FR2483510A1

FR2483510A1 - Pressure pulse detection apparatus - eliminates pulses from mud pump and enhances pulses from downhole equipment

Info

Publication number: FR2483510A1
Application number: FR8012066A
Authority: FR
Inventors: Jackson Reynolds Claycomb
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1981-12-04
Also published as: FR2483510B1

Abstract

A mud delivery system used in drilling an oil well has mud delivered from a pump through a pipe connected to a drill string extending to a downhole signalling apparatus. Signals are propogated up the mud column standing in the drill pipe. An apparatus is arranged to measure and null to a minimum value variations in mud flow velocity and pressure from the mud pump traveling through the mud column. An output signal is formed representative of variations from the downhole signal apparatus. Pref. there are arrangements for measuring pressure and velocity variations in the mud column and forming output signals. Weighted portions of these signals are summed and an output sum formed where mud pump noise is accompanied by pressure and velocity increases which are weighted and summed to cancel a range of specified variations. Signals from the downhole signalling apparatus are summed and weighted resulting in additive enhancement. With the apparatus of the invention the pump pressure pulses are eliminated while pressure pulses from the downhole equipment are markedly increased.

Description

Pour forer un puits de pétrole, on utilise habituellement un train de tiges de forage à l'extré- mité inférieure duquel est fixé un trépan. Le train de tiges est raccordé à un circuit de circulation de boue qui utilise typiquement de la boue de forage qui est pompée par une pompe à plusieurs cylindres. To drill an oil well, a drill string is usually used at the bottom end of which is attached a drill bit. The drill string is connected to a mud circulation circuit which typically uses drilling mud which is pumped by a multi-cylinder pump.

La pompe est raccordée par une canalisation à boue au sommet du train de tiges et la boue est envoyée sous pression au sommet du train de tiges de façon à s'écouler dans le train de tiges jusqutau trépan
La pompe fonctionne typiquement à des pressions élevées et il n'est pas rare que la pression à l'orifice de refoulement de la pompe soit de l'ordre de 140 à 210 bars. Les pompes habituellement utilisées sont des pompes à plusieurs cylindres. Pendant le fonctionnement de la pompe, il se produit des à-coup de pression de l'ordre de 14 à 21 bars qui sont provoqués par les courses motrices des pistons individuels à l'intérieur de la pompe. Ces à-coup de pression sont très importants en particulier à la surface où l'amortissement des à-coup de pression dans le circuit d'amenée de la boue est minimal.The pump is connected by a mud pipe to the top of the drill string and the sludge is sent under pressure to the top of the drill string so as to flow into the drill string to the drill bit
The pump typically operates at high pressures and it is not uncommon for the pressure at the discharge port of the pump to be of the order of 140 to 210 bars. The pumps usually used are pumps with several cylinders. During the operation of the pump, there are pressure surges of the order of 14 to 21 bars which are caused by the driving strokes of the individual pistons inside the pump. These pressure surges are very important in particular on the surface where the damping of the pressure surges in the mud supply circuit is minimal.

On connait déjà des appareils de mesure fonctionnant pendant le forage. Un tel équipement fonctionne typiquement en formant des étranglements réglables dans le train de tiges. Ces étranglements produisent des impulsions de pression qui sont retransmises à la surface par l'intermédiaire de la colonne de boue contenue dans le train de tiges. A titre d'exemple, on notera qu'un étranglement peut être formé par l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage pour produire un signal qui est ensuite transmis par l'intermédiaire de 3000 m de boue qui forment une colonne dans la tige de forage. Bien que l'on puisse considérer que la boue est un fluide incompres sible, le signal reçu à la surface de l'équipement situé au fond du trou de sonde est néanmoins relativement faible.Ce signal est relativement faible et il est inférieur aux à-coup de pression de la pompe qui se produisent à la surface. Les impulsions ou variations de pression qui se produisent à la surface sont importantes; elles peuvent être de dix à cent fois supérieures aux données variables transmises par l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage. Au cours du fonctionnement de l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage, les impulsions de pression se propagent dans la boue à une vitesse égale à la vitesse de propagation acoustique, ou vitesse sonique, dans le milieu. Selon la composition de la boue de forage, cette vitesse est de l'ordre de 1200 à 1500 m/s. En outre, chaque impulsion de pression est accompagnée d'un changement de vitesse de fluide qui est défini par la relation quantifiant l'effet de coup de bélier.La relation changement de pression changement de vitesse est par conséquent, donnée par l'équation suivante
(1) P = RCV dans laquelle P = la grandeur de 1 t impulsion de
pression,
R = la masse volumique du fluide,
C = la vitesse sonique dans le
fluide, et
V = le changement de vitesse du
fluide.There are already known measuring devices operating during drilling. Such equipment typically operates by forming adjustable throttles in the drill string. These throttles produce pressure pulses which are retransmitted to the surface through the column of mud contained in the drill string. As an example, it will be noted that a throttle can be formed by the measuring device operating during drilling to produce a signal which is then transmitted via 3000 m of mud which form a column in the rod. drilling. Although it can be considered that the mud is an incompresible fluid, the signal received on the surface of the equipment located at the bottom of the borehole is nevertheless relatively weak. This signal is relatively weak and it is less than- pump pressure surge that occur at the surface. The pulses or variations in pressure that occur at the surface are large; they can be ten to a hundred times greater than the variable data transmitted by the measuring device operating during drilling. During the operation of the measuring device operating during drilling, the pressure pulses propagate in the mud at a speed equal to the speed of acoustic propagation, or sonic speed, in the medium. Depending on the composition of the drilling mud, this speed is of the order of 1200 to 1500 m / s. In addition, each pressure pulse is accompanied by a change in fluid velocity which is defined by the relation quantifying the water hammer effect. The relation pressure change speed change is therefore given by the following equation
(1) P = RCV in which P = the magnitude of 1 t pulse of
pressure,
R = the density of the fluid,
C = the sonic speed in the
fluid, and
V = the change in speed of the
fluid.

Comme il résulte de l'équation ci-dessus, les impulsions de pression produites par l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage sont fonction des changements de vitesse du fluide conformément à cette équation. As follows from the above equation, the pressure pulses produced by the meter operating during drilling are a function of the fluid velocity changes according to this equation.

Une pompe à boue typique produit un à-coup de pression pendant chaque course motrice des pistons individuels qu'elle comporte. Ceci représente un à-coup de pression de sens positif. Cet à-coup de pression accroît la vitesse d'écoulement de la boue dans le train de tiges. Inversement, les impulsions de l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage disposé au fond du trou de sonde diminuent la vitesse d'écoulement de la boue du fait de leur propagation dans le sens opposé. Si l'on prend en considération la direction de propagation dans le circuit, on obtient, par conséquent, une relation intéressante. A typical mud pump produces a pressure surge during each stroke of the individual pistons it contains. This represents a pressure surge in a positive direction. This pressure surge increases the flow speed of the mud in the drill string. Conversely, the pulses of the measuring device operating during drilling arranged at the bottom of the borehole decrease the speed of flow of the mud due to their propagation in the opposite direction. If one takes into account the direction of propagation in the circuit, one obtains, consequently, an interesting relation.

Pour un à-coup de pression donné produit par la pompe et se déplaçant vers l'aval dans le même sens que le courant de boue, il se produit un accroissement de pression positif et un accroissement correspondant de la vitesse d'écoulement. Inversement, dans le cas où l'impulsion de pression provient de l'équipement situé au fond du trou de sonde et se déplace vers l'amont, en sens inverse du courant de boue, une impulsion produite par l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage et se propageant vers l'amont en sens inverse du courant de boue est accompagnée d'une diminution de la vitesse de la boue s'écoulant dans le train de tiges.For a given pressure surge produced by the pump and moving downstream in the same direction as the mud flow, there is a positive pressure increase and a corresponding increase in the flow speed. Conversely, in the case where the pressure pulse comes from the equipment located at the bottom of the borehole and moves upstream, in the opposite direction to the mud flow, a pulse produced by the measuring device operating for drilling and propagating upstream in the opposite direction to the mud flow is accompanied by a decrease in the speed of the mud flowing in the drill string.

Intuitivement, ceci est en accord avec l'observation que l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage, qui étrangle momentanément le courant de boue pour engendrer une impulsion de pression, freine également la vitesse d'écoulement de la boue. Intuitively, this is in agreement with the observation that the measuring device operating during drilling, which momentarily throttles the mud current to generate a pressure pulse, also slows the flow rate of the mud.

Ceci est un phénomène linéaire et, de ce faitS les impulsions qui se propagent dans les deux sens s'additionnent algébriquement. Les variations de pression et de vitesse sont ainsi cumulatives
On observera à la lecture des paragraphes qui précèdent que la vitesse ultrasonore dans le fluide est modifiée par les à-coup de pression qui se propagent dans les deux sens. On comprendra que les à-coup de pression accroissent ou réduisent la pression de régime stable qui est maintenue dans le circuit. Par exemple, la pression de régime stable peut être de 210 bars tandis que les à-coup de pression de la pompe peuvent être constitués par de courtes pointes de 14 à 21 bars qui s'ajoutent à la pression de régime stable.Quoiqu'il en soit, on peut assimiler la pression de régime stable à une valeur de base qui peut être éliminée des calculs si on la manipule correctement de sorte que seules les variations de pression sont notées.This is a linear phenomenon and, therefore, the impulses that propagate in both directions add up algebraically. Pressure and speed variations are thus cumulative
It will be observed on reading the preceding paragraphs that the ultrasonic speed in the fluid is modified by the pressure surges which propagate in both directions. It will be understood that the pressure surges increase or reduce the steady-state pressure which is maintained in the circuit. For example, the steady-state pressure can be 210 bars while the pump pressure surges can be constituted by short spikes from 14 to 21 bars which are added to the steady-state pressure. in itself, the steady-state pressure can be compared to a basic value which can be eliminated from the calculations if it is handled correctly so that only pressure variations are noted.

La partie transitoire du signal de pression est proportionnelle à la variation de vitesse ou de débit. Ainsi, il est possible d'obtenir un signal qui est proportionnel aux variations de pression. Il est également possible d'obtenir un signal proportionnel aux variations de vitesse. Ces deux signaux sont donnés pour les relations suivantes
(2) SV = K1V
(3) SP = K2P
Une relation fondamentale qui existe est donnée par l'équation
(4) P = RCV
Dans ces équations
V = la variation de vitesse,
P = la variationde pression,
R = la masse volumique du fluide, et
C, K1 et K2 = diverses constantes.The transient part of the pressure signal is proportional to the variation in speed or flow. Thus, it is possible to obtain a signal which is proportional to the pressure variations. It is also possible to obtain a signal proportional to the speed variations. These two signals are given for the following relationships
(2) SV = K1V
(3) SP = K2P
A fundamental relationship that exists is given by the equation
(4) P = RCV
In these equations
V = the speed variation,
P = the pressure variation,
R = the density of the fluid, and
C, K1 and K2 = various constants.

En effectuant des substitutions dans les équations, on obtient la relation suivante
(5) SP = K3SV
Au moyen d'une manipulation des signaux représentatifs de ces deux quantités, d'une inversion de polarité et d'une addition appropriée, on peut compenser ces signaux l'un par l'autre et obtenir une valeur nulle. Cette relation se vérifierait ainsi dans le cas de valeurs positives de variation de pression (accroissement au-dessus dela valeur de régime stable). Le présent appareil utilise ainsi le dispositif détecteur décrit pour obtenir la différence entre les signaux de sortie des capteurs (après une modification appropriée des signaux) qui sont provoqués par les variations de pression et de vitesse encendrées par la pompe et produit un signal de sortie nul.Lorsque ce résultat est obtenu, les impulsions de pression de la pompe (bruit) sont éliminées du signal de sortie.By making substitutions in the equations, we obtain the following relation
(5) SP = K3SV
By means of a manipulation of the signals representative of these two quantities, of an inversion of polarity and of an appropriate addition, these signals can be compensated for by each other and a zero value obtained. This relation would thus be verified in the case of positive values of pressure variation (increase above the stable speed value). The present apparatus thus uses the detector device described to obtain the difference between the output signals of the sensors (after an appropriate modification of the signals) which are caused by the variations in pressure and speed caused by the pump and produces a zero output signal. When this result is obtained, the pump pressure pulses (noise) are eliminated from the output signal.

