FR2851008A1 - Systeme de telemetrie de fond de puits utilisant la modulation discrete multi-tonalite avec annulation adaptative de bruit - Google Patents
Systeme de telemetrie de fond de puits utilisant la modulation discrete multi-tonalite avec annulation adaptative de bruit Download PDFInfo
- Publication number
- FR2851008A1 FR2851008A1 FR0401070A FR0401070A FR2851008A1 FR 2851008 A1 FR2851008 A1 FR 2851008A1 FR 0401070 A FR0401070 A FR 0401070A FR 0401070 A FR0401070 A FR 0401070A FR 2851008 A1 FR2851008 A1 FR 2851008A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- noise
- signal
- telemetry system
- time domain
- downhole
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 52
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 26
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011423 initialization method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V11/00—Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
- G01V11/002—Details, e.g. power supply systems for logging instruments, transmitting or recording data, specially adapted for well logging, also if the prospecting method is irrelevant
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Procédé et système de télémesure pour fond de puits utilisant une modulation multi-porteuses discrète et un filtrage adaptatif. Ce système comprend un émetteur de fond de puits (116) et un câble (108) le couplant à un récepteur de surface (158). Ce procédé consiste à recevoir un signal dans le domaine temporel transportant des informations à des fréquences spécifiques, et à filmer de manière adaptative, au moins une partie du bruit dudit signal. Ce procédé permet également de retarder ledit signal d'un certain temps pour former un signal retardé, et à filtrer de manière adaptative, au moins une partie du bruit périodique dudit signal en utilisant ledit signal retardé. Ce procédé permet également de recevoir un signal de référence émis par un ou plusieurs détecteurs recevant une indication sur une composante du bruit, et à filtrer de manière adaptative, au moins une partie de chaque composante du bruit dudit signal en utilisant au moins le signal de référence émis par l'un des détecteurs.
Description
Contexte
Domaine de l'invention La présente invention a trait à, de manière générale, à la télécommunication de données numériques à grande 5 vitesse. Plus précisément, cette invention a trait à un système de télécommunication à grande vitesse permettant de transférer des données de télémesure entre des détecteurs de fond de puits et une installation de surface, en utilisant une modulation multi-porteuses discrète tout en 10 éliminant le bruit présent dans le signal de données de télémesure au moyen d'un filtrage adaptatif.
Description de la technique apparentée
Les opérations modernes de production et de forage de 15 pétrole nécessitent une grande quantité d'informations sur les paramètres et les conditions en fond de puits. De telles informations comprennent généralement les caractéristiques des formations géologiques traversées par le trou de forage, ainsi que des données concernant les 20 dimensions et la configuration du forage lui-même. La collecte d'informations concernant les conditions en fond de puits, habituellement appelée "diagraphie", peut être réalisée selon plusieurs procédés.
Dans la diagraphie par câble de forage de puits de 25 pétrole classique, un capteur ou une "sonde", enfermant des détecteurs de formations, est introduit dans le forage après qu'une partie ou la totalité du puits a été forée, puis il est utilisé pour déterminer certaines caractéristiques des formations traversées par le forage.
L'extrémité supérieure est attachée à un câble de forage conducteur qui suspend la sonde dans le forage. Le câble de forage conducteur transmet de l'énergie aux détecteurs et aux appareils enfermés dans la sonde. De manière similaire, 5 les appareils enfermés dans la sonde communiquent des informations à la surface au moyen de signaux électriques transmis par le câble de forage.
Un autre procédé de diagraphie consiste à collecter les données pendant le procédé de forage. En collectant et 10 en traitant les données pendant le procédé de forage, il n'est plus nécessaire de retirer ni de remonter le mécanisme de forage pour insérer un outil de diagraphie par câble de forage. Par conséquent, cela permet au foreur de faire des modifications ou des corrections précises, selon 15 les besoins, pour optimiser les performances tout en minimisant les temps d'arrêt. Les techniques permettant de mesurer les conditions en fond de puits, comprenant le déplacement et la position du mécanisme de forage, pendant le forage du puits sont aujourd'hui appelées techniques de 20 "mesures en cours de forage" ou techniques "MWD". Des techniques similaires, qui se concentrent davantage sur la mesure des paramètres des formations, sont habituellement appelées techniques de "diagraphie en cours de forage" ou techniques "LWD". Bien qu'il puisse exister des différences 25 entre les techniques MWD et LWD, les termes MWD et LWD sont souvent utilisés de manière interchangeable. Pour les besoins de cette divulgation, le terme MWD est utilisé dans le sens o il englobe à la fois la collecte de paramètres concernant les formations et la collecte d'informations concernant le déplacement et la position du mécanisme de forage.
Dans les systèmes MWD, des détecteurs ou transducteurs sont généralement situés à l'extrémité inférieure du train 5 de tiges de forage. Pendant que le forage progresse, ces détecteurs contrôlent en continu ou par intermittence des paramètres de forage et des données de formations prédéterminés et ils transmettent ces informations à un détecteur de surface par une certaine forme de télémesure. 10 En général, les détecteurs de fond de puits utilisés dans les mises en oeuvre MWD sont situés dans une masse-tige cylindrique qui se trouve près du trépan. Le système MWD utilise alors un système de télémesure dans lequel les données capturées par les détecteurs sont transmises à un 15 récepteur situé en surface. Un certain nombre de systèmes de télémesure de la technique antérieure visent à transmettre à la surface des informations concernant des paramètres de fond de puits, sans nécessiter l'utilisation d'un câble de forage. Ces systèmes de télémesure peuvent ne 20 pas supporter un débit de données approprié en présence de bruit.
Résumé Une forme de réalisation de la présente invention 25 fournit un système de télémesure pour fond de puits utilisant une modulation multiporteuses discrète et un filtrage adaptatif. Ce système de télémesure pour fond de puits comprend un émetteur de fond de puits, un câble et un récepteur de surface couplé à l'émetteur de fond de puits par le câble. Le récepteur de surface élimine, au moyen d'un filtrage adaptatif, le bruit présent dans un signal reçu en provenance de l'émetteur de fond de puits.
Une autre forme de réalisation de la présente 5 invention fournit un procédé permettant de filtrer, au moyen d'un filtre adaptatif, des télécommunications établies avec un boîtier de fond de puits, en utilisant une modulation multi-porteuses discrète. Ce procédé consiste à recevoir un signal dans le domaine temporel transportant 10 des informations souhaitées à des fréquences spécifiques, et à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel. Le signal dans le domaine temporel comprend du bruit.
Encore une autre forme de réalisation de la présente invention fournit un procédé permettant d'éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, des bruits périodique et apériodique contenus dans des télécommunications établies avec un boîtier de fond de puits, en utilisant une 20 modulation multi-porteuses discrète. Ce procédé consiste à recevoir un signal dans le domaine temporel transportant des informations souhaitées à des fréquences spécifiques.
Le signal dans le domaine temporel comprend du bruit. Ce procédé consiste également à retarder le signal dans le 25 domaine temporel d'un certain temps de retard pour former un signal dans le domaine temporel retardé, et à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit périodique présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant le signal dans le domaine temporel retardé. Ce procédé consiste également à recevoir un signal de référence émis par chacun d'un ou plusieurs détecteurs placés pour recevoir une indication sur une composante du bruit, et à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au 5 moins une partie de chaque composante du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant au moins le signal de référence émis par l'un des un ou plusieurs détecteurs.
Brève description des dessins
Afin de décrire de manière détaillée les formes de réalisation préférées de l'invention, on se réfère à présent aux dessins annexés dans lesquels: les figures lA et 1B illustrent une sonde à câble de 15 forage introduite dans un puits selon diverses formes de réalisation de la présente invention; les figures 2A et 2B sont des coupes droites de câbles de forage à sept conducteurs; la figure 3 est une coupe droite d'un câble de 20 diagraphie à un seul conducteur; la figure 4 est une coupe droite d'un tube composite dans la paroi duquel sont noyés des conducteurs électriques; la figure 5 illustre un circuit d'émission et de 25 réception en mode orthogonal selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 6 illustre une forme de réalisation d'un émetteur multi-porteuses discret selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 7 illustre une forme de réalisation d'un récepteur multi-porteuses discret selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 8 illustre une forme de réalisation d'un 5 procédé d'initialisation de canal de télécommunication selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 9 illustre une forme de réalisation d'un système utilisant un filtre adaptatif pour éliminer le bruit périodique présent dans un signal provenant d'un 10 système de télémesure pour fond de puits, selon une forme de réalisation de la présente invention; la figure 10 illustre une forme de réalisation d'un système utilisant un filtre adaptatif pour éliminer le bruit apériodique présent dans un signal provenant du 15 système de télémesure pour fond de puits selon une forme de réalisation de la présente invention; et la figure 11 est un schéma d'un système permettant d'éliminer les bruits périodique et apériodique présents dans le système de télémesure pour fond de puits, selon une 20 forme de réalisation de la présente invention.
Bien que l'invention puisse faire l'objet de diverses modifications et variantes, les dessins en illustrent des formes de réalisation spécifiques, à titre d'exemple, et elles sont décrites ci-après de manière détaillée. 25 Toutefois, il faut comprendre que les dessins et leur description détaillée ne sont pas destinés à limiter l'invention à la forme particulière divulguée, à l'inverse, ils sont destinés à recouvrir toutes les modifications, équivalences et variantes qui sont dans l'esprit et dans la portée de la présente invention telle que définie par les
revendications jointes.
Notation et nomenclature Certains termes sont utilisés tout au long de la description et des revendications suivantes pour désigner des configurations et des composants particuliers du système. Comme le comprendra l'homme du métier, les sociétés peuvent appeler un composant par différents noms. 10 Ce document ne fait pas de différence entre les composants qui portent des noms différents mais qui ont la même fonction. Dans la présentation et dans les revendications ci-après, les termes "incluant" et "comprenant" sont utilisés avec un sens ouvert, c'est pourquoi il faut les 15 interpréter comme signifiant "comprenant, sans se limiter à...". De même, le terme "coupler" ou "couplé" est censé désigner une connexion électrique directe ou indirecte.
Ainsi, si un premier dispositif est couplé à un deuxième dispositif, cette connexion peut se faire par une connexion 20 électrique directe ou par une connexion électrique indirecte, par l'intermédiaire d'autres dispositifs et connexions. En général, les termes "montant" et "descendant" qualifient, dans le contexte de cette divulgation, respectivement la transmission d'informations 25 de l'appareil souterrain vers l'appareil de surface, et de l'appareil de surface vers l'appareil souterrain. En outre, les termes "de surface" et "souterrain" sont des termes relatifs. Le fait qu'une pièce de matériel particulière soit décrite comme étant en surface n'indique pas nécessairement qu'elle doit être physiquement au-dessus de la surface de la terre; à l'inverse, cela ne décrit que la position relative des pièces de matériel de surface et souterraines.
Description détaillée
En s'intéressant à présent aux figures, la figure lA illustre un puits pendant des opérations de diagraphie par câble de forage. Une plate-forme de forage 102 est équipée 10 d'un derrick 104 facultatif qui supporte un treuil 106 comprenant une première poulie à gorge et un mécanisme d'entraînement supérieur 174. Les puits de pétrole et de gaz sont habituellement forés au moyen d'un train de tiges de forage reliées ensemble par un raccord de tiges de façon 15 à former un train de tiges de forage qui est introduit, au moyen d'une table rotative 112, dans un trou de forage 114.
Sur la figure 1, on suppose que le train de tiges de forage a été temporairement retiré du trou de forage 114 pour permettre l'introduction d'une sonde 116 dans le trou de 20 forage 114, au moyen d'un câble de forage 108.
Généralement, la sonde 116 est introduite jusqu'à la partie inférieure de la région intéressante puis elle est remontée à vitesse constante. Pendant le trajet de remontée, la sonde 116 réalise des mesures sur les formations 119 25 adjacentes au trou de forage 114 lorsque la sonde 116 passe à côté de celles-ci.
Les données de mesure sont communiquées à une unité de diagraphie 120 pour y être mémorisées, traitées et analysées. La sonde et l'unité de diagraphie 120 utilisent de préférence des émetteurs et des récepteurs de télémesure utilisant une modulation multi-porteuses discrète (DMT) avec élimination adaptative du bruit. Comme illustré, l'unité de diagraphie 120 peut être une unité mobile 5 comprenant une antenne 170 et un système de climatisation 172. Comme décrit de manière plus détaillée ci-dessous, l'antenne 170, le système de climatisation 172, le mécanisme d'entraînement supérieur 174 ainsi que d'autres moteurs et alimentations électriques peuvent être des 10 sources de bruit.
En se référant à la figure 1B, le système de diagraphie pour puits 100B de la présente invention illustré comporte la sonde 116, qui est un outil de diagraphie pour puits, introduite dans un forage 114 et 15 suspendue au câble 108. Le forage 114 peut être cuvelé avec un cuvelage concentrique 115 ou il peut s'agir d'un forage en découvert tel qu'illustré par le numéro 118. Le câble 108 s'étend depuis l'outil 116 jusqu'à la tête de puits 111, passant autour de la première poulie à gorge 106 et 20 autour d'une deuxième poulie à gorge 155, jusqu'à une bobine rotative 156 permettant d'abaisser et de remonter le câble 108 et l'outil 116.
Les conducteurs présents dans le câble 108 sont généralement connectés à un émetteur/récepteur 158. Dans 25 une forme de réalisation donnée à titre d'exemple, les conducteurs du câble 108 sont chacun connectés à une bague collectrice conductrice correspondante (non représentée) calée sur l'arbre de la bobine. Les bagues collectrices conductrices transfèrent des courants électriques, du - 10 câble, qui tourne avec la bobine, à des balais conducteurs correspondants "appuyant" sur les bagues collectrices. Les balais sont par ailleurs couplés à l'émetteur/récepteur 158. Ainsi, les signaux sont transférés de la bobine 5 rotative à l'émetteur/récepteur fixe 158 avec une dégradation négligeable.
L'émetteur/récepteur 158 reçoit les informations et les données de diagraphie et il transmet à son tour ces informations et ces données à un ordinateur ou à un 10 microprocesseur 160. L'ordinateur 160 analyse les données de diagraphie reçues en provenance de l'outil en fond de puits 116 et il affiche habituellement les informations de diagraphie pour l'opérateur. L'ordinateur 160 peut en outre être configuré pour émettre des signaux de commande vers 15 l'émetteur/récepteur 158, pour que celuici entre en communication avec l'outil de diagraphie pour puits 116. Le câble 108 est également connecté, par l'intermédiaire de l'émetteur/récepteur 158, à une alimentation électrique 176 destinée à alimenter l'outil de diagraphie 116. Dans une 20 forme de réalisation préférée, l'alimentation électrique 176 est une alimentation à découpage programmable qui peut être configurée pour produire des tensions et des formes d'ondes ajustables sous l'effet d'une commande de l'ordinateur 160. Dans le système de diagraphie pour puits 25 100B, le câble 108 est configuré de façon à délivrer de manière sre une forte puissance électrique et une télémesure bi-directionnelle à l'outil 116.
L'outil de diagraphie pour puits 116 peut être l'un quelconque des nombreux types utilisés pour relever les - 11 données de fond de puits. Il faut comprendre que la présente invention ne se limite pas à un outil de diagraphie pour puits particulier. Généralement, l'outil de diagraphie pour puits 116 comprend une tête de câble 122, 5 la partie supérieure de l'outil 116 comprenant des circuits électroniques appropriés pour réguler l'alimentation électrique ainsi que la réception et l'émission des signaux par l'outil 116. En général, l'outil 116 comprend une unité motorisée 126 et un boîtier instrumental 128, pour 10 collecter les données concernant la formation environnante 119.
En fonctionnement classique, l'outil de diagraphie pour puits 116 est introduit vers le bas, en traversant le forage cuvelé 115, dans le forage en découvert 118, puis il 15 est retiré du forage 114 par un rembobinage du câble 108 sur la bobine 156. Au fur et à mesure que l'outil de diagraphie pour puits 116 avance dans le forage 114, des informations sont recueillies et collectées concernant les caractéristiques de la formation 119 qui entoure le forage 20 114. La bobine 156 comporte normalement un connecteur électrique rotatif comprenant des balais fixes destinés à établir une connexion avec l'émetteur/récepteur 158.
Dans une forme de réalisation préférée, le câble 108 est un câble pour diagraphie à sept conducteurs tel que 25 celui qui peut être obtenu auprès de nombreuses sociétés, dont Camesa Inc., Cablesa et The Rochester Corp. Des exemples appropriés comprennent le câble Rochester 7H464 de 11, 9 mm (15/32") de diamètre ou le câble Rochester 7H472 - 12 "SLAMMER". Les caractéristiques électriques habituelles de ces câbles sont indiquées ci-dessous.
Résistance d'isolement 4,92 MQ/m (1 500 MQ/kft.) électrique Tension de claquage de 1 100 VCC (1 200 VCC pour l'isolant 7H464) Résistance série des 0,034 Q/m (10,5 Q/kft.) conducteurs maximum Capacité électrique (de tout 0,13 à 0,16 pf/m (40 à Capacité électrique (de tout 50 pf/ft.) (dépend de la lconducteur par rapport température nominale et du l l'armure) matériau isolant) Equilibrage de résistance électrique série et capacité Variation maximale: 4% entre les 6 conducteurs externes La géométrie de ces câbles 108 est décrite de manière plus détaillée sur les figures 2A, 2B, 3 et 4, et elle se compose généralement de deux couches d'armure d'acier à enroulements hélicodaux inversés enfermant sept conducteurs électriques. La géométrie des conducteurs 10 électriques comprend six conducteurs externes entourant un septième conducteur central. Les six conducteurs externes sont placés à distances égales sur une même circonférence.
L'armure d'acier est conductrice (environ 0,0033 Q/m (1 Q/1 000 ft.)) et elle sert parfois de huitième 15 conducteur électrique. L'armure d'acier est également ferromagnétique et elle peut être "marquée" magnétiquement, à intervalles réguliers, ce qui peut constituer une façon de contrôler la position de l'outil 116 au fond du puits. - 13
D'autres exemples appropriés de câble 108 comprennent les câbles à armure d'acier inoxydable, à armure MP35 ou à autres armures présentant une plus grande résistance d'armure. Ces câbles peuvent être préférés dans les 5 environnements de forage corrosifs (par exemple à fortes concentrations en H2S et/ou en C02).
Le câble 108 mesure généralement 8 kilomètres (cinq miles) de long ou plus, et les conducteurs électriques sont soumis à un fort couplage capacitif et inductif. De ce 10 fait, les signaux émis vers le fond de puits, le long de deux conducteurs arbitraires, ont soumis à des distorsions et ils produisent une importante "diaphonie" sur les autres conducteurs. Une solution à ce problème consiste à utiliser des câbles séparés pour chaque signal, mais cela est 15 coteux et peu fiable. Une autre solution à ce problème consiste à utiliser des "modes propres" électriques dans le câble pour transmettre des signaux. En transmettant des signaux par des groupements de conducteurs présentant une certaine symétrie, une grande partie du couplage est 20 annulée par la symétrie du groupement de conducteurs.
Il faut souligner que la présentation du système de télémesure suivante est essentiellement faite dans le contexte d'un système à câble de forage. Toutefois, il faut reconnaître que ce système de télémesure peut également 25 être utilisé pour les MWD, et que les revendications ne se limitent pas aux systèmes à câble de forage.
La figure 2A est une coupe droite d'un câble de forage classique comprenant plusieurs conducteurs 202. Chacun des conducteurs 202 est entouré d'une gaine isolante 204. Les - 14 conducteurs isolés 202 sont groupés en faisceaux dans une enveloppe semi-conductrice 205 qui est entourée par deux couches de fils d'armure métalliques à enroulements hélicodaux inversés 206. Puisqu'ils sont constitués de 5 métal, les fils d'armure 206 sont conducteurs et ils peuvent servir de huitième conducteur. Pour des raisons pratiques, la figure 2B est une coupe droite du même câble de forage, ses conducteurs étant numérotés de 1 à 7 et son armure étant marquée par la lettre A. Cette notation sera 10 utilisée dans la description de l'utilisation des modes de transmission ci-dessous. Dans la diagraphie par câble de forage de puits cuvelés et cimentés, un câble pour diagraphie à un seul conducteur tel que celui illustré sur la figure 3 peut être préféré. Ce câble à un seul 15 conducteur comprend généralement un seul conducteur multibrin 302 enfermé dans un matériau isolant 304 sur lequel est enroulée une enveloppe de tissu 306 et sur laquelle est à son tour enroulée une double couche de fils d'armure métalliques à enroulements hélicodaux inversés 20 308. La figure 4 est une coupe droite d'une autre variante: un tube composite 402 dans lequel sont noyés des conducteurs 404. Les conducteurs 404 sont de préférence situés à distances égales sur la circonférence du tube et ils s'enroulent en hélices dans le sens de sa longueur.
L'énergie et les télémesures sont généralement transportées ensemble sur un seul câble. Dans les câbles à un seul conducteur, l'énergie est généralement transmise sous la forme d'un signal à basse fréquence, alors que le ou les signaux de télémesure sont transmis sur une bande de fréquences supérieure. Dans les câbles à plusieurs conducteurs, l'isolement du signal est davantage amélioré par l'utilisation de modes de transmission orthogonaux.
La figure 5 illustre une forme de réalisation de 5 circuit de télémesure qui utilise des modes de transmission orthogonaux. L'appareil de surface comprend des transformateurs de mode Tl à T6 et des condensateurs Cl à C4. Les transformateurs de mode induisent des tensions sur les conducteurs 1 à 6 du câble multi-conducteur, en réponse 10 aux tensions qui sont appliquées à leur enroulement primaire. La combinaison et la polarité des tensions imposées aux conducteurs forment un mode de transmission qui est conçu pour être orthogonal par rapport à chacun des autres modes de transmission. Les signaux transportés par 15 les différents modes de transmission peuvent être reçus, indépendamment les uns des autres, par des transformateurs de mode T7 à Tii, configurés de manière similaire, dans l'appareil situé en fond de puits. De même, les signaux peuvent être transmis vers le haut du forage par les modes 20 orthogonaux, par l'excitation de l'enroulement primaire des transformateurs de mode situés en fond de puits appropriés, les transformateurs de mode de surface respectifs pouvant extraire les signaux de mode sans interférence des signaux transportés dans les autres modes. En bref, l'utilisation 25 de modes de transmission supprime les diaphonies de signaux qui, dans le cas contraire, peuvent être provoquées par un couplage inductif et capacitif entre les conducteurs du câble multi-conducteur. - 16
L'énergie est appliquée aux bornes M6 pour être transportée au fond du puits par le mode M6. Pour activer le mode M6, une certaine polarité est induite dans les conducteurs 1, 3 et 5, la polarité inverse étant induite 5 dans les trois conducteurs 2, 4 et 6 restants. tant donné que cela est fait par connexion directe sur la figure 5, contrairement à un couplage par transformateur, la tension du mode M6 peut être continue ou alternative. De préférence, la puissance attaquant le mode M6 en surface 10 peut être aussi élevée que 1 300 Volts et 3 Ampères.
L'énergie peut également être appliquée aux bornes M2 pour être transportée au fond du puits. L'énergie du mode M2 est excitée sur les conducteurs 1 à 6 par l'induction d'une certaine polarité dans les conducteurs 1 et 2, la 15 polarité inverse étant induite dans les conducteurs 4 et 5.
De préférence, la puissance transmise par ces modes peut être limitée à moins de 240 Watts, une puissance de 120 Watts étant délivrée à la charge, à l'extrémité opposée du câble.
L'énergie qui est appliquée aux bornes M3 est fournie par l'intermédiaire du transformateur T3 sous la forme d'un potentiel entre le conducteur 3 et les conducteurs 1 et 5, et par l'intermédiaire du transformateur T4 sous la forme d'un potentiel égal mais inverse entre le conducteur 6 et 25 les conducteurs 2 et 4. Cela excite le mode M3 dans le câble.
Les transformateurs Tl à T4 sont des transformateurs électriques qui peuvent comprendre des enroulements à forte inductance série. Cette inductance série peut efficacement - 17 former un circuit ouvert pour les émetteurs de signaux aux fréquences de télémesure classiques. Pour supprimer cet effet, le circuit de la figure 5 comporte des condensateurs Cl à C4, permettant de former des chemins de courant fermés aux fréquences de télémesure classiques.
Le transformateur de mode T5 émet et reçoit des signaux de télémesure. Les signaux qui sont appliqués aux bornes M4 sont fournis sous la forme d'un potentiel entre le conducteur 3 et les conducteurs 1 et 5, et sous la forme 10 d'un potentiel égal entre le conducteur 6 et les conducteurs 2 et 4. Cela excite le mode M4 dans le câble.
Les tensions présentes au niveau des bornes M4 reflètent également les signaux de mode M4 reçus, en provenance du fond du puits, par le transformateur de mode T8.
De manière analogue, le transformateur de mode T6 émet et reçoit des signaux de télémesure. Les signaux qui sont appliqués aux bornes M5 sont fournis par l'induction d'une certaine polarité dans les conducteurs 1 et 4, la polarité inverse étant induite dans les conducteurs 2 et 5. Cela 20 excite le mode M5 dans le câble. Les tensions présentes au niveau des bornes M5 reflètent également les signaux de mode M5 émis, en provenance du fond du puits, par le transformateur de mode T7.
Dans l'appareil situé au fond du puits, les 25 transformateurs de mode T7 et T8, aidés par les condensateurs C5 à C8, fonctionnent de la même façon que les transformateurs de mode T5 et T6 pour émettre et recevoir des signaux de télémesure, respectivement en modes M5 et M4. Les transformateurs T9 et T10 reçoivent l'énergie - 18 du mode M3 et ils l'appliquent aux bornes M3. Le transformateur Tll reçoit l'énergie du mode M2 et il l'applique aux bornes marquées M2. L'énergie du mode M6 est disponible au niveau des bornes M6.
La transmission en modes propres par câbles multiconducteurs est traitée par David F. Strawe dans le rapport de Boeing Co. n D2-19734-1, "Analysis of Uniform Symmetric Transmission Lines", 27 janvier 1971, et dans le rapport de Boeing Co. n D2-26245-1, "Analysis of the Controlled- Lay 10 Cable", janvier 1973. Des informations complémentaires peuvent être trouvées dans Multiconductor Transmission Line Analysis, de Sidnely Frankel, Artech House Inc., 1977, dans Analysis of Multiconductor Transmission Lines (Wiley Series in Microwave and Optical Engineering), de Clayton R. Paul, 15 1994, et dans le brevet U.S. n 3 603 923 de Nulligan, daté du 10 septembre 1968, qui décrit un appareil utilisant la transmission en modes propres par câble multi-conducteur.
Les modes orthogonaux et le circuit de la figure 5 sont expliqués de manière beaucoup plus détaillée dans la co20 demande en instance n 09/437 594, intitulée "High-Power Well Logging Method And Apparatus", des inventeurs G. Baird, C. Dodge, T. Henderson et F. Velasquez.
Ainsi, il existe au moins deux procédés qui permettent d'établir un canalde télécommunication pour la 25 télécommunication de fond de puits. Un mode choisi parmi plusieurs modes de transmission orthogonaux peut être utilisé pour transporter le signal de télémesure sur un câble à plusieurs conducteurs, ou un câble à un seul - 19 conducteur peut être utilisé pour transporter le signal de télémesure de manière classique. Dans tous les cas, il est souhaitable de maximiser la vitesse à laquelle les informations peuvent être transmises par le canal de télécommunication en présence de bruit.
Les informations sont généralement transmises par modulation d'un signal porteur. Une technique de modulation qui peut être préférée pour cette mise en oeuvre et la modulation multi-porteuses discrète (DMT). La modulation 10 DMT est utilisée dans les systèmes de lignes d'abonnés numériques asymétriques (ADSL). Les systèmes ADSL communiquent généralement par câbles "à paire de fils torsadés". La largeur de bande disponible pour un long câble à paire de fils torsadés s'étend dans une fréquence 15 allant approximativement jusqu'à 1,1 MHz. La modulation DMT divise de manière efficace la largeur de bande disponible du système, en sous-canaux de 4,3125 kHz de largeur, donnant 256 sous-canaux possibles dans la largeur de bande de 1,1 MHz. La technique ADSL classique réserve le premier 20 sous-canal (de 0 à 4 kHz) aux signaux téléphoniques vocaux, et elle prévoit généralement une bande de garde qui sépare les souscanaux pour une télécommunication à partir de la bande d'émission téléphonique classique.
Dans le cas idéal, chaque sous-canal de fréquence, ou 25 fenêtre, aura la même vitesse de transmission de données que tous les autres sous-canaux de fréquence. Toutefois, le débit de données de chaque sous-canal varie pour de nombreuses raisons. Par exemple, des interférences d'une fréquence particulière peuvent affecter certains sous- - 20 canaux qui possède une fréquence égale à ou proche de la fréquence de la source de bruit. Dans ce cas, les souscanaux dont la fréquence est approximativement égale à celle de la source de bruit présentent des rapports signal5 sur-bruit inférieurs et leur capacité de transport de données est donc plus faible que celle des autres canaux.
Outre les interférences provenant de sources extérieures, le câble à paire de fils torsadés peut lui-même affecter la capacité de transport de données de chaque sous-canal. Les 10 effets résistif et capacitif qui se produisent dans le câble provoquent une atténuation dépendant de la fréquence des signaux qui le traversent. En général, l'atténuation dans le câble varie régulièrement en fonction de la fréquence, l'atténuation augmentant lorsque la fréquence 15 augmente. D'autres composants du système, tels des transformateurs ou des connecteurs d'adaptation d'impédance sous-optimaux, peuvent davantage aggraver l'atténuation à des fréquences choisies. Pour compenser les dégradations de ligne d'un câble à paire de fils torsadés, une forme de 20 réalisation préférée mesure la capacité à transmettre des données de chaque sous-canal et attribue une vitesse de transmission de données à chaque sous-canal, garantissant ainsi que chaque canal est utilisé à sa vitesse de transmission de données la plus fiable possible au vu de 25 son rapport signal-sur-bruit.
Dans les systèmes de télécommunication pour fond de puits, les souscanaux sont de préférence divisés en bande montante et en bande descendante. La largeur de bande utilisable entre 0 et 1,1 MHz est de préférence divisée en - 21 256 sous-canaux équidistants de 4,3125 kHz de largeur chacun. Certains de ces sous-canaux peuvent être réservés pour des besoins précis. Par exemple, en considérant que les sous-canaux sont numérotés par ordre croissant, de la 5 fréquence la plus faible à la fréquence la plus élevée, le sous-canal n0 84 peut être réservé à un signal pilote. Un sous-canal inférieur n0 1 peut être non utilisé, constituant ainsi une bande de garde pour les signaux d'énergie. Certaines mises en oeuvre peuvent nécessiter une 10 puissance de 4 kHz et il peut être souhaitable de prendre en compte les harmoniques.
Il convient de remarquer que les exigences de vitesse de transfert par liaison montante et par liaison descendante ne sont généralement pas fixes, comme cela est 15 supposé dans la plupart des techniques de télécommunication. Lors de l'initialisation et de la configuration des appareils de fond de puits, il est souhaitable de prévoir une capacité de transfert d'informations de la liaison descendante qui est bien 20 supérieure à celle de la liaison montante. La liaison descendante est utilisée pour transférer des logiciels, des commandes et des paramètres, le rôle de la liaison montante se limitant généralement à l'action d'accuser réception de paquets de données. En fonctionnement normal, la liaison 25 descendante se limite généralement aux accusés de réception, tandis que la liaison montante transporte des données de mesure et des informations d'état. D'autres définitions et divisions de canaux sont également - 22 envisagées pour une utilisation avec diverses formes de réalisation de la présente invention.
La figure 6 est un synoptique d'un émetteur DMT 602.
Il comprend un formateur de trames de données 604, un 5 crypteur 606, un codeur 608, un dispositif d'entrelacement 610, un appareil de cartographie de fréquences 612, un calculateur de transformée de Fourier discrète inverse (IDFT) 614, un générateur de préfixes cycliques 616 et une interface de transmission 618. Le formateur de trames de 10 données 604 regroupe des octets de données de liaison montante pour former des trames de données. Ces trames de données sont ensuite regroupées avec une trame de synchronisation et une somme de contrôle de redondance cyclique (CRC), qui est calculée à partir du contenu des 15 trames de données. La CRC est un moyen qui permet de détecter les erreurs présentes dans les données reçues par l'extrémité réceptrice. Le crypteur 606 combine le signal de sortie du formeur de trames de données 604 avec un masque pseudo-aléatoire. Cela "randomise" les données, 20 égalisant ainsi le spectre de fréquences du signal de données. Les données cryptées sont codées par le codeur 608, avec un code de correction d'erreurs qui ajoute une redondance au flux de données. La redondance peut être utilisée pour détecter et corriger les erreurs provoquées 25 par les interférences de canaux. Un code de Reed-Solomon (RS) est préféré, bien que d'autres codes de correction d'erreurs puissent également être utilisés.
Le dispositif d'entrelacement 610 est de préférence un dispositif d'entrelacement à convolution qui remet dans - 23 l'ordre les symboles du flux de données de façon à "disperser" les symboles précédemment adjacents. Cela évite qu'une bouffée d'erreurs annihile la capacité du code de correction d'erreurs à corriger des erreurs localisées. 5 L'appareil de cartographie de fréquences 612 prélève des binaires dans le flux de données et les affecte à des fenêtres de fréquence. Pour chaque fenêtre de fréquence, les binaires sont utilisés pour déterminer un coefficient de transformée de Fourier discrète (DFT) qui indique une 10 amplitude de fréquence. Le nombre de binaires affectés à chaque fenêtre de fréquence est variable (à savoir il peut être différent pour chaque fenêtre) et dynamique (à savoir il peut changer au cours du temps), et il dépend du taux d'erreurs estimé pour chaque fréquence. Des microprocesseurs (non représentés) situés à chaque extrémité et/ou l'ordinateur 160 coopèrent pour déterminer le taux d'erreurs détecté par le récepteur sur chaque bande de fréquences, et pour ajuster en conséquence l'appareil de cartographie de fréquences. Les coefficients fournis par 20 l'appareil de cartographie de fréquences 612 sont traités par l'unité IDFT 614, pour produire un signal dans le domaine temporel qui transporte les informations souhaitées, à chaque fréquence, sous la forme d'un symbole DMT.
Le générateur de préfixes cycliques 616 duplique les parties d'extrémité du signal dans le domaine temporel et les place au début du signal dans le domaine temporel. Cela permet une égