvor det demoduleres til frembringelse af ud-gangssignaler, der repræsenterer de mâlte tilstande i borehullet.
Ifslge opfindelsen anvendes fortrinsvis et m-nært impulskodeformat, hvor m er lig med 2, 4 eller 8, ved hvilket det akustiske signal, der frembringes i borehullet, undergâr faseskiftning til overfs-ring af den enskede information i et serieformet digitalformat, I forbindelse med opfindelsen vil kunne anvendes enhver passende teknik med faseskift, ved hvilken fasen af det akustiske signal bliver korreleret med et antal forskellige fasetilstande svarende til cifferværdier i en passende kode. Ber vil kunne anvendes for-
6 DK 157213 B
skellige kodningsmetoder. De fasetilstande, der survendes til at overfsre information til den akustiske belge, vil for eksempel kunne være fasetilstanden af signalet, nemlig fasevinkelen for signalet i forhold til en referencebelge eller referencekurve. Yed en binær kode (m=2) kan sâledes anvendes tilstanden med faselighed (fasevinkel lig med nul) for den ene bitværdi og en til stand med fasevending (fasevinkel lig med 180°) for den anden bitværdi. Por en kode med basis eller radix fire (m=4) kan fasetilstandene sva-rende til de respektive cifferværdier være fasetilstandene ved 0°, 90°9 180° og 270°. Alternativt vil der kunne anvendes en form uden tilbagevenden til nul, ved hvilket fasetilstandene svarende til de forskellige cifferværdier udger flere fasetilstande af sig-nalet i forhold til fasetilstanden af signalet under et forudgâ-ende cifferinterval. Yed et binært kodesystem vil for eksempel saisine fase i et cifferinterval- og - det felgende kunne betegne en cifferværdi pâ "0”, medens en omskiftning af fasen fra et cifferinterval til det næste vil kunne angive en cifferværdi ”1”. Yed et temært kodet System vil eifferværdieme kunne angives ved et konstant faseforhold fra et cifferinterval til det næste for én cifferværdi, et faseskift pâ 120° for en anden cifferværdi og et faseskift pâ 240° for den tredje cifferværdi. Denne kodetelaiik uden tilbagevenden til nul mâ foretrækkes af hensyn til pâlidelig-heden ved afkodning, eftersom en bitværdi bliver angivet ved fase-ændring. Qpfindelsen vil i det felgende blive beskrevet i forbin-delse med en binær kode af denne art.
Sendeapparaturet 36 er vist med flere enkeltheder i fig. 2. Det har et indre hus 42 og et ydre hus 44, der afgrænser et ringformet mellemrum 45, gennem hvilket borevæsken passerer. Det ydre hus har ved begge ender gevind til tilslutning til borespindelen. Apparaturet er som vist delt i tre afsnit 46, 48 og 50. Det ever-ste afsnit 46 er forbundet til en akustisk generator, der bestâr af en fortandet stator 52 og en pâ tilsvarende mâde fortandet ro-terende ventil 54, der drives i forhold til statoren. Rotoren er vist i en âben stilling, i hvilken en slids 54a i rotoren og en slids 52a i statoren er i forbindelse. Rotoren 54 drives gennem et reduktionsgear 57 af en drivmotor 56. Som det vil fremgâ af fig. 2, vil borevæske passere gennem slidseme i rotoren og statoren. Nâr rotoren roterer, drevet af motoren, bliver væskestrem-men intermitterende afbrudt, hvorved det onskede akustiske signal overferes til borevæsken. Diameteren af rotoren 54 er lidt mindre
7 DK 157213 B
end den indre diameter af huset 44. Der vil derfor passere en vis mængde borevæske udenom rotoren og germern slidseme i stator en, nâr rotoren er i en lukket stilling.
Pâ den nederste ende af motorens aksel er monteret et takometer 58, der tjener til at frembringe et signal, som repræsenterer motorens hastighed og dermed omlebshastigheden for ventilen 54. Takometersignalet anvendes som senere beskrevet i en tilbage-koblingskreds til styring af frekvensen og fasen for det akustiske signal. Takometeret 58 bestâr af en spole 59 og en rotor 60, der er fastgjort pâ motorakselen. Ved drejning af rotoren 60 i forhold til spolen 59 bliver der i denne induceret en vekselspænding med en frekvens, der er proportional med oml0bsh.astigh.eden for motoren 56. Signalet fra spolen 59 fores til sædvanlige, ikke viste kreds-10b til impulsformning og frekvensdeling til frembringelse af et impulssignal, der anvendes til at styre motorens hastighed.
Det mellemste afsnit 48 er afspærret fra de to andre afsnit ved hjælp af tværvægge 62 og 65, gennem hvilke der passerer elektriske ledninger. Dette afsnit indeholder de senere omtalte elektroniske komponenter, der herer til sendeapparaturet, herunder sâdanne til modtagelse af udgangssignalerne fra de forskellige transorer, der anvendes til at mâle eller affole forskellige tilstande i bore-huile t. Huset 44 er omgivet af en ring 64, der afgrænser et ydre rum 65 til anbringelse af mâletransorer.
Det nederste afsnit 50 indeholder en generator 68, der frembrin-ger elektrisk effekt til motoren 56. Den elektriske generator 68 drives af en turbine 70. Turbinen 70 drives af borevæske, der strommer nedefter gennem apparaturet gennem mellemrummet 45 mellem de to huse 42 og 44. En mere detaljjeret beskrivelse af de mekani-ske egenskaber ved det i fig. 2 viste sendeapparatur kan findes i den ovenfor nævnte U.S.A.-patentbeskrivelse.
Fig. 3 viser et blokskema for de vigtigste dele i sendeapparaturet 36. Dette System indeholder en generator 74 for synkroniserings-ord og et antal mâletransorer D^, Dg ... D^ til konstatering af tilstande som ovenfor beskrevet og til frembringelse af dertil sva-rende udgangssignaler. Udgangssignalerne fra disse transorer, som regel analoge spændingssignaler, fores gennem en multiplexer 80
8 DK 157213 B
til en koder 82. Multiplexeren virker til at fore de analoge signaler til koderen 82 i en passende sekvens. Desuden bar multiplexeren 80 en kanal S¥, der horer til et synkroniseringsord, der indfores i den anden del af systemet fra generatoren 74. Sâfremt det nskes, kan multiplexeren være udstyret med sâ mange kanaler, at der fâs mulighed for hyppigere eksemplering af et eller flere af signa-leme fra transor eme. For eksempel kan signale t fra transor en fores til to indgangskanaler til multiplexeren, sâledes at demie storrelse vil blive overfort to gange under hver cyklus i multiplexeren.
Koderen 82 er en analog-digital-omsætter, der vil frembringe et digitalt ord i afhængighed af bvert analogt signal fra transorer-ne. Udgangssignalet fra omsætteren 82 fores til en koder 84 gennem et âbningskredslob 75 med ti elementer, og udgangssignalet fra generatoren 74 fsres til koderen 84 gennem et âbningskredslob 76 med ti elementer. Koderen 84 er et parallel-serie-skifteregi-ster, der virker til at omsætte det parallelle signal fra kredsen 82 og fra generatoren 74 til et serieformet digitalsignal, der derefter fores til en motorstyrekreds 85. Motorstyrekredsen, multiplexeren, omsætteren og koderen styres til synkron funktion ved en taktkreds 86.
Generatoren 74 er en komponentenhed, der efter kommando fra takt-kredsen 86 og en tæller 87 afgiver udgangssignaler i form af et eller flere fastlagte ord, der anvendes til at betegne begyndelsen af en blok af dataord.
Fortrinsvis indebolder systemet ogsâ en paritetsgenerator 88, der virker til at tilfoje en paritetsbit til udgangssignalet fra kredsen 84, sâledes at der fâs paritetskontrol for bvert overfort ord. Paritetsgeneratoren frembringer en paritetsbit med én tilstand i afbængighed af et ulige antal bits af en bestemt tilstand i et ord, og en paritetsbit af en anden tilstand i afbængighed af et lige antal bits af den nævnte tilstand i ordet. Sâfremt der for eksempel anvendes ulige paritetskontrol for bitværdier pâ "I", vil paritetsgeneratoren 88 tælle antallet af "1"ere i ordet og afgive den 11'te bit soin "I”, bvis antallet af "1"ere i de forste ti bit er lige, og et "O”, bvis antallet af "1"ere i de forste ti bit er ulige. Hvert overfort ord vil sâledes indebolde et
9 DK 157213 B
ulige antal "1"ere, der giver en kontrol for fejl ved overfzring eller modtagning.
Motorstyreenheden 85 virker til at opretholde overfsring med fase-lâsning, idet den sammenligner et tilbagekoblingssignal fra takome-teret med det primære taktsignal fra taktkredsen 86. Endvidere virker styreenheden 85 til at bevirke en faseomskiftning af det akustiske signal ved hvert signal "1" fra kredsen 84. I begge tilfælde fores der styrespændinger fra enbeden 85 til en spændings-styret enhed 90, der afgiver effekt til en tofaset induktionsmotor 56. Motoren 56 er som beskrevet i forbindelse med fig. 2 mekanisk forbundet til drift af rotoren 54.
Yirkemâden af styrekredsen 85 og de tilhzrende kredse under gennem-forelse af de foran nævnte funktioner vil blive beskrevet i forbindelse med de i fig. 4 og 5 viste kurver. De forskellige kurver i fig. 4 og 5 er forsynet med henvisningsbetegnelser, der benviser til de punkter, ved bvilke de optræder i kredsene i fig. 5. I det folgende forudsættes det, at rotoren 54 er en roterende ventil med ti slidser af den foran beskrevne type, der drives med en akue-tisk bærefrekvens pâ 25 Hertz, svarende til et omlobstal pâ 150 o/m. Yed en udfzrelsesform, hvor reduktionsgearet 57 bavde et omsætnings-forbold pâ 25:1, blev motoren 56 drevet med en hastigbed pâ 3750 o/m, sâledes at rotoren 54 gav et udgangssignal pâ 25 Hz. Endvi-dere var kredsen 84 indrettet til at frembringe.binære ord med el-leve bit, nemlig ti informationsbit plus én paritetsbit.
Taktkredsen 86 og tælleren 87 afgiver taktsignaler a, b, c, d og g, fig. 5, til benboldsvis multiplexeren, omsætteren, koderen, motorstyreenheden og synkroniseringsgeneratoren. Desuden frembrin-ger impulsgeneratoren 58a en række signalimpulser e, der fzres til motorstyreenheden 85. Impulsfrekvensen for impulseme e er et mâl for omlzbsbastigbeden af motoren 56. Generatoren 58a indebol-der takometeret 58, fig. 2, og de tilbzrende impulsformekredsleb. Impulsfrekvensen for det primære taktsignal d er 50 impulser pr. sekund. Signalet e vil ligeledes bave en frekvens af 50 impulser pr. sekund, nâr ventilen eller senderen 54 arbejder ved 25 Hz.
De forskellige signaler eller impulser a, b, c, d, e og g fremkom-mer med impulsfrekvenser, der er knyttet sammen pâ fzlgende mâde: 10
f DK 157213 B
a ** * = s! „ fs O = y- d = e = 2fs g _ fs S - SW ’ hvor fg = akustisk frekvens = 25 Hertz B = antallet af "bit pr. ord = 11 P = perioder eller cykler pr. bit = 25 ¥ s antallet af ord pr. blok = 16.
OmXobshastigheden for motoren 56 er bestemt ved amplituden af ud-gangssignalet fra styreenheden 85. Dette udgangssignal er atter en funktion af summen af fire spændinger, nemligs , hvis værdi er bestemt ved faseforholdet mellem impulseme d og e, Y2> en jævnspæn-ding med konstant amplitude, der er indstillet pâ en værdi, der er bestemt til at frembringe et akustisk signal med 25 Hertz, V^, en jævnspænding med konstant amplitude (en negativ forspænding, h. vis værdi er lig med den positive , nâr impulseme d og e er i mod-fase, samt Y^, en spænding til fasevending, der frembringes til ændring af omlobshastigheden for motoren 56. til omskiftning af fa-sen af det signal, der frembringes af senderen 54.
Spændingerne Y2 og Y^ fâs som vist i fig. 5 fra batterier 91 og 93. Spændingen fâs pâ folgende mâde: Signalet d fra taktkredsen fores til en bistabil multivibrator 92 og til en lineær integrator 94. Signalet e fores ogsâ til multivibratoren 92 og til en holde-kreds 96. Œaktsignalet d virker til at skifte multivibratoren til inde-tilstânden, hvor den forer en jævnspænding med konstant amplitude V-j til integratoren 94. Signalet e fra impulsgeneratoren 58a virker til at fore multivibratoren tilbage til afbrudt stil-ling. Udgangssignalet fra multivibratoren 92 er sâledes et tog af impulser med konstant amplitude og variabel varighed, hvor impuls-længden er proportional med intervallet mellem impulsen d og im-pulsen e. Dette impulstog fores til integratoren 95, der frembrin-ger et spændingssignal, hvis amplitude er proportional med varig-
DK 157213 B
heden af de respektive tilforte impulser. Integratoren vil holde den integrerede værdi, indtil den stilles tilbage til nul ved den næstfolgende impuls d, hvorpâ den konditioneres til at reagere for den efterfolgende impuls fra multivibratoren 92. Hver endelig integreret værdi i integratoren bliver eksempleret og fastholdt af holdekredsen 96» der virker i afhængighed af impulsen e. Der vil sâledes fra den ene impuls e til den næste blive fastboldt en spænding, der repræsenterer faseforskellen mellem impulseme d og e. Derme spænding, spændingen Y-j og spændingeme Y2 °S Ÿj, bliver fort til en summeringsforstærker 98.
üdgangssignalet fra forstærkeren 98 fores til en motorforsyningskreds 90 til ændring af frekvensen for dennes udgangssignal,og dermed styres omlobshastigheden for induktionsmotoren 56. Kredsen 90 in-debolder en inverter 102, en spændingsstyret oscillator 104 og en jævnstromskilde vist sorti et batteri 103. Inverteren 102 omsætter jævtispændingen til vekselspændingen ved en frekvens svarende til signalet fra oseillatoren 104, hvilken frekvens bestemmes ved ud-gangssignalet fra forstærkeren 98.
Som hidtil beskrevet vil motorstyrekredsene drive motoren 56 og dermed den akustiske sender 54 med faselâsning, sâledes at takt-impulseme d er faseforskudt 180° i forhold til impulseme e fra impulsgeneratoren 58a. Ved denne form er den positive spænding T1 fra holdekredsen 96 i amplitude lig med den négative spænding Y^, og motorhastigheden bliver bestemt ved spændingen Y2. En ændring i motorens hastighed vil ændre faseforholdet mellem impulseme d og e og atter variere amplituden for spændingen V-j. Ændringen i spændingen Y^ er et afvigelsessignal, der vil virke til at omsty-re systemet og bringe motoren tilbage til dens rigtige hastighed Og valgte fase.
Derefter skal beskrives funktionen i sendeanlægget ved tilvejebrin-gelse af faseomskiftning af det akustiske signal. Erekvensen for signalet a, der fores til multiplexeren 80 fra tælleren 87, et én impuls pr. elleve sekunder. Yed tilforsel af signalimpulsen a vil multiplexeren gâ frem fra en kanal til den næste og fore en valgt analog værdi til omsætteren 82. Prekvensen for signalet b til denne kreds er ogsâ en impuls pr. elleve sekunder. Dette signal er forsinket lidt i forhold til signalet a til optagelse af
12 DK 157213 B
fremrykningstiden for multiplexeren og omsætningstiden for omsæt-teren. Omsætteren 82 omsætter den analoge værdi til et binært ord med ti bit repræsenterende den tilforte analoge værdi. Frekven-sen for signalet c, der fores til koderen 84, er en impuls pr. se-kund, og dette signal ligger ogsâ faseforskudt i forhold til signalet b for at give en passende forsinkelse. Koderen reagerer for hver tilfort impuls ved at frembringe et kommandosignal j, enten et ”1" eller et ”0M. Motorstyreenheden 85 reagerer for hvert "1"-signal ved at omskifte fasen for det akustiske signal, og ved hvert "0"-signal med at fortsætte det akustiske signal i den samme fase.
Bitintervallet A er en "1n-bit. Koderen 84 vil derfor reagere ved at frembringe impulsen j-j, der fores til en generator 100, fig. 3, der frembringer en firkantspænding k.j. Udgangssignalet fra summe-ringsforstærkeren 98 vokser nu og virker tiï over kredsen 90 at foroge hastigheden af motoren 56 til fremrykning af fasen for det akustiske signal. Motorhastigheden og det tilsvarende akustiske signal er vist ved kurveme 1 ogii fig. 4. Som vist tiltager motorhastigbeden i hovedsagen lineært, nâr spændingen fra forstær-keren 98 tiltager. Nâr spændingen k-j pludselig nedsættes, vil motoren decelerere, indtil den vender tilbage til den normale hastig-hed, svarende til bærefrekvensen 25 hertz. Ved dette punkt er signalet omtrent 180° faseforskudt i forhold til den foregâende fasetilstand, og motorstyrekredsen vil virke i afhængighed af til-bageforingssignalet fra impulsgeneratoren 58 til tilve 3 ebringelse af en nojagtig faselâst tilstand.
Amplituden af firkantbolgeme k er gjort stor i sammenligning med defcmaksimale udgangssignal fra integratoren 94,og dette vil éliminer e virkningen af den tilbagekoblingsstyring, der fâs ved impul-seme e, sâledes at motoren 56 kan lobe op og ændre fase. Genera-toren 100 kan her betragtes som en del af motorstyrekredsen 85, selv om den er vist uden for dennes ramme af streglinier. Selv om udgangssignalet fra generatoren 100 blev vist og beskrevet som en firkantbolge, vil den kunne være af enhver form, der er egnet til at ændre hastigbeden for motoren 56.
Nâr bitværdien som vist i intervallet B er "0", vil kommandosignalet fra koderen 84 blot være en manglende impuls, og den akustiske generator vil fortsætte med at frembringe et akustisk signal med 13
DK 157213 B
den samme fasetilstand som i det foregâende bitinterval A. Bit-værdien i intervallet C er "1", hvorfor koderen 84 atter reagerer for impulsen c til frembringelse af impuls jjg, ^er modtages i généra toren 100. Ber frembringes et udgangssignal kg, og motoren 56 bliver atter aceelereret og decelereret som vist til omskiftning af fasen af det akustiske signal.
Bet format, efter hvilket dataene ordnes til overforing fra sende-apparaturet til overfladen til deteketering, er vist i fig. 5. ïïver blok begynder med et synkroniseringsord, efterfulgt af data-ord nr. 1 til nr. N. Ved den ber beskrevne udforelsesform er der femten dataord: N = 15. I de forskellige dataord er der vist eksempler pâ, at værdien af paritetsbit* en kan enten være "0” som i dataord nr. 1 eller "1" som i dataord nr. 2, sâledes at hvert dataord vil indeholde et ulige antal af M1"-bit. Figuren viser endvidere impulseme a og b ved begyndelsen af hvert ord.
Impulsen g kommer imidlertid kun én gang for hver blok og anven-des til at styre synkroniseringsordene og endvidere til styring af de fomodne âbningskredslob til foring af synkroniseringsor-det til koderen 84. Styreimpulsen g frembringes af tælleren 87 og fores til generatoren 74. Impulsen fores samtidigt til en generator 77, der kan hâve form af en monostabil multivibrator, der som udgangssignal vil give et âbningssignal h samt et ikke vist âbningssignal h’, der er komplementet til signalet h. Signalet h fores til âbningskredslobet 76 til âbning af dette, medens signalet h1 fores til âbningskredslobet 75 til lukning af dette. Nâr âbningskredslobet 76 er âbent (ledende) og âbningskredslobet 75 lukket (spærrende), fores udgangssignalet fra generatoren 74 direkte til koderen 84, 0<3 udgangssignalet fra omsætteren 82 er spærret fra koderen. Efter et tidsinterval, der er fastlagt svarende til læng-den af ét ord, vender generatoren 77 tilbage til stabil tilstand, og signalet h ændres i negativ retning til spærring af âbningskredslobet 76, medens det komplementære signal h’, der bevœger sig i positiv retning, virker til at gore âbningskredslobet 75 ledende.
Et andet træk ved det foreliggende System er anvendelsen af to synkroniseringsord, der er indbyrdes komplementære. Bisse synkroniseringsord bliver frembragt vekselvis af synkroniseringsgenerato-ren 74. Bet forste synkroniseringsord bliver med andre ord an-
ΤΤΛίΛ Λ 4* λΙα 4·ηνΊ /»1^1«»A A λ·Μ Vn«i «t ΜΛ 4ΑΜΜΜΛ Λ Λ *4“ 1>*AW>T\I A
14
DK 157213 B
nummer. Synkr oniseringsordet er vist i fig. 5 inden for blok 1, og dets Complément er vist ved begyndelsen af blok 2.
Baud-længden for hver bit fcan varieres ved indstilling af tælleren 87j f0eks. ved drejning af en knap 87a, fig. 3, til forbojelse eller nedsættelse af det antal perioder, der repræsenterer bver bito Nâr signal-stoj-forboldet er bojt, hvilket kan forekomme under den indledende del af boreprogrammet, vil bitlængden kunne være et sekund eller mindre. Efterbânden som borebullet bliver dybere s vil signal-stoj-forboldet aftage, og det vil være onskeligt at foroge antallet af perioder for bver bit eller med andre ord at foroge baud-længden. En ændring i baud-lœngden vil naturligvis nodvendiggore ændring af frekvenseme for de forskellige impulser, sâsom impulseme a, b, c osv., i overensstemmelse med de foran an-givne ligninger.