Lorsqu'une variation de pression est re çue de l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage, cette variation est additive du fait que la variation de pression au fond du trou de sonde (accompagnée d'une variation de vitesse qui se propage) traverse l'appareil détecteur qui répond à la variation de vitesse constituée par une baisse de vitesse. En d'autres termes, une impulsion qui se propage à partir de l'appareil de mesure fonctionnant pendant le forage a deux manifestations, l'une étant un accroissement de la pression au niveau de l'équi- pement de mesure et l'autre étant une baisse de vitesse. Compte tenu de la polarité relative des deux signaux qui sont créés par le présent appareil, les impulsions de pression de la pompe sont éliminées tandis que les impulsions de pression provenant du fond du trou-de sonde sont nettement accrues. When a pressure variation is received from the measuring device operating during drilling, this variation is additive due to the fact that the pressure variation at the bottom of the borehole (accompanied by a speed variation which propagates) passes through the detector device which responds to the speed variation constituted by a speed decrease. In other words, an impulse that propagates from the measuring device operating during drilling has two manifestations, one being an increase in pressure at the measuring equipment and the other being a drop in speed. Due to the relative polarity of the two signals that are created by this device, the pressure pulses from the pump are eliminated while the pressure pulses from the bottom of the borehole are significantly increased.

Les effets mentionnés ci-dessus sont linéaires et, par conséquent, additifs. Du fait qu'ils sont additifs (ils se présentent sous la forme de pointes de pression et de vitesse), les signaux de bruit de la pompe sont éliminés tandis que les signaux provenant de l'équipement situé au fond du trou de sonde sont transmis en sortie par l'appareil. Le signal de sortie est accentué ou accru. The effects mentioned above are linear and, therefore, additive. Because they are additive (they come in the form of pressure and speed peaks), noise signals from the pump are eliminated while signals from equipment located at the bottom of the borehole are transmitted output by the device. The output signal is boosted or boosted.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
la figure unique représente l'appareil de l'invention, sous forme d'un schéma-bloc, monté sur une canalisation à boue servant à transporter la boue, d'une pompe jusqu'à un train de tiges de forage.Other characteristics of the invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which
the single figure shows the apparatus of the invention, in the form of a block diagram, mounted on a mud pipe used to transport the mud, from a pump to a drill string.

On se référera maintenant à la figure du dessin dans laquelle la référence 10 désigne l'appareil de la présente invention, appareil que l'on décrira comme étant un appareil détecteur. L'appareil détecteur coopère avec un tuyau 12 qui est l'un des tuyaux qui transportent-le courant de boue de la pompe jusqu'au train de tiges. Le tuyau 12 peut être disposé à un emplacement commode quelconque le long du trajet parcouru par le courant de boue, par exemple en aval de l'orifice de refoulement de la pompe et en amont de la tige carrée. L'emplacement particulier choisi est susceptible de varier. Le tuyau 12 transporte la boue sous une pression qui est typiquement de l'ordre de 140 à 210 bars. La boue s'écoule à un débit important qui peut atteindre éventuellement 3800 I/mn.Toute la boue qui s'écoule dans le train de tiges ssécoule, à sa sortie de la pompe, dans le tuyau 12. Comme indiqué dans la partie gauche du dessin, le débit de boue n'est pas exactement constant. Au contraire, il se produit des variations de pression et de vitesse résultant du fonctionnément de la pompe. Il existe une pression de régime stable dans le courant et, en outre, des valeurs incrémentielles sont ajoutées à la pression et à la vitesse. Les valeurs stables du courant de boue sont représentées par les symboles P et V qui représentent respectivement la pression et la vitesse dans un quelconque système de mesures. La pompe à boue est typiquement une pompe comportant de deux à quatre pistons et chaque piston produit typiquement des variations de pression et des variations de vitesse.Ces variations se présentent typiquement sous la forme de petites impulsions ou pointes ajoutées à la pression de régime stable du circuit. Le courant de boue est ainsi représenté par les symboles P et V- et les variations incrémentielles de la pression et de la vitesse du courant de boue sont représentées par les symboles indiqués sur la figure. Reference will now be made to the figure of the drawing in which the reference 10 designates the apparatus of the present invention, which apparatus will be described as being a detector apparatus. The detector device cooperates with a pipe 12 which is one of the pipes which convey the stream of mud from the pump to the drill string. The pipe 12 can be placed at any convenient location along the path traveled by the stream of mud, for example downstream of the discharge port of the pump and upstream of the square rod. The particular location chosen may vary. The pipe 12 transports the mud under a pressure which is typically of the order of 140 to 210 bars. The sludge flows at a high flow rate which can possibly reach 3800 I / min. All the sludge which flows in the drill string flows, on leaving the pump, in the pipe 12. As indicated on the left from the drawing, the mud flow is not exactly constant. On the contrary, there are variations in pressure and speed resulting from the operation of the pump. There is a stable operating pressure in the current and, in addition, incremental values are added to the pressure and speed. The stable values of the sludge current are represented by the symbols P and V which respectively represent the pressure and the speed in any measurement system. The slurry pump is typically a pump having two to four pistons and each piston typically produces variations in pressure and variations in speed. These variations are typically in the form of small pulses or spikes added to the steady-state pressure of the circuit. The mud flow is thus represented by the symbols P and V- and the incremental variations in the pressure and speed of the mud flow are represented by the symbols shown in the figure.

Des valeurs positives et négatives peuvent toutes deux se produire.Both positive and negative values can occur.

Sur le dessin auquel on continuera de se référer, la référence 16 désigne un générateur de signaux ultrasonores de mesure de vitesse de fluide qui est fixe au tuyau 12. La référence 18 désigne un détecteur de signaux ultrasonores de mesure de vitesse de fluide Un faisceau d'ultrasons est transmis à travers le tuyau. La plupart des boues de forage contiennent un fort pourcentage de matières so- lides. On utilise dans ce cas un émetteur-récepteur ultrasonore du type à effet Doppler du fait qu'il est difficile de faire traverser par un signal tout le diamètre du tuyau dans des fluides opaques. Lvémet- teur et le récepteur de signaux sont situés au meme point et le signal rebondit sur les particules et retourne au point d'émission.Lorsque l'on fore en utilisant un fluide contenant peu de matières solides, tel que de la saumure, on utilise un compteur de vi tesse ultrasonore qui comporte un émetteur et un récepteur séparés, comme représenté sur le dessin. Dans ce cas, le signal est transmis à travers le fluide d'un côté du tuyau à l'autre et, naturellement, la vitesse du fluide est détectée au moyen des changements présentés par le signal. Dans ce cas, il n'y a pas suffisamment de matières solides dans le fluide pour réfléchir le signal en retour vers l'émetteur
Si la boue ne se déplace pas, le signal présente un décalage de fréquence minimal. Si la boue s'écoule, il se produit un décalage de fréquence fonction de l'effet Doppler.On considère que les compteurs de vitesse ultrasonores utilisant des émissions ultrasonores à effet Doppler sont utilisés d'une manière courante par les mesures de vitesse de fluides et un tel équipement est utilisé ici. Le détecteur ultrasonore 18 de vitesse de fluide est typiquement constitué par un récepteur de signaux ultrasonores qui produit un signal de sortie qui prend une valeur de régime permanent représentative de la vitesse de régime stable. Cependant, de petites variations de vitesse sont également mesurées par l'équipement et ces variations sont également indiquées dans le signal de sortie. Par conséquent, la référence 20 désigne un circuit de traitement et d'amplification des signaux raccordé au détecteur 18.Le détecteur 18 produit ainsi un signal de sortie que l'on peut dé crire comme ayant deux parties dont l'une est une valeur en courant continu représentative de la vitesse de régime stable et dont l'autre représente les variations de vitesse incrémentielles. Le circuit de traitement des signaux supprime simplement la valeur de vitesse de régime stable. Par exemple, la vitesse peut entre de 3.800 l/m, qui est représentée par un signal de 10,0 V. Si ceci est le cas, le circuit de traitement des signaux fournit une tension égale à la tension de régime stable et qui est de valeur négative, réduisant ainsi la tension de sortie à zéro, Ensuite, seules les variations par rapport à la valeur de vitesse de régime stable sont produites à la sortie du circuit 20 de traitement des signaux.In the drawing to which reference will continue to be made, reference 16 designates an ultrasonic fluid speed measurement signal generator which is fixed to the pipe 12. Reference 18 designates an ultrasonic fluid speed measurement signal detector A beam of ultrasound is transmitted through the pipe. Most drilling muds contain a high percentage of solid matter. In this case, an ultrasonic transceiver of the Doppler effect type is used because it is difficult for a signal to pass through the entire diameter of the pipe in opaque fluids. The transmitter and signal receiver are located at the same point and the signal bounces off the particles and returns to the emission point. When drilling using a fluid containing few solids, such as brine, uses an ultrasonic speed meter which has a separate transmitter and receiver, as shown in the drawing. In this case, the signal is transmitted through the fluid from one side of the pipe to the other and, of course, the speed of the fluid is detected by means of the changes presented by the signal. In this case, there is not enough solid matter in the fluid to reflect the signal back to the transmitter.
If the mud does not move, the signal has a minimum frequency offset. If the sludge flows, a frequency shift is produced as a function of the Doppler effect. It is considered that ultrasonic speed meters using ultrasound Doppler emissions are commonly used for fluid speed measurements. and such equipment is used here. The ultrasonic fluid speed detector 18 is typically constituted by an ultrasonic signal receiver which produces an output signal which takes a steady state value representative of the steady state speed. However, small variations in speed are also measured by the equipment and these variations are also indicated in the output signal. Consequently, the reference 20 designates a signal processing and amplification circuit connected to the detector 18. The detector 18 thus produces an output signal which can be described as having two parts, one of which is a value in direct current representative of the steady-state speed and the other representing incremental speed variations. The signal processing circuit simply removes the steady state speed value. For example, the speed can be between 3,800 l / m, which is represented by a signal of 10.0 V. If this is the case, the signal processing circuit supplies a voltage equal to the steady state voltage and which is of negative value, thereby reducing the output voltage to zero. Then, only the variations with respect to the value of steady state speed are produced at the output of the signal processing circuit 20.

Le circuit 20 de traitement des signaux comporte un amplificateur qui applique une valeur de mise à l'échelle d'une quantité arbitraire qui est ajustée a un niveau approprié quelconque. La valeur de mise à l'échelle se présente ainsi sous la forme d'une constante réglable. Le signal de sortie est représenté sur le dessin comme etant une constante multipliée par le signal représentant les variations de vitesse produites par la pompe à boue. Ce signal est appliqué à l'entrée d'un amplificateur différentiel 22. Un transducteur 24 de pressions transitoires est monté adjacent au transducteur 18. Le transducteur 24-de pressions transitoires est un transducteur qui ne répond qu'aux variations et non à la valeur absolue. Dans ce cas également, on peut considérer que la pression est formée dë deux composantes, l'une étant la valeur de régime permanent ou valeur stable et l'autre étant la valeur de bruit additive représentée par la valeur de pression incrémentielle indiquée sur le dessin. Par exemple, un transducteur de pression à extensomètre produit un signal de sortie contenant ces deux valeurs. Si l'on utilise un élément transducteur'constitué par un cristal de quartz, le signal de sortie qui est produit ne contient que les réponses aux transitoires. The signal processing circuit 20 includes an amplifier which applies a scaling value of an arbitrary amount which is adjusted to any suitable level. The scaling value is thus presented as an adjustable constant. The output signal is shown in the drawing as being a constant multiplied by the signal representing the speed variations produced by the slurry pump. This signal is applied to the input of a differential amplifier 22. A transducer 24 of transient pressures is mounted adjacent to the transducer 18. The transducer 24-of transient pressures is a transducer which responds only to variations and not to the value absolute. In this case also, it can be considered that the pressure is formed of two components, one being the steady state value or stable value and the other being the additive noise value represented by the incremental pressure value indicated on the drawing. . For example, an extensometer pressure transducer produces an output signal containing these two values. If a transducer element constituted by a quartz crystal is used, the output signal which is produced contains only the responses to the transients.

En d'autres termes, le signal de sortie est une fonction des variations de pression. Le signal de variation est'appliqué à l'autre borne d'entrée de l'amplificateur différentiel 22. In other words, the output signal is a function of the pressure variations. The variation signal is applied to the other input terminal of the differential amplifier 22.

L'amplificateur différentiel 22 reçoit deux signaux d'entrée et l'un de ces signaux est soustrait de l'autre. Le signal de sortie de l'am- plificateur 22 est, ainsi, donné par l'équation
(6) Sp KSV = signal d'entrée
Ce signal est appliqué à l'entrée d'un circuit 24 de décodage des signaux lequel est, à son tour, raccordé à un enregistreur 24 à bande à base de temps.The differential amplifier 22 receives two input signals and one of these signals is subtracted from the other. The output signal of the amplifier 22 is thus given by the equation
(6) Sp KSV = input signal
This signal is applied to the input of a signal decoding circuit 24 which is, in turn, connected to a time-based tape recorder 24.

Sur la figure unique du dessin, on a indiqué une première série de variations de pression et de vitesse engendrées par la pompe à boue. In the single figure of the drawing, a first series of pressure and speed variations caused by the mud pump has been indicated.

On a indiqué également une seconde série de variations de pression et de vitesse provenant de la source de signaux située au fond du trou de sondeet qui se propagent vers l'amont. La seconde série de variations de signal interagit avec les transducteurs pour former un signal de sortie cumulatif ou additif transmis à l'enregistreur 26. Inversement, on annule les variations produites par la pompe à boue en ramenant à zéro le signal de sortie de l'amplificateur différentiel. Considérons l'exemple suivant. On suppose que la pression est de 210 bars et que la vitesse est de 2.800 l/mn (en fait, le débit et la vitesse sont des valeurs différentes mais proportionnelles et, de ce fait, elles peuvent être mesurées l'une par l'autre et ne diffèrent l'une de l'autre que d'un facteur de proportionnalité).Admettons également que les variations produites par la pompe à boue peuvent atteindre jusqu'à dix pour cent (10%) de ces deux valeurs. On ajuste les signaux fournis à l'amplificateur différentiel 22 jusqu'à ce qu'on obtienne un signal de sortie nul.A second series of pressure and velocity variations from the signal source at the bottom of the borehole, which propagate upstream, have also been reported. The second series of signal variations interacts with the transducers to form a cumulative or additive output signal transmitted to the recorder 26. Conversely, the variations produced by the mud pump are canceled out by reducing the output signal of the differential amplifier. Consider the following example. It is assumed that the pressure is 210 bar and that the speed is 2,800 l / min (in fact, the flow and the speed are different but proportional values and, therefore, they can be measured one by the other and differ from each other only by a proportionality factor) Let us also admit that the variations produced by the slurry pump can reach up to ten percent (10%) of these two values. The signals supplied to the differential amplifier 22 are adjusted until a zero output signal is obtained.

En d'autres termes, on détecte les variations' de vitesse et de pression et on les compense l'une par l'autre et on obtient un signal de sortie nul.In other words, the variations in speed and pressure are detected and compensated for by each other and a zero output signal is obtained.

Admettons en outre, que les variations de vitesse et de pression produites par la source située au fond du puits sont très petites et ont une valeur qui est égale par exemple à un pour cent (1%) ou moins des valeurs stables. Ces signaux sont transmis au tuyau 12 et passent devant les transducteurs 18 et 24. Suppose further that the variations in speed and pressure produced by the source located at the bottom of the well are very small and have a value which is for example equal to one percent (1%) or less of the stable values. These signals are transmitted to the pipe 12 and pass in front of the transducers 18 and 24.

Dans ce cas, la variation de pression se traduit par une réduction de vitesse. Du fait du rapport de phase des deux tensions appliquées aux entrées de l'ami plificateur différentiel, les deux signaux sont alors ajoutés d'une manière additive et forment un signal de sortie qui est proportionnel à la variation engendrée au fond du trou de sonde.In this case, the pressure variation results in a speed reduction. Due to the phase ratio of the two voltages applied to the inputs of the differential amplifier, the two signals are then added in an additive manner and form an output signal which is proportional to the variation generated at the bottom of the borehole.

Grâce au procédé de la présente invention, les variations produites par la pompe à boue sont ramenées à zéro tandis que les variations produites par le dispositif de signalisation situé au fond du trou de sonde sont accrues. Ceci permet à 1 appareil de produire les signaux de sortie requis. Le signal de sortie qui est ainsi formé ne contient que la variable et ne contien- pas les parasites ou bruit de fond. Thanks to the method of the present invention, the variations produced by the mud pump are reduced to zero while the variations produced by the signaling device located at the bottom of the borehole are increased. This allows 1 device to produce the required output signals. The output signal which is thus formed contains only the variable and does not contain noise or background noise.

Le présent appareil produit un signal de sortie qui est fonction des valeurs transitoires et qui nsest pas fonction de la valeur stable. Ceci permets par conse- quint, à l'appareil de détecter de petits changements et de produire une amplification du circuit importante de ces petits changements. Le bruit engendré par la pompe a une amplitude bien plus grande; la présente invention réduit le bruit engendré en amont à une petite valeur, à l'intérieur de toute une gamme de valeurs, en agissant typiquement linéairement pour réduire le bruit à une valeur inférieure à celle du signal qui présente de l'intéret. Les impulsions de bruit produites par la pompe peuvent atteindre jusqu'à dix fois la valeur du signal qui présente de l'inté rêt et elles sont réduites par cet appareil à une valeur insignifiante.This device produces an output signal which is a function of the transient values and which is not a function of the stable value. This therefore allows the device to detect small changes and produce a large circuit amplification of these small changes. The noise generated by the pump has a much greater amplitude; the present invention reduces the noise generated upstream to a small value, within a whole range of values, by typically acting linearly to reduce the noise to a value lower than that of the signal which is of interest. The noise pulses produced by the pump can reach up to ten times the value of the signal of interest and are reduced by this device to an insignificant value.

Bien que la description qui précède se rapporte au mode de réalisation préféré, la portée de la présente demande est déterminée par les revendications annexées. Although the foregoing description relates to the preferred embodiment, the scope of the present application is determined by the appended claims.

Claims

1) Apparatus designed to be used in a drilling mud distribution circuit used for drilling an oil well, this circuit transporting mud discharged by a mud pump into a pipe, this pipe being connected to a train of drill pipes extending to a signaling device located at the bottom of the borehole from which signals propagate upwards in the column of mud contained in the drill string, this device being characterized in that it comprises means (16, 18, 20, 22, 24) for measuring and reducing to a minimum value the variations in the speed and the pressure of the mud stream produced by the mud pump and propagating in the mud column, these means producing an output signal which is representative of the variations generated by the apparatus situated at the bottom of the borehole.

2) Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a first device (24) for measuring the pressure variations in the mud column and a second device (16, 18) for measuring the speed variations in the column mud, the first and second devices both producing output signals, a third device (22) for adding weighted portions of the output signals from the first and second devices and for producing a sum at output, in that the noise of the slurry pump is accompanied by increases in pressure and speed which are added and weighted so as to cancel a specified interval of variations and in that the signals from the signaling device located at the bottom of the borehole are added and weighted so as to produce an additive increase.

3) Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises

a) a speed measuring device (16, 78) mounted so as to measure the speed of the sludge current in the sludge distribution circuit downstream of the slurry pump, device which produces an output signal formed of two components , one component being a stable value and another component being a variable value;

b) a signal processing circuit (20) connected to the speed measuring device and comprising means for canceling the stable component so that this circuit produces an output signal which contains only the variable component;

c) a device (24) for measuring the pressure dilations mounted so as to measure the pressure variations of the sludge stream flowing in the sludge distribution circuit, device which produces an output signal representative of the pressure variations sludge stream flowing in the sludge distribution circuit; and

a differential amplifier (22) connected to the signal processing means and to the device for measuring the variations in pressure to subtract from each other the signals representative of the variations in pressure and speed in order to produce an output signal, which is representative of the signals from the signaling device located at the bottom of the borehole.

4) Method for detecting pressure pulses emitted by measuring equipment operating during drilling, fixed in the vicinity of the lowest parts of the drill string, equipment which produces signals which propagate in the column of mud contained in the train rods, signals which are masked by pulses which come from noise sources located at other locations in the mud column and which propagate downstream, this process being characterized in that it consists

a) to measure the pressure variations.

a stream of mud flowing in the drill string;

b) measuring the variations in speed of the stream of mud flowing in the drill string;

c) adjusting the relative magnitudes of the variations in pressure and speed by multiplying them by proportionality factors; and

d) adding the measurements taken to scale in such a way that

1) the speed and pressure variations produced by the upstream noise sources are reduced to a minimum value; and

2) the variations in speed and pressure produced by the measuring equipment operating during drilling are reinforced by being added to each other.

5) Process according to claim 4, characterized in that it comprises the step which consists in measuring the absolute value of the variations and in subtracting the stable part.

6) Method according to claim 4, characterized in that the step of adjusting the variations comprises the step which consists in multiplying the value by a fixed proportionality factor