FR2669792A1 - Recepteur pour recevoir des informations de fond de puits transmises a la surface. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un récepteur destiné à recevoir des informations transmises du fond d'un puits à la surface à l'aide d'ondes électromagnétiques. Ce récepteur comporte une antenne réceptrice (11) destinée à recevoir un signal transmis à partir du fond du puits; un détecteur de bruit (28) destiné à détecter un courant de bruit reçu par l'antenne réceptrice; et un éliminateur de bruit (19) destiné à éliminer des composantes de bruit reçues par ladite antenne réceptrice, en comparant un signal de sortie provenant de cette dernière et un signal de sortie dudit détecteur de bruit, afin d'améliorer le rapport signal/bruit d'un signal de réception.

Description

Récepteur pour recevoir des informations de fond de puits transmises à la

surface La présente invention concerne un récepteur permettant d'améliorer le rapport signal/bruit (S/N) d'un signal de réception, et notamment une antenne réceptrice pour une onde électromagnétique ultra longue servant à transmettre des informations de fond de puits à la

surface, lors du forage de puits de pétrole ou de puits de gaz.

Lors du forage d'un puits de pétrole ou d'un puits de gaz, il est essentiel d'obtenir des informations de fond de puits concernant des caractéristiques géologiques ou des informations telles que la température et la pression de fond Il existe plusieurs méthodes conventionnelles pour mesurer ces informations L'une de ces méthodes consiste, en plaçant un instrument de diagraphie de puits dans le sol, à effectuer des mesures à partir de la partie supérieure du puits foré, après avoir remonté une tige de forage à la surface Une autre méthode consiste à mesurer des constituants d'un fluide de forage appelé "boue,, amené, pendant le forage, à circuler entre le fond du puits et la surface par l'intermédiaire d'une tige de forage, méthode qui porte le nom de

méthode de diagraphie de boue.

Cependant, il faut beaucoup de temps pour mesurer des informations de fond de puits à l'aide de ces méthodes, et la mesure en temps réel des informations de fond de puits est par conséquent impossible c'est pourquoi, il a été étudié récemment une technique de mesure dite mesure en cours de forage (MWD) ayant pour but la mesure en temps réel, et diverses méthodes ont été proposées Une technique utilisant une onde électromagnétique a tout particulièrement attiré l'attention. La Figure 1 montre, à titre d'exemple, un agencement d'un récepteur conventionnel décrit dans un article américain de référence intitulé "Rapport sur l'état de la technique: Technologie MWD" publié dans le PETROLEUH ENGINEER International d'octobre 1988 Sur cette

figure, une tour de forage 2 est construite sur le sol 1 Juste au-

dessous de la tour de forage 2, un puits de pétrole 3 est réalisé par forage Près de la partie supérieure du puits de pétrole 3, il est prévu un tube de cuvelage 4 réalisé en acier afin d'empêcher la paroi du puits de pétrole de s'effondrer Il est en outre prévu une tige de forage 5 qui s'étend dans le tube de cuvelage 4 et fait saillie hors de celui-ci Une masse-tige 7 est fixée au bout de la tige de forage 5 par l'intermédiaire d'un manchon isolant 6 Au niveau de la partie supérieure de la tige de forage 5, en surface, il est prévu un obturateur anti-éruption 5 a Un trépan 8 destiné au forage est monté au bout de la masse-tige 7 Le sol 1 est ainsi foré grâce à l'entraînement en rotation de la tige de forage 5 à l'aide d'un moteur électrique 14 par l'intermédiaire de chaînes ou d'engrenages Dans la masse-tige 7, est incorporé un émetteur 9 destiné à transmettre des informations de fond de puits à la surface L'émetteur détecte des informations de fond de puits, telles que la température et la pression, et les convertit en signaux électriques pour les transmettre sous la forme de signaux modulés Des bornes de sortie émettrices de l'émetteur 9 sont respectivement raccordées à la tige de forage 5 et à la masse-tige 7 qui sont reliées entre elles par l'intermédiaire du manchon isolant 6 La tige de forage 5 et la masse-tige 7 servent ainsi d'antenne émettrice dipôle pour transmettre à la surface une onde

électromagnétique ultra longue modulée.