Som tidligere omtalt bliver det overfsrte akustiske signal modtaget ved overfladen af en transor 38, der virker til at omsætte det akustiske signal til én form, der er egnet til demodulerîng. Tran-soren 38 vil kunne være af enbver egnet type, der reagerer for det akustiske signal til frembringelse af et udgangssignal, der repræsenterer fasen af det akustiske signal. ïransoren 58 kan for eks— empel være en piezoelektrisk krystal, der frembringer et vekselspæn-dingssignal med samme frekvens som det akustiske signal.
üdgangssignalet fra transoren 38 fores til et modtageanlæg, der ud fra udgangssignalet frembringer et styresignal, der forbliver i synkronisme med den ene fasetilstand af det modtagne akustiske signal. Det modtagne signal bliver demoduleret, idet det sammenlig-nes med styresignalet til detektering af faseændringer i det modtagne signal, og der bliver frembragt tilsvarende aflæsefunktio-ner, der svarer til forskellige faseforbold mellem det modtagne signal og styrejsignalet.
Eig. 6 viser et blokskema for en foretrukken udforelsesform for det ved den foreliggende opfindelse anvendte modtageSystem. De i forbindelse- med dettes drift optrædende signaler er vist i fig. 7 og 8 forsynet med betegnelser, der svarer til de punkter i fig. 6, hvor de forskellige signaler forekommer. Ved dette System forud-sættes for simpelheds skyld de samme parametrebetingelser, som
15 DK 157213 B
blev forudsat ved det ovenfor beskrevne sendeSystem. Bærefre-kvensen for det modtagne akustiske signal er sâledes 25 Hertz, og der anvendes en signalform med binære signaler uden tilbageven-den til nul. Det mâ dog forstâs, at modtageren vil kunne anvendes ogsâ med andre passende transmissionsformer.
Det modtagne signal fores fra transoren 38 til en forstærker 110 med lav stoj for at undgâ, at der indfores stojforvrængning i signalet.
Det forstærkede signal fra forstærkeren 110 fores til et filter 112, hvis pasbând er den reciprok^e værdi af den anvendte baud-længde med henblik pâ at dæmpe stoj uden for det anvendte frekvens-bând, Nâr baud-længden er et sekund, vil pasbândet være en période, for eksempel mellem 24,5 og 25,5 hertz. Bra filteret 112 fores signalet gennem en ACG—forstærker 114 til eliminering af storre amplitudeudsving i signalet og til frembringelse af et signal med forholdsvis ensartet amplitude p.
Signalet p fra forstærkeren 114 fores bâde til en synkron fasede-tektor 116 og til en faselâsningskreds 117, i hvilken der afledes et styresignal z til detektoren 116 som beskrevet i det folgende. Basedetektoren 116 virker til at sammenligne fasen af signalet p med styresignalet z til frembringelse af et signal r, der repræ-senterer faseforholdet mellem de to signaler. Basedetektoren 116 kan for eksempel være en enhed af omkoblingstypen, i hvilken styresignalet z vil virke til at omskifte signalet p mellem positif og négative indgange til detektoren. Under de positivt rettede udsving af styresignalet bliver udgangssignalet r fra fasedetekto-ren omskiftet i polaritet i forhold til signalet p. Under négative udsving af styresignalet z har udgangssignalet fra detektoren 116 samme polaritet som signalet p. Nâr sâledes signalet p og signalet z er ude af fase som antydet i fig. 7 ved afsnit i den del, der er betegnet fase I, vil udgangssignalet r fra detektoren 116 være po-sitiv. Nâr signalet p og styresignalet z er indbyrdes i fase som vist i den del, der er betegnet fase II, vil udgangssignalet fra enheden 116 være et signal med négative balvbolger som antydet ved afsnittet r2.
I faselâsningskredsen 117 bliver styresignalet z til detektoren 116 indledet i en spændingsstyret oscillator 120. Denne oscil-lator bliver fra begyndelsen indstillet ved tilforsel af passende
DK 157213 B
1 fi spændingsværdier til frembringelse af impulser t ved en impuls-frekvens fire gange impulsen for det modtagne akustiske signal p. Yed den beskrevne udforelsesform har impulseme t en impulsfre-kvens pâ 100 hertz.
Tilbagekoblingsstyring af oscillatoren 120 afledes fra signalet p. Dette signal fores til en frekvensmultiplikator, i hvilken frekvensen fordobles til frembringelse af et signal s med 50 hertz.. Ved fordobling af frekvensen vil fasetilstanden af signalet s forblive den samme uanset faseomskiftninger, der mâtte forekomme i signalet p.
Signalet t fra oscillatoren 120 fores til en firkantbolgegenerator 121, der vil kunne være en bistabil multivibrator, til frembringelse af et impulstog med samme frekvens som signalet s. Signaleme u og s fores ti-l· en synkron fasedetektor 126, der virker pâ samme mâde som den ovenfor beskrevne fasedetektor 116. ïïdgangssignalet fra detektoren 126 er et bolgetog v, hvis gennemsnitlige jævnspæn-dingskomposant vil være nul, nâr kredsen 117 er i faselâsning. ïïnder disse omstasadigheder vil impulseme u være faseforskudt 90° i forhold til signalet s.
Signalet v anvendes til at styre frekvensen og fasen for oscillatoren 120. Signalet fores over en forstærker 150 og et filter 152 til oscillatoren. korstærkeren 150 har en fast forstærkning, der er indstillet i overensstemmelse med parametrene for kredsen 117 til tilve jebringelse af den fomodne styr-ing fra signalet v. 3?il-teret 152 har en lang tidskonstant, sâledes at i hovedsagen jævn-spændingskomposanten i signalet v, afvigelsessignalet w, fores til oscillatoren 120. Dette tilbagekoblingsarrangement vil sikre, at udgangssignalet u fra génératoren 121 vil blive holdt i en for-ud fastlagt fasestilling i forhold til signalet s, dvs. at det vil være 90° faseforskudt i forhold til signalet s.
Virkemâden af "tilbagekoblingsstyringen er vist i fige 7 ved en indledende afvigelse og en ændring af fasen i signalet p. Sâfremt der mellem signaleme s og u er en faseforskel forskellig fra 90°, vil der blive frembragt en negativ komposant som vist ved kurven w. l’or tydelighedens skyld er afvigelsen stærkt overdrevet i figuren. Nâr det négative signal w fores til oscillatoren 120,
17 DK 157213 B
vil det korrigere udgangssignalet sâledes, at signaleme s og u bliver bragt i âen onskede faserelation* Nâr generatoren i bore-bulle t ændrer fase, bliver der atter udviklet et afvigelsessignal, der forst gâr i negativ retning og derpâ i positiv retning* Om-kring det tidspunkt, da faseændringen for signalet p er afsluttet, vil signaleme s og u atter bave den snskede faseforskel.
Impulstoget u fsres til en impulsgenerator 155 9 der kun vil reage-re pâ forkanten af impulserne u til frembringelse af impulser x. Frekvensen for impulserne x er det dobbelte af frekvensen for signalet p, i dette tilfælde 50 Hz.
Eftersom formâlet med kredslobet er at frembringe signaler z, bvis fasetilstand vil være konstant og svare til en af fasetilstan-dene for signalet p, vil det være nodvendigt at skifte fasen for
. «HD
impulserne x. Den faktisk indferte faseændring vil være sâledes, at den omskiftede impuls vil fremkomme pâ et tidspunkt, der svarer til nulgennemgangen for signalet p. Omskiftningen indfares ved en forsinkelseskreds 156, bvis udgangssignal er en række impulser y.
Impulserne y bliver fort til en firkantbolgegenerator 158, en bi-stabil multivibrator, til frembringelse af firkantimpulser z. Impulstoget z bliver fort til fasedetektoren 116, og pâ den foran beskrevne mâde vil der blive frembragt summationssignalet r, det detekterede udgangssignal, i bvilket en fase med en tilstand i signalet p vil blive repræsenteret ved postivt rettede signaler r, og en fase af en anden tilstand i signalet p vil blive repræsenteret ved negativt rettede signaler r.
Eorstærkeren 150 bar som nævnt fast forstærkning. For at sikre den rette funktion i kredsen 117 bliver amplituden af det signal p, der fores til kredsen, boldt i bovedsagen konstant» Amplitudere-guleringen tilvejebringes ved forstærkeren 114 og en tilhorende kreds til automatisk forstærkningsregulering. De detekterede signaler r bliver helbolgeensrettet i en ensretter 140 og bliver filtreret i et lavpasfilter 142 til frembringelse af en repræsen-tation af amplituden af signalet p. Denne funktion, der vil kunne overvâges pâ et mâleinstrument 144, fores til en differensforstær-ker 146, der sammenligner værdien af funktionen med værdien af en neferennesnîpnd-injo· ¥ fra en s-nswn rH n o-elril Λ e 1ÆR. Ændï’inffeT* i
DK 157213B
18 funktionens værdi omkring værdien af f0res til forstærkeren 114 til styring af dennes forstærkning 0g til at holde amplituden af signalet p i hovedsagen konstant. X>et amplitudeniveau, ved hvilket signalet p holdes, bestemmes ved indstilling af spæn-dingen ved hjælp af en indstillingsknap 149 ved spændings-kilden 148.
Pâ dette stadium bliver der frembragt brugbare data i form af signaler r. Dette signal skal blot afkodes under anvendelse af det prin-eip, at en ændring i fase (polaritet) er en bit "1", og ingen sen-dring i fase (polaritet) er en bit "O”. Signalet r vil kunne re-gistreres i synlig form pâ et ikke vist registreringsinstrument og afkodes af en operatsr. Portrinsvis anvendes dog automatisk maskinel afkodning, navnlig til et format, der kan aflæses maski-nelt. Til dette formâl anvendes et bit-synkroniseringssystem.
Som et fzrste trin til bitdetektering bliver signalet z med en fre-kvens f (frekvensen af signalet p) fort til en delekreds 150, der frembringer et impulstog aa med en impulsfrekvens lig med bitfre-kvensen. Ved det foreliggende System er bitperioden et sekund, og længden af ttver af impulseme aa er en balv période eller 1/2 sekund. Begyndelsen af impulseme aa mâ falde sammen med begyndel-sen af hver bitperiode. Eftersom impulseme z er uafhængige af bitperioden og dens begyndelse, serges der for at tilpasse indled-ningen af impulseme aa sâledes, at den falder sammen med indled-ningen af hver bitperiode. Denne tilpasning tilvejebringes ved en stilbar forsinkelseskreds 152, hvis udgangssignal er et impulstog bb, der som vist i fig. 8 er faseforskudt 180° i forhold til impulseme aa, og hvis begyndelser falder sammen med begyndelsen af bitperioder, vist som signalet r.
Nâr impulseme bb er rigtigt tilpasset, vil bitdetektering kunne gennemfsres ved start af integrering af signalet r ved et tids-punkt svarende til begyndelsen af hver impuls bb og afslutning af integreringen ved et tidspunkt, der svarer til enden af hver bitperiode. Den eksemplerede værdi af hver intégration vil angive værdien af bitsignalet r, og sâledes vil hver bit blive korrekt identificeret.
Til udfsrelse af integrationsdetekteringen anvendes impulstoget bb til at trigge en impulsgenerator 154* der reagerer for den positivt
19 DK 157213 B
gâende del af hver impuls b til frembringelse af et tog af kortvari-ge impulser ce. Impulseme cc bliver fort til en integrator 156, ogsâ betegnet som en i-fase-integrator, der bliver tilbagestillet i afhængighed af bagkanten af hver impuls cc* En holdekreds 158 reagerer for forkanten af hver impuls cc til eksemplering af ud-gangssignalet fra integratoren 156. Dette udgangssignal er den integrerede værdi σc af det signal r, der fores til indgangen til integratoren* Udgangssignalet fra holdekredsen 158 er vist ved fearven ff.
En bit "1W représenteras ved hver nulgennemgang for kurven ff. Sâfremt der, som lier, anvendes en nulgennemgangsdetektor til at frembringe bit’ene "1" og "O", ber kurven ff modificeres sâledes, at den har ensartede maksimumsværdier og minimumsværdier, da der ellers vil kunne komme falske signaler fra nulgennemgangsdetektoren. Signalet ff bliver derfor fort til en detektor 160 for bitpolaritet, en mætningsforstærker, der drives til mætning for hver positive eller négative værdi af signalet ffe Resultatet er det ved kurven gg viste signal, der fores til en bitværdi-generator 162, en nulgennemgangsdetektor, hvis udgangssignal er et impulstog mm bestâ-ende af !l 1”eref repræsenteret ved impulser og "0"lere, repræsente-ret ved manglende impulser.'
Impulstoget mm fores til et udnyttelsesapparat 165, der vil kunne være et registreringsinstrument eller en digital datamat, enten med trâdet program eller af den almindelige programmerbare type, I begge tilfælde er det onskeligt at tilvejebringe information om, nâr informationen i impulstoget mm skal aflæses, nemlig information om de tidspunkter, da man skal se efter en bit "O" eller en bit "1”, Derme information tilve jebringes ved impulser fra en aflæsegenerator 164. Denne generator er en enhed, til hvilken impulstoget cc fores. Disse impulser er forsinket et forud fastlagt tidsrum, sâledes at de indtræffer under de forventede tider for bitimpulseme mm, og resultatet er det viste impulstog nn.
Al den nodvendige information tilvejebringes ved impulstogene mm og nn til afkodning af dataene og angive mâlevserdier for tilstanden i borehullet. Ved anvendelse af en programmerbar data-maskine kan der tilvejebringes det fomodne programmel til identi-ficering af synkroniseringsordene, til at angive starten af hver 20
DK 157213 B
Den forsinkelse, der skal indfores over for impulseme aa, sâle-des at integratoren 156 vil integrere signaler r repræsenterende In bit adgangen, og sâledes at der undgâs overlapning over den foregâende eller efterfelgenee bitinformation, bestemmes ved et arrangement, der anvender en ude-af-fase-integrator 170. Integratoren 170 modtager ved sin indgang bitinformationen som repræ-senteret ved signalet r og har et udgangssignal, nâr systemet er rigtigt indstillet, som repræsenteret ved den indledende del af belgetoget hh. Integratoren 170 begynder sin funktion ved et tids-punkt omtrent 90° senere end integratoren 156. Integratoren 170 indstilles til at integrere over en période pâ In bit længde.
Bens udgangssignal ved enden af en integreringsperiode skal der-for være nul. Forsinkelsesenheden 152 bliver derfor indstillet, indtil udgangssignalet fra integratoren 170 er nul ved enden af hver integrationsperiode. Indstillingen foretages ved at fore impulseme bb til indgangen af en impulsgenerator 172, der reage-rer for de negativt rettede udslag eller bagkanten af impulseme bb til frembringelse af en række kortvarige impulser dd. Integratoren 170 bliver tilbagestillet ved den bageste del eller den negativt rettede del af hver impuls dd og begynder integreringen af indgangssignalet r til frembringelse af belgetoget hh. Belgetoget hh bliver tilsammen med bitinformationen, belgetoget gg, fort til en synkron fasedetektor 174, der arbejjder pâ sanme mâde som de foran beskrevne fasedetektorer 116 og 126, og som frembringer et udgangssignal i form af et belgetog ii. Belgetoget ii fores gen-nem en normalt ïedende âbningskreds 176 til en holdekreds 178, der reagerer pâ forkanten af impulseme dd ved momentant at eksemplere og derefter fastholde signalet ii, pâ et tidspunkt svarende til af-slutningen af integrationsperioden i integratoren 170. Nâr systemet er rigtigt indstillet, vil holdekredsen 178 aflæse hver gang, belgetoget ii bliver eksempleret, og dens udgangssignal kan repræ-senteres som vist ved signalet 11. Sâfremt systemet ikke arbejder eller sporer rigtigt, vil der ved udgangen fra holdekredsen 178 dannes et fejlsignal, der vil blive detekteret af mâleinstrumentet 180. Bette instrument vil vise sterrelsen og retningen for en fejl, der kan korrigeres, ved indstilling af forsinkelsesenheden 152 ved hjælp af en indstillingsknap 152a.
Ved undersegelse af kurven r, fig. 8, vil det ses, at der er for-hold, under hvilke udgangssignalet hh fra integratoren 170 vil 21
DK 157213 B
være forskelligt fra nul pâ det tidspunkt, det skal eksempleres, selv om systemet er rigtigt indstillet, Disse forhold foreligger, nâr der sendes og modtages nOw-bit. Derme tilstand er vist ved, at kurven hh antager fuld negativ værdi , sâ snart der forekommer en eller en række af sâdanne, En operater, der foretager indstillingeme under iagttagelse af mâleinstrumentet 180, vil konstatere, at store udsving pâ instrumentet skal ignoreres, idet de blot repræsenterer tilstedeværelsen af en "O”-bit, I praksis vil den maksimale fejl, der kan ventes, eller soin kan aflæses pâ instrumentet 180, være cirka halvdelen af den fulde integrerede værdi af en modtaget bit, Enhver aflæsning pâ instrumentet 180 med en værdi mindre end halvdelen af den integrerede værdi af en bit ber behandles som en fejl, medens udslag sterre end halwærdien kan ignoreres, * 3
Den ovenfor omtalte logik ved fortolkning af aflæsningen af instrumentet 180 vil kunne udferes med EDB-komponenter, hvorved indstillingeme kan foretages automatisk. Dette iværksæt-tes ved hjælp af en diskriminator 182, der ved sin ene indgang mod-tager referencespænding ?0 med en amplitude lig med halvdelen af den integrerede bitværdi, Belgetoget ii fores til den anden indgang til diskriminatoren. Sâ snart amplituden af signalet ii over-skrider halwærdien, vil diskriminatoren afgive en styreimpuls, der vil spærre âbningskredslobet 176, Slutresultatet vil blive det viste belgetog kk, hvor en spærring af âbningskredslobet er re-præsenteret ved dele af belgetoget kk mellem de afsnit, der er af-grænset ved smâ pile, hvor signalet kk er blevet reduceret til nul* Nâr diskriminatoren virker som ovenfor beskrevet, vil holdekredsen 178 omfatte et nulsignal ved hvert eksempleringsinterval, med mindre systemet i realiteten er ude af indstilling. Det kan anta-ges, at impulstoget dd er blevet forsinket et tidsrum σ. I dette tilfælde vil funktionen i holdekredsen 178 blive forsinket, og den vil opfatte et udgangssignal fra integratoren. Dette udgangs-signal, ved kurven 11 betegnet 190, vil over et lavpasfilter 192 blive fart til forsinkelsesenheden 152 til ændring af impedanser i denne for at bevirke den fomodne korrektion af den forsinkelse, der indfores i impulstoget aa, Sâfremt fejlen er i den anden ret-ning, som vist ved at en af impulseme d er fremrykket et tidsrum -a, vil holdekredsen 178 atter opfatte et udgangssignal fra integratoren 170, Dette udgangssignal, der er vist som en negativt rettet
22 DK 157213 B
kurve 194, vil ligeledes over filteret 192 bevirke de fomedne korrektioner i forsinkelsesenheden 152,
Den ovenstâende beskrivelse af automatisk tilbagekobling til iværk-sættelse og opretboldelse af bitfasesynkronisering er baseret pâ et analogt tilbagekoblingssignal, der i amplitude er proportionalt med fasefejlen σ, og soin ved sit fortegn viser retningen af fase-fe^len. Der vil kunne anvendes andre tilbagekoblingsmekanismer.
S’or eksempel vil et rent digitalt System med indsætning af ekstra impulser eller udeladelse af impulser ved indgangen til delekredsen 150 virke til at skifte fasen for bitintegratoreme. Forsinkel-seskredsen 152 anvendes ved denne udfarelsesform til den indleden-de indstilling af kredsene for at give nsjjagtige faseforhold.

Claims (10)

1. Fremgangsmâde til under boring af et borehul at over-f0re màleværdier fra dette til jordoverfladen under an-vendelse af en str0mmende borevæske og en generator, som har et bevægeligt organ, der, nâr det drives ved en kon-stant hastighed, frembringer et kontinuerligt akustisk signal i væsken med konstant fase og med en frekvens, som er proportional med organets bevægelseshastighed, drivmidler til det nævnte organ og en i borehullet an-bragt transor, kendetegnet ved, en kortvarig ændring af det nævnte organs bevægelseshastighed i af-hængighed af transorens udgangsignal, hvorefter hastig-heden atter bringes tilbage til den konstante værdi, hvorved fasen for det akustiske signal ændres fra én fa-setilstand til en anden fasetilstand.
2. Fremgangsmâde if0lge krav 1, kendetegnet ved, at det akustiske signal kodes i m-nære kodede baud, hvor m er et hvilket som helst helt tal, som er st0rre end 1, idet de nævnte baudtegn afgives i et forudbestemt tempo, som varieres sàledes, at tidsrummet for genere-ringen af det akustiske signal, som repræsenterer hver baud, varieres.
3. Fremgangsmâde if0lge krav 2, kendetegnet ved, at m er l.ig med 2,4 eller 8.
4. Fremgangsmâde if0lge ethvert af de forudgâende krav, kendetegnet ved, at det bevægelige organ til generering af det akustiske signal omfatter en roterende ventil til afbrydning af væskestr0mmen, midler til generering af impulser ved en forudbestemt repetitionsfre DK 157213B kvens til styring af oml0bstallet for nævnte ventil, midler til i afhængighed af ventilens rotation at frem-bringe et signal, der repræsenterer ventilens rotation, midler til sammenligning af nævnte impuls og nævnte signal til generering af et afvigelsessignal, nâr den nævnte ventil arbejder ved en fase, som er forskellig fra den pâ forhând valgte fase, samt midler til i afhængighed af afvigelsessignalet at tilpasse rotationen af nævnte ventil til genoprettelse af nævnte forudvalgte fase og tilbagef0ring af nævnte afvigelsessignal til nul.
5. Fremgangsmâde if0lge ethvert af de foregâende krav, kendetegnet ved, at der anvendes et antal transorer i borehullet til aff0ling af tilstande i dette og til generering af analogsignaler, der repræsenterer disse tilstande, cykliske midler til multipleksering af signalerne, en analog-digitalomsætter til omsætning af de nævnte analogsignaler til digitale ord, der er repræ-senteret ved to tilstande "0" og "1", en koder, som tje-ner til i afhængighed af de nævnte digitale ord at frem-bringe et udgangssignal nâr blot én af de to tilstande indtræffer, midler til at indf0re et synkroniserings-signal i nævnte System ved begyndelsen af hver période for nævnte midler til multipleksering, hvorhos nævnte midler til kortvarig ændring af oml0bstallet for nævnte organ reagerer for hvert udgangssignal fra nævnte koder til omskiftning eller reversering af fasen for nævnte akustiske signal.
6. Fremgangsmâde if0lge krav 5, kendetegnet ved, at midlerne til at indf0re synkroniseringssignalet alternativt indf0rer to synkroniseringssignaler, idet det ene af disse er komplementært til det andet. DK 157213 B
7. Fremgangsmâde if0lge ethvert af de foregâende krav, kendetegnet ved, at de nævnte tilstande gene-reres i et valgt tempo, hvorhos der findes midler til at variere dette tempo til variering af det tidsrum, i hvilket det nævnte akustiske signal, der repræsenterer hver tilstand, bliver genereret.
8. Apparatur til ved hjælp af fremgangsmâden if0lge krav 1-7 at overf0re data gennem en str0mmende borevæske mel-lem adskilte punkter under boringen af et borehul, og som omfatter en akustisk generator til frembringelse af et kontinuerligt b0lgesignal, og som har et bevægeligt organ, som, nâr det bliver drevet med en konstant has-tighed, frembringer et kontinuerligt b0lgesignal med konstant fase og med en frekvens, som er proportional med hastigheden af det bevægelige element, samt en sig-nalkilde, k e n d e t e' g n e t ved, at det desuden omfatter midler til i afhængighed af nævnte signalkildes udgangssignal kortvarigt at ændre nævnte organs hastig-hed og derefter retablerer nævnte konstante hastighed sâledes, at fasen for det akustiske signal ændres fra en fasetilstand til en anden fasetilstand.
9. Apparatur if0lge krav 8, kendetegnet ved, at signalkilden omfatter et antal transorer til frem-bringelse af analoge signaler, der repræsenterer aff0lte tilstande i borehullet, idet apparaturet endvidere omfatter midler til omsætning af nævnte analoge signaler til digitale seriesignaler, multiplekseringsmidler til at tilf0re nævnte signaler i sérié fra nævnte transorer til nævnte omsætningsmidler, samt midler til kortvarig ændring af det nævnte organs hastighed og til derefter at retablere nævnte konstante hastighed sâledes, at det akustiske signais fase ændres i afhængighed af de DK 157213 B nævnte digitale signaler.
10. Apparatur if0lge krav 9rkendetegnet ved, at det omfatter midler til styring af driften af nævnte generator, hvilke midler omfatter taktmidler til frem-bringelse af en primær tidsfunktion, der repræsenterer nævnte valgte frekvens, impulsfrembringende midler, som er forbundet med nævnte generator og tjener til at frem-bringe en sekundær tidsfunktion, der repræsenterer den faktiske arbejdsfrekvens for generatoren, midler til sammenligning af nævnte primære og sekundære tidsfunk-tioner, samt midler til at tilpasse den nævnte genera-tors arbejdsfrekvens i afhængighed af afvigelsen mellem nævnte sekundære tidsfunktion og nævnte primære tidsfunktion. 1 Apparatur if0lge krav 9 eller 10, kende- t e g n e t ved, at det er opbygget og indrettet til at kunne arbejde i forbindelse med ên over jorden anbragt transor, som er akustisk koblet til nævnte borevæske til frembringelse af et udgangssignal med samme frekvens som frekvensen i nævnte akustiske udgangssignal, en oscil-lator til frembringelse af en referencefrekvens, midler som indeholder en fasedetektor til tilpasning af nævnte oscillator til oprettelse af et fast faseforhold mellem fasen for nævnte referencefrekvens og fasen for nævnte akustiske udgangssignal, midler til i afhængighed af hver af transorerne i nævnte sendeapparatur at tilf0re nævnte drivmotor en række styreimpulser med en sâdan st0rrelse og varighed, at der frembringes transiente ændringer i nævnte motors oml0bshastighed sâledes, at fasen for det akustiske signal ændres med en forud-bestemt st0rrelse i forhold til fasen for reference-frekvensen, samt midler, der indeholder en fasedetektor til i afhængighed af de nævnte faseændringer, der skyl-des de transiente hastighedsændringer, at frembringe udgangsimpulser, der svarer til de nævnte styreimpulser.
DK647472A 1971-12-28 1972-12-27 Fremgangsmaade og apparat til overfoering af maalevaerdier fra et borehul til jordoverfladen DK157213C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21306171A 1971-12-28 1971-12-28
US21306171 1971-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK157213B true DK157213B (da) 1989-11-20
DK157213C DK157213C (da) 1990-04-23

Family

ID=22793597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK647472A DK157213C (da) 1971-12-28 1972-12-27 Fremgangsmaade og apparat til overfoering af maalevaerdier fra et borehul til jordoverfladen

Country Status (10)

Country Link
US (1) US3789355A (da)
AU (1) AU473372B2 (da)
CA (1) CA968883A (da)
DK (1) DK157213C (da)
GB (1) GB1404620A (da)
IE (1) IE37814B1 (da)
MY (1) MY7600056A (da)
NL (1) NL173875C (da)
NO (1) NO135296C (da)
OA (1) OA04307A (da)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982224A (en) * 1973-08-23 1976-09-21 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for transmitting downhole information from a well
US3997867A (en) * 1973-09-17 1976-12-14 Schlumberger Technology Corporation Well bore data-transmission apparatus
US4001775A (en) * 1973-10-03 1977-01-04 Mobil Oil Corporation Automatic bit synchronization method and apparatus for a logging-while-drilling receiver
US3983948A (en) * 1974-07-01 1976-10-05 Texas Dynamatics, Inc. Method and apparatus for indicating the orientation of a down hole drilling assembly
US4021773A (en) * 1974-10-29 1977-05-03 Sun Oil Company Of Pennsylvania Acoustical pick-up for reception of signals from a drill pipe
US4078620A (en) * 1975-03-10 1978-03-14 Westlake John H Method of and apparatus for telemetering information from a point in a well borehole to the earth's surface
US4147223A (en) * 1976-03-29 1979-04-03 Mobil Oil Corporation Logging-while-drilling apparatus
US4100528A (en) * 1976-09-29 1978-07-11 Schlumberger Technology Corporation Measuring-while-drilling method and system having a digital motor control
US4167000A (en) * 1976-09-29 1979-09-04 Schlumberger Technology Corporation Measuring-while drilling system and method having encoder with feedback compensation
US4103281A (en) * 1976-09-29 1978-07-25 Schlumberger Technology Corporation Measuring-while-drilling system having motor speed detection during encoding
US4215427A (en) * 1978-02-27 1980-07-29 Sangamo Weston, Inc. Carrier tracking apparatus and method for a logging-while-drilling system
US4215425A (en) * 1978-02-27 1980-07-29 Sangamo Weston, Inc. Apparatus and method for filtering signals in a logging-while-drilling system
US4216536A (en) * 1978-10-10 1980-08-05 Exploration Logging, Inc. Transmitting well logging data
US4733233A (en) * 1983-06-23 1988-03-22 Teleco Oilfield Services Inc. Method and apparatus for borehole fluid influx detection
US4733232A (en) * 1983-06-23 1988-03-22 Teleco Oilfield Services Inc. Method and apparatus for borehole fluid influx detection
US5220963A (en) * 1989-12-22 1993-06-22 Patton Consulting, Inc. System for controlled drilling of boreholes along planned profile
US5154078A (en) * 1990-06-29 1992-10-13 Anadrill, Inc. Kick detection during drilling
US5275040A (en) * 1990-06-29 1994-01-04 Anadrill, Inc. Method of and apparatus for detecting an influx into a well while drilling
US5237540A (en) * 1992-08-21 1993-08-17 Schlumberger Technology Corporation Logging while drilling tools utilizing magnetic positioner assisted phase shifts
US5375098A (en) * 1992-08-21 1994-12-20 Schlumberger Technology Corporation Logging while drilling tools, systems, and methods capable of transmitting data at a plurality of different frequencies
US5249161A (en) * 1992-08-21 1993-09-28 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for preventing jamming of encoder of logging while drilling tool
US5293937A (en) * 1992-11-13 1994-03-15 Halliburton Company Acoustic system and method for performing operations in a well
NO305219B1 (no) * 1994-03-16 1999-04-19 Aker Eng As FremgangsmÕte og sender/mottaker for overf°ring av signaler via et medium i r°r eller slanger
US5490121A (en) * 1994-08-17 1996-02-06 Halliburton Company Nonlinear equalizer for measurement while drilling telemetry system
US5668457A (en) * 1995-06-30 1997-09-16 Martin Marietta Corporation Variable-frequency AC induction motor controller
GB9607297D0 (en) * 1996-04-09 1996-06-12 Anadrill Int Sa Noise detection and suppression system for wellbore telemetry
US5864772A (en) * 1996-12-23 1999-01-26 Schlumberger Technology Corporation Apparatus, system and method to transmit and display acquired well data in near real time at a remote location
US6360823B1 (en) * 2000-07-20 2002-03-26 Intevep, S.A. Apparatus and method for performing downhole measurements
GB2405725B (en) * 2003-09-05 2006-11-01 Schlumberger Holdings Borehole telemetry system
US6998724B2 (en) * 2004-02-18 2006-02-14 Fmc Technologies, Inc. Power generation system
US7348893B2 (en) * 2004-12-22 2008-03-25 Schlumberger Technology Corporation Borehole communication and measurement system
US7835226B2 (en) * 2005-12-20 2010-11-16 Massachusetts Institute Of Technology Communications and power harvesting system for in-pipe wireless sensor networks
US20090038804A1 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Going Iii Walter S Subsurface Safety Valve for Electric Subsea Tree
US8151905B2 (en) * 2008-05-19 2012-04-10 Hs International, L.L.C. Downhole telemetry system and method
US20110149692A1 (en) * 2008-08-23 2011-06-23 Collette Herman D Method of Communication Using Improved Multi-Frequency Hydraulic Oscillator
US8302685B2 (en) * 2009-01-30 2012-11-06 Schlumberger Technology Corporation Mud pulse telemetry data modulation technique
BE1019411A4 (fr) * 2010-07-09 2012-07-03 Ion Beam Applic Sa Moyen de modification du profil de champ magnetique dans un cyclotron.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309656A (en) * 1964-06-10 1967-03-14 Mobil Oil Corp Logging-while-drilling system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2700131A (en) * 1951-07-20 1955-01-18 Lane Wells Co Measurement system
US3015801A (en) * 1959-06-16 1962-01-02 David C Kalbfell Drill pipe module data collection and transmission system
US3622971A (en) * 1969-06-30 1971-11-23 Arps Corp Method and apparatus for surveying the direction and inclination of a borehole

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309656A (en) * 1964-06-10 1967-03-14 Mobil Oil Corp Logging-while-drilling system

Also Published As

Publication number Publication date
NL7217775A (da) 1973-07-02
NL173875C (nl) 1984-03-16
AU473372B2 (en) 1976-06-17
IE37814B1 (en) 1977-10-26
US3789355A (en) 1974-01-29
NO135296B (da) 1976-12-06
NO135296C (da) 1977-03-16
DK157213C (da) 1990-04-23
AU4918372A (en) 1974-05-23
IE37814L (en) 1973-06-28
GB1404620A (en) 1975-09-03
MY7600056A (en) 1976-12-31
OA04307A (fr) 1980-01-15
CA968883A (en) 1975-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK157213B (da) Fremgangsmaade og apparat til overfoering af maalevaerdier fra et borehul til jordoverfladen
US3863203A (en) Method and apparatus for controlling the data rate of a downhole acoustic transmitter in a logging-while-drilling system
SU1087082A3 (ru) Система передачи данных дл буровых скважин
US3991611A (en) Digital telemetering system for subsurface instrumentation
US4527425A (en) System for detecting blow out and lost circulation in a borehole
US5955966A (en) Signal recognition system for wellbore telemetry
US3309656A (en) Logging-while-drilling system
JP2637044B2 (ja) ドリル中に測定可能なテレメータシステム
US4513403A (en) Data encoding and synchronization for pulse telemetry
US4100528A (en) Measuring-while-drilling method and system having a digital motor control
US3821696A (en) Downhole data generator for logging while drilling system
US4215425A (en) Apparatus and method for filtering signals in a logging-while-drilling system
US20060215491A1 (en) System and method for transmitting information through a fluid medium
US3820063A (en) Logging-while-drilling encoder
US8433533B2 (en) High resolution sensor with scalable sample rate
OA12374A (en) Methods, systems and tools for borehole logging.
US3997867A (en) Well bore data-transmission apparatus
US4215427A (en) Carrier tracking apparatus and method for a logging-while-drilling system
Patton et al. Development and successful testing of a continuous-wave, logging-while-drilling telemetry system
GB2087177A (en) Method and apparatus for stabilizing a carrier tracking loop
GB2352150A (en) Telemetry system in which data signals are modulated on power signals
US2985829A (en) Method and apparatus for determining drill bit speed
CA1147840A (en) Method and apparatus for demodulating signals in a logging while drilling system
CN204045014U (zh) 一种井下信息采集系统
JPS5886295A (ja) 油井内さく井間測定装置用ポンプノイズ「ろ」過装置

Legal Events

Date Code Title Description
PUP Patent expired