D'autre part, au niveau d'une partie proche de la tour de forage 2, il est prévu une antenne réceptrice 11 du type dipôle destinée à détecter l'onde électromagnétique ultra longue transmise à partir du fond du puits L'une des bornes de l'antenne réceptrice 11 est reliée électriquement au tube de cuvelage 4, à une conduite montante ou à l'obturateur anti-éruption 5 a tandis que l'autre est formée d'une électrode 10 enterrée dans le sol L'onde électromagnétique ultra longue est ainsi reçue par l'antenne Un signal reçu par l'antenne réceptrice 11 est transmis en entrée à un amplificateur 12, le signal amplifié étant transmis en entrée à une unité de traitement de signal 13 permettant d'obtenir des informations de fond de puits grâce à un décodage du signal Comme onde électromagnétique ultra longue, une onde ayant une fréquence de l'ordre de dizaines d'hertz est utilisée selon la couche,

la géologie et la profondeur.

Un courant i 5 indiqué en traits pleins sur la figure circule à travers la tige de forage 5 et le sol, lorsqu'une onde électromagnétique est transmise dans le sol par l'émetteur 9 E représente ici des courbes équipotentielles définies par le courant is L'antenne réceptrice 11 détecte la différence de potentiel Le signal détecté est amplifié par l'amplificateur 12 et identifié par l'unité de traitement de signal 13

comme étant une information de fond de puits.

La tige de forage 5 est entraînée en rotation directement par le moteur électrique 14, afin que la tour de forage 2 fasse tourner le trépan 8 pour forer Lorsque le moteur électrique 14 tourne, des courants vagabonds i i, in 2 et in 3 circulent par l'intermédiaire de capacités parasites C 1, C 2 et C 3 entre des lignes conductrices et le sol, comme illustré sur la Figure 2, ou entre un bobinage du moteur électrique 14 et la tour de forage 2 Les courants vagabonds passent dans le sol 1 par l'intermédiaire de la tige de forage 5, de l'eau boueuse 15 indiquée par des lignes obliques sur la Figure 6, et le tube de cuvelage 4, comme indiqué par les traits discontinus in sur la Figure 1 Ces courants créent par conséquent une interférence avec le signal de transmission i 5 et diminuent le rapport signal/bruit du signal de transmission in Le

courant in est appelé courant de bruit.

Du fait que le récepteur conventionnel est conçu comme il a été décrit précédemment, des courants vagabonds s'échappent lorsque des machines électriques (notamment le moteur électrique) installées sur le plancher de la tour de forage, fonctionnent Ces courants créent une interférence avec un signal reçu par l'antenne par l'intermédiaire du sol, de sorte que le rapport signal/bruit du signal reçu à partir du sol diminue Ceci pose des problèmes en ce sens que des informations transmises à partir d'endroits profonds sont brouillées, et que la

fiabilité des informations diminue.

On connaît, par ailleurs, comme éliminateur de bruit destiné à éliminer des bruits mêlés à un signal transmis en entrée à un récepteur

de ce type, un éliminateur de bruit utilisant un filtre adaptable.

La Figure 3 est un schéma-bloc illustrant un éliminateur de bruit conventionnel qui utilise un filtre adaptable parallèle décrit par B Windrow et consorts dans un article intitulé "filtres adaptables et réseaux neuraux pour la reconnaissance de formes adaptables", de la publication Nikkei Electronics, 1988 9, 5 (No 455), pages 201 à 218 Sur cette figure, le numéro de référence 31 désigne un filtre adaptable et le numéro de référence 32 un soustracteur Le filtre adaptable 31 reçoit, comme signal de référence, un signal de source de bruit n'(n) qui présente une grande corrélation avec un bruit n(n) mêlé à un signal d'entrée principal S(n), ajuste ses propres caractéristiques de filtrage sur la base d'un signal de sortie e(n) du soustracteur 32, afin de supprimer le bruit n(n) mêlé au signal d'entrée principal S(n), et fournit au soustracteur 32 un signal n(n) Le soustracteur 32 soustrait du signal d'entrée principal S(n) + n(n) qui comprend le bruit n(n) le

signal de sortie Èn(n) du filtre adaptable 31.

Le fonctionnement de cet éliminateur de bruit va être expliqué dans la partie qui suit. Un signal S(n) auquel est mêlé un bruit n(n) est transmis en entrée au soustracteur 32, comme entrée principale dans l'éliminateur de bruit D'autre part, un signal de source de bruit n'(n) ayant une forte corrélation avec le bruit n(n) est transmis en entrée comme signal de référence au filtre adaptable 31 Le filtre adaptable 32 convertit, en ajustant ses caractéristiques de filtrage, comme il sera expliqué ultérieurement, le signal de source de bruit n'(n) en un signal n(n) qui est soustrait par le soustracteur 32 du signal d'entrée principal S(n) + n(n) comprenant le bruit n(n) Le filtre adaptable 31 ajuste ses caractéristiques fréquentielles de filtrage de façon à réduire au minimum un carré moyen <e 2 (n)> sur la base d'un résultat de soustraction e(n) du soustracteur 32 Par conséquent, la relation entrée/sortie du filtre adaptable 31 est ajustée en permanence de telle manière que le filtre fournit en sortie une forme d'onde estimée optimale nfn) égale au bruit n(n) mêlé au signal d'entrée principal S(n), lorsque le signal de source de bruit n'(n) est introduit en entrée comme signal de référence Les caractéristiques de filtrage sont ajustées conformément à l'algorithme suivant. Le résultat e(n) de la soustraction peut être exprimé par l'équation suivante (n) = S (n) + n(n) N (n) Dans ce cas, le carré moyen de la soustraction devient 2 N (n) 2 > <s (n)> = <lS(n) + n(n) l = < 52 (n)> + <S(n) {n(n) n(n)}> + < {n(n) n(n)} 2 > ( 1) En général, il n'y a pas de corrélation entre un signal et un bruit et, par conséquent, l'approximation suivante s'applique: <S(n) {n(n) n(n)}> = O Ainsi, l'équation ( 1) peut être réécrite sous la forme de

22 2 ( 2)

<s 2 (n)> = < 52 (n)> + <{n(n) R(n)}> ( 2) L'équation ( 2) montre que le fait de faire varier n' (n) afin que le carré moyen <e(n)> adopte une valeur minimale, est sans effet sur le

carré moyen du signal De plus, lorsque <e 2 (n)> est minimal, <{n(n) -

n(n)} 2 > est minimal, et n(n) devient une approximation optimale de n(n).

e(n) devient par conséquent une approximation de s(n).

Un éliminateur de bruit conventionnel utilisant un filtre adaptable est conçu comme il a été décrit précédemment et élimine des bruits en relation avec un signal de source de bruit unique cependant, lorsque des bruits produits par plusieurs sources de bruit sont mêlés à un signal, il n'est pas possible de réaliser une suppression de bruit

suffisante, d'o une augmentation des bruits résiduels.

La présente invention a donc pour but de résoudre les problèmes ci- dessus de,l'art antérieur Ceci pourrait se faire en augmentant une puissance de transmission de l'émetteur Cependant, une augmentation de la puissance de transmission est impossible dans la pratique, car elle entraîne une augmentation des dimensions de l'émetteur ce qui empêche d'installer celui-ci dans la tige de forage C'est pourquoi, la présente invention atteint le but qu'elle s'est fixé en améliorant le rapport signal/bruit d'un signal reçu, afin d'améliorer la fiabilité

d'informations relatives au sol.

La présente invention a pour autre but de supprimer les problèmes cidessus en proposant un récepteur comportant un éliminateur de bruit qui utilise des filtres adaptables, capable de réaliser une élimination de bruit et une atténuation de bruits résiduels suffisantes, même lorsque des bruits produits par plusieurs sources de bruit sont

mêlés à un signal.

Selon l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un récepteur destiné à recevoir des informations transmises du fond d'un puits à la surface à l'aide d'ondes électromagnétiques, comportant une antenne réceptrice destinée à recevoir un signal transmis à partir du fond de puits; un détecteur de bruit destiné à détecter un courant de 1 S bruit reçu par l'antenne réceptrice; et un éliminateur de bruit destiné à éliminer des composantes de bruit reçues par ladite antenne réceptrice, en comparant un signal de sortie provenant de cette dernière et un signal

de sortie dudit détecteur de bruit.

Ici, l'éliminateur de bruit peut être un éliminateur de bruit utilisant des filtres adaptables parallèles comportant une série de filtres adaptables disposés d'une manière parallèle; un additionneur destiné à additionner des signaux de sortie de la série de filtres adaptables; et un soustracteur destiné à soustraire d'un signal d'entrée

principal un signal de sortie de l'additionneur.

Grâce au récepteur de la présente invention, des bruits passant dans l'antenne réceptrice sont détectés par le détecteur de courant de bruit, et les bruits qui perturbent un signal de transmission sont éliminés à l'aide du signal détecté Il est ainsi possible d'obtenir un signal de transmission ayant un rapport signal/bruit élevé, ce qui permet

un décodage très fiable du signal de transmission.

un éliminateur de bruit utilisant des filtres adaptables parallèles de la présente invention comporte une série de filtres adaptables disposés d'une manière parallèle, et l'additionneur destiné à additionner des signaux de sortie des filtres adaptables Il est ainsi possible d'éliminer des bruits produits par plusieurs sources de bruits

et d'atténuer des bruits résiduels.

Ces buts, avantages et caractéristiques, et bien d'autres, de

la présente invention ressortiront plus clairement de la description

détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est un schéma-bloc montrant un agencement d'un récepteur conventionnel; la Figure 2 est un diagramme destiné à expliquer des passages d'un courant vagabond (courant de bruit) d'un circuit d'entraînement et de lignes conductrices d'un moteur dans le sol par l'intermédiaire de capacités parasites; la Figure 3 est un schéma-bloc montrant un éliminateur de bruit conventionnel utilisant un filtre adaptable; la Figure 4 est un schéma-bloc montant un agencement d'un mode de réalisation préféré d'un récepteur selon la présente invention; les Figures 5, 6, 7 et 8 sont des schéma-blocs montrant des agencements proposés à titre de variante du mode de réalisation préféré du récepteur selon l'invention; la Figure 9 est un schéma-bloc montrant un premier mode de réalisation d'un éliminateur de bruit utilisant des filtres adaptables parallèles selon la présente invention; la Figure 10 est un schéma-bloc illustrant un agencement d'un éliminateur de bruit utilisant comme filtres adaptables des filtres adaptables du type à réponse finie à une impulsion (FIR); et la Figure 11 est un schéma-bloc montrant un second mode de

réalisation d'un éliminateur de bruit selon la présente invention.

En référence aux Figures 4 à 11, et notamment à la Figure 4 qui illustre un agencement d'un mode de réalisation préféré du récepteur de la présente invention, les mêmes numéros de référence désignent des parties identiques ou semblables à celles de l'appareil conventionnel de

la Figure 1, et qui ne seront donc pas décrites à nouveau ici.

Sur cette figure, le numéro de référence 16 désigne une bobine toroldale destinée à détecter un courant circulant à travers un tube de cuvelage 4 Le numéro de référence 17 désigne un noyau sur lequel la bobine toroldale 16 est enroulée Le numéro de référence 18 désigne un amplificateur destiné à amplifier un signal de sortie de la bobine toroldale 16 Le numéro de référence 28 désigne un détecteur de bruit formé de la bobine toroidale 16 et de l'amplificateur 18 Le numéro de référence 20 désigne un organe d'ajustement servant à ajuster des caractéristiques d'amplitude et de phase d'un signal de sortie de l'amplificateur 18 Le numéro de référence 21 désigne un organe d'ajustement servant à ajuster des caractéristiques d'amplitude et de phase d'un signal de sortie d'un amplificateur 12 Le numéro de référence 22 désigne un additionneur et un soustracteur servant à éliminer d'une sortie de l'organe d'ajustement 21 une composante de sortie de l'organe d'ajustement 20 Le numéro de référence 19 désigne un éliminateur de bruit comportant les organes d'ajustement 20 et 21, ainsi que

l'additionneur et le soustracteur 22.

Dans la partie qui suit, le fonctionnement du dispositif ci-

dessus va être décrit Une méthode de transmission et un fonctionnement d'une onde électromagnétique ainsi qu'une méthode de forage d'un puits à l'aide d'une tour de forage 2 sont ici identiques à ceux utilisés dans la technique conventionnelle et ne feront donc pas l'objet d'une nouvelle

description.

L'objet de la présente invention, c'est-à-dire un système d'antenne réceptrice ainsi que des moyens d'élimination de bruit en vue d'annuler les effets de bruits in dus à la tour de forage 2, va

maintenant être décrit.

comme il a été décrit en ce qui concerne le fonctionnement conventionnel, lors de la réception d'un signal de transmission à partir du fond d'un puits pendant un forage, une partie ini d'un courant de bruit i.2 dû à des machines électriques de la tour de forage 2 s'échappe d'une tige de forage 5 dans le sol par l'intermédiaire d'une boue 15 et du tube de cuvelage 4, comme le montre la Figure 4 Le courant ini passe ensuite

dans l'antenne réceptrice 11.

D'autre part, une partie i,1 du signal de transmission i O se transmet à la tige de forage 5 et au sol 1, et atteint la surface du sol o l'antenne réceptrice est placée Le reste i 2 du signal i O se propage dans la partie supérieure de la tige de forage 5 qui fait saillie depuis la surface du sol, pour atteindre un plancher de la tour de forage sur

lequel un moteur électrique 14 est installé.

Dans ce cas, en supposant que la fréquence du signal de transmission i O est égale à f et que la bande de fréquence du courant de bruit est f 2 f 1 = Af, la relation de ces fréquences peut être exprimée de la manière suivante f < f < f ( 3) i O 2 comme on peut le voir, la fréquence du signal de transmission est comprise dans la bande de bruit f 1 f 2 Un filtre conventionnel est

par conséquent incapable d'éliminer les bruits.

C'est pourquoi, les composantes de bruit du signal de transmission sont détectées par un moyen autre que l'antenne réceptrice 11 destinée à recevoir celui-ci Les composantes de bruit détectées sont soustraites du signal de transmission, pour ainsi être éliminées, en vue d'obtenir ledit signal de transmission Le principe de cette méthode sera décrit plus loin En vue de simplifier l'explication, les signaux sont

exprimés sous la forme de grandeurs scalaires.

Dans la surface du sol, le signal de transmission i 1 et le courant de bruit i 1 circulent dans le même sens par rapport à l'antenne réceptrice Ces signaux i,1 et i,1 sont par conséquent de même phase Le signal reçu par l'antenne réceptrice 11, c'est-à-dire la sortie de l'amplificateur 12, peut donc être exprimé sous la forme de l'équation suivante: e =a il(i si+ in) ( 4) dans laquelle ai, est un coefficient de conversion courant/tension de

l'amplificateur 12.

D'autre part, les courants i,2 et i 42 passant à travers la tige de forage 5 circulent dans des sens opposés au niveau de l'endroit o la bobine toroidale 16 est disposée Par conséquent, le courant détecté par la bobine toroïdale 16, c'est-à-dire la sortie de l'amplificateur 18, peut être exprimé sous la forme de l'équation suivante: e =a ( 5) e 16 = a 16 (is 2 in 2) dans laquelle a 16 est un coefficient de conversion courant/tension de l'amplificateur 18 Les amplitudes des courants de bruit inlet i 2 sont ajustées par les organes d'ajustement 20 et 21 de manière à satisfaire la relation suivante: k inl = in 2 ( 6) ni N 2 La sortie de l'additionneur et du soustracteur 22 peut alors être exprimée comme suit: e O = ell + e 16 e O = k all(isl + inl) + a 16 (is 2 2 (n 2) e O = k all i + a 16 is 2 ( 9) L'équation ( 9) est dérivée de l'équation ( 6) (k in = in 2) et all = a 16, et montre que les composantes du courant de bruit in sont

éliminées de la sortie de l'additionneur et du soustracteur 22.

L'élimination du bruit permet d'améliorer le rapport signal/bruit du signal de transmission, pour ainsi améliorer la fiabilité de décodage du

décodeur 13.

Par ailleurs, bien que, dans ce mode de réalisation, la bobine toroidale 16 soit disposée au niveau d'une tête de puits au-dessous de la tour de forage, elle peut être disposée à d'autres endroits La bobine toroïdale 16 peut par exemple, comme illustré sur la Figure 5 qui représente une variante du mode de réalisation préféré de l'invention, être placée sur le plancher de la tour sur lequel le moteur électrique 14 est installé, afin de détecter le courant de bruit qui circule à

travers la tige de forage 5.

D'autre part, comme on peut le voir sur la Figure 6 qui représente une autre variante du mode de réalisation préféré de l'invention, il est possible de détecter un courant de dérivation ino du il courant qui circule à travers le tube de cuvelage 4 à l'aide d'un fil conducteur 23 raccordé à ce dernier, en enterrant une tige de prise de terre 24 dans le sol et en reliant au fil conducteur 23 une sonde de courant (transformateur de courant) 25 Un traitement d'élimination de bruit semblable à celui du mode de réalisation précédent permet

d'éliminer les bruits.

De plus, comme illustré sur la Figure 7 qui représente une variante supplémentaire du mode de réalisation de l'invention, il est possible de détecter un courant de bruit aux fins d'élimination de bruits, en mesurant un courant i 3 circulant à travers une ligne de terre 26 destinée à éviter un choc électrique dans la tour de forage 2, au lieu

de mesurer le courant qui circule à travers le fil conducteur 23.

Il est également possible d'obtenir un signal aux fins d'élimination de bruit en mesurant, comme source de bruit, une fluctuation d'un courant de charge du moteur, ou une fluctuation d'un courant de sortie d'un générateur à l'aide d'une sonde de courant 25, ou

en additionnant l'ensemble des signaux de courant.

En outre, bien que dans ce mode de réalisation, les organes d'ajustement 20 et 21 de l'éliminateur de bruit 19 n'aient qu'une fonction d'ajustement de niveau des signaux d'entrée e 1 l et el, ils peuvent aussi avoir une fonction d'ajustement de phase pour annuler la

différence de phase des deux signaux d'entrée.

Enfin, deux formes d'ondes obtenues en sortie à partir des organes d'ajustement 20 et 21 perdent leur corrélation en temps réel, lorsque les caractéristiques de transmission des deux signaux détectés par l'antenne réceptrice 11 et la bobine toroldale 16 diffèrent entre elles En conséquence, les fonctions d'ajustement de niveau et de phase ne suffisent pas à éliminer les bruits Dans ce cas, des effets similaires peuvent être obtenus par la méthode suivante qui consiste en premier lieu à faire passer les signaux de sortie des organes d'ajustement 20 et 21 à travers des filtres de manière à les soumettre à une limitation de bande, pour ensuite obtenir la différence entre les deux, et en second lieu à adapter les caractéristiques de transmission des deux signaux e 11 et e 16 d'un filtre adaptable 27 illustré sur la

Figure 8, en vue de l'élimination des bruits.

Dans la description précédente, les courants de bruit servant

à l'élimination des bruits sont obtenus grâce à une détection d'un courant circulant à travers la tige de forage, ou d'un courant circulant

à travers la ligne de terre destinée à éviter un choc électrique.

Cependant, ces courants qui circulent à travers la tige de forage ou la

ligne de terre comportent parfois des composantes de bruit différentes.

En outre, des courants de bruit comportant d'autres composantes de bruit peuvent dans certains cas être détectés Dans ces cas là, il ne suffit pas d'annuler les bruits par rapport à un seul courant de bruit, car cette méthode ne permet pas d'éliminer plusieurs composantes de bruit, ce qui ne permet par conséquent d'obtenir qu'un effet insuffisant pour

atténuer des bruits résiduels.

Pour résoudre ce problème, il est proposé un éliminateur de bruit, qui comporte plusieurs convertisseurs analogique/numérique, plusieurs filtres adaptables disposés d'une manière parallèle et plusieurs soustracteurs, afin d'éliminer diverses composantes de bruit

à l'aide de plusieurs bruits de référence.

La Figure 9 illustre un premier mode de réalisation d'un éliminateur de bruit utilisant plusieurs filtres adaptables parallèles, à titre d'exemple de l'éliminateur de bruit indiqué sur la Figure 8 Sur la Figure 9, les muméros de référence 31 (j = i, 2, k) désignent des filtres adaptables, le numéro de référence 32 désigne un soustracteur et

le numéro de référence 33 un additionneur La Figure 10 est un schéma-

bloc illustrant un cas dans lequel des filtres adaptables du type à réponse finie à une impulsion (FIR) sont utilisés comme filtres adaptables 31, sur cette figure, les numéros de référence 31; 1 désignent des circuits de temporisation L-1 qui possèdent un temps de temporisation t prédéterminé, les numéros de référence 31 J 2 désignent des multiplicateurs qui multiplient respectivement leur entrée par un coefficient variable hj,(n) (m = 1, 2, k), le numéro de référence 31 j,3 désigne un additionneur qui additionne les sorties de tous les multiplicateurs 31 lj et le numéro de référence 31 j,4 désigne un organe de contrôle de coefficients destiné à contrôler les coefficients variables. Le fonctionnement de l'éliminateur de bruit doté de la structure

ci-dessus va être décrit ci-après, en référence à la Figure 9.

Supposons un signal d'entrée principal exprimé sous la forme de S(n), des bruits mêlés au signal d'entrée principal S(n) exprimés sous la forme de nj(n) (j = 1, 2, k), et des entrées de référence correspondant à des signaux de source de bruit n'j(n) ayant une forte corrélation avec les bruits nj(n) mêlés au signal d'entrée principal S(n) Les entrées de référence sont respectivement délivrées aux filtres adaptables 31 j respectifs, et les signaux de sortie des filtres adaptables 31 j sont additionnés par,l'additionneur 33 La somme totale obtenue à la sortie de l'additionneur 33 est ensuite soustraite par le soustracteur 32 du signal d'entrée principal auquel les bruits sont

mêlés.

Les filtres adaptables 31; obtiennent un carré moyen <e 2 (n)> sur la base du résultat de soustraction e(n), et ajustent leurs

caractéristiques de filtrage afin de réduire le carré moyen au minimum.

Par conséquent, lorsque les signaux de source de bruit n'j(n) sont introduits sous la forme de signaux de référence, les filtres adaptables 31 j sont en mesure d'émettre en sortie des formes d'ondes approximatives nj(n) (j= 1, k) des bruits N 1 (n) mêlés au signal d'entrée principal Les bruits nj(n) mêlés au signal d'entrée principal sont ainsi annulés par les formes d'ondes approximatives nj(n) de sorte qu'un résultat de

soustraction e(n) est approchant du signal S(n).

Les caractéristiques des filtres adaptables sont ajustées

conformément à l'algorithme suivant.

Tout d'abord, le résultat de soustraction e (n) peut être exprimé par l'équation suivante: s(n) (n) n) +(n) n) + ( + nk(n) nl(n) nk (k) Le carré moyen du résultat de soustraction est le suivant: <E 2 (n)> = <lS(n) + nl(n) + ''' + nk(n) _ nl(n) nk(n)l > ( 10) Ici, étant donné que le signal d'entrée principal et les bruits n'ont aucune corrélation, et que les bruits proprement dits n'ont aucune corrélation on obtient l'approximation suivante: <S(n) nj(n)> (j = 1, k) = O <ni(n) *n (n)> (i = lk 1, k =, k i i) = O <ni(n) N (n)> (i = 1, k, Q = 1, kt i # i) = O A partir de ces approximations, l'équation ( 3) peut être fo-mtlle Dar a D Droximationcomme suit:

1022 N >

< 10 (n)> = < 52 (n)> + <{nl(n) nl(n)} 2 > + + <{nk(n) k(n)} > ( 11) L'équation ( 11) montre que même lorsque l'on fait varier nj(n) <j = 1, k)> pour que le carré moyen <e 2 (n)> devienne minimal, le carré moyen du signal n'est pas affecté De plus, lorsque le carré moyen <e 2 (n)> a une valeur minimale, le second terme et les termes suivants du côté droit de l'équation ( 11), c'est-à- dire les termes <{n(n) N (n)} 2 > + + <{nk(n) nk(n)}> adoptent une valeur minimale, et e(n) devient une approximation optimale

de S(n).

Dans la partie qui suit, le fonctionnement des filtres adaptables va être décrit en référence à un agencement utilisant, comme filtres adaptables 31;, les filtres adaptables du type à réponse finie à

une impulsion (FIR) représentés sur la Figure 10.

Des entrées respectives des filtres adaptables 31 j sont différées séquentiellement d'un temps z à l'aide des circuits de temporisation L 1 montés en cascade 31 j' l Les résultats différés sont ensuite multipliés par les coefficients hj,m(n) (m = 1, L), et la somme totale de ceux-ci est obtenue par l'additionneur 31, 3 ' Par conséquent, lorsque n'j(n) est introduit en entrée dans les filtres adaptables 31, il est possible d'obtenir la sortie exprimée par l'équation suivante n.(n) = Z h m(n) n' {n (m 1)T}

JI 1 J J

3 m=l J D'autre part, l'organe de contrôle de coefficients 31,4, qui reçoit le résultat de soustraction e(n), génère séquentiellement les coefficients hj= (n) (m = 1, k) afin de réduire au minimum le carré

moyen <e(n" conformément à un algorithme adaptable décrit ci-après.

L'algorithme adaptable proposé par B Windrow et consorts est appelé méthode des moindres carrés (LMS) Selon cette méthode, les coefficients hj,=(n) qui réduisent au minimum la valeur <e(n)> sont mis à jour conformément à l'équation suivante à l'aide des signaux de source de bruit n',(n) et du résultat de soustraction e(n) h M(n+ 1 = h m(n) +Il* (n) n' (n) ( 12) dans laquelle p est un nombre réel fixé arbitrairement qui définit le pas

de progression de la mise à jour.

Par ailleurs, dans le mode de réalisation ci-dessus, bien que les sorties des filtres adaptables 31; soient additionnées par l'additionneur 33, il est possible d'utiliser un additionneur pondérateur illustré sur la Figure 11, à la place de l'additionneur 33 Des coefficients de pondération de l'additionneur pondérateur 35 peuvent en

outre être contrôlés automatiquement à l'aide d'un algorithme adaptable.

Bien que la description précédente ait porté sur des modes de

réalisation préférés de la présente invention, il est bien entendu que celle-ci ne se limite pas aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter des modifications et variantes, sans pour autant sortir du cadre

de l'invention.

si, par exemple, dans le mode de réalisation ci-dessus, des filtres adaptables du type à réponse finie à une impulsion (FIR) sont employés, il est toutefois possible d'utiliser des filtres à réponse infinie à une impulsion (IIR) D'autre part, bien que le mode de réalisation précédent utilise la méthode des moindres carrés (Lm S) proposée par B Windrow comme algorithme adaptable, il est possible d'utiliser d'autres algorithmes adaptables, tels qu'une méthode d'autoapprentissage pour l'identification du système ou une méthode des

moindres carrés récurrents (RLS).

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Récepteur destiné à recevoir des informations transmises du fond d'un puits à la surface à l'aide d'ondes électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comporte une antenne réceptrice ( 11) destinée à recevoir un signal transmis à partir du fond du puits; un détecteur de bruit ( 28) destiné à détecter un courant de bruit reçu par l'antenne réceptrice; et un éliminateur de bruit ( 19) destiné à éliminer des composantes de bruit reçues par ladite antenne réceptrice, en comparant un signal de sortie provenant de cette dernière et un signal de sortie

dudit détecteur de bruit.

2 Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne réceptrice ( 11) a l'une de ses bornes reliée électriquement à l'un des éléments d'un groupe comprenant un tube de cuvelage ( 4), une conduite montante et un obturateur anti-éruption, afin de définir une électrode, ou formée d'une électrode enterrée dans le sol ( 1) près d'un puits, tandis que son autre borne est formée d'une électrode ( 10) enterrée ( 10) dans le sol en étant espacée d'une distance

prédéterminée par rapport au puits.

3 Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de bruit ( 28) a pour fonction de mesurer un courant électrique, et mesure l'un des courants circulant à travers le tube de cuvelage ( 4), la conduite montante et une tige de forage ( 5), ou un courant circulant à travers une ligne de terre ( 26) d'une tour de forage ( 2), un courant de charge d'un équipement électrique installé dans la tour de forage ( 2)

ou un courant de sortie d'un générateur.

4 Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de bruit ( 28) destiné à détecter le courant circulant à travers le tube de cuvelage ( 4) ou la conduite montante, comporte une bobine

toroldale ( 16) et un amplificateur ( 18).

5 Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de bruit ( 28) destiné à détecter le courant circulant à travers le tube de cuvelage ( 4) ou la conduite montante, détecte un courant qui circule à travers un câble ( 23) dont l'une des extrémités est reliée au tube de cuvelage ou à la conduite montante, et dont l'autre extrémité est

enterrée dans le sol ( 1).

6 Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltéliminateur de bruit ( 19) comporte un filtre ( 27) destiné à limiter une bande de fréquence d'un signal de sortie de l'antenne réceptrice et du détecteur de bruit, et un organe d'ajustement ( 20, 21) destiné à ajuster

une amplitude et une phase du signal de sortie.

7 Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éliminateur de bruit ( 19) comporte plusieurs convertisseurs analogique/numérique, plusieurs filtres adaptables ( 31 j) et plusieurs

soustracteurs ( 32).

8 Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éliminateur de bruit ( 19) est un éliminateur de bruit utilisant des filtres adaptables parallèles, comportant une série de filtres adaptables ( 31 j) disposés d'une manière parallèle; un additionneur ( 33) destiné à additionner des signaux de sortie de la série de filtres adaptables; et un soustracteur ( 32) destiné à soustraire d'un signal d'entrée principal

s(n) un signal de sortie de l'additionneur.

9 Récepteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des filtres la série de filtres adaptables ( 31 j) est un filtre

adaptable du type à réponse finie à une impulsion (FIR).

Récepteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des filtres de la série de filtres adaptables ( 31 j) est un filtre

adaptable du type à réponse infinie à une impulsion (IIR).

11 Récepteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que

l'additionneur est un additionneur pondérateur ( 35).

12 Récepteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des filtres de la série de filtres adaptables ( 31 j) utilise comme algorithme l'une des méthodes du groupe comprenant une méthode des moindres carrés (LMS), une méthode dautoapprentissage pour une identification du système, et une méthode des moindres carrés récurrents

(RLS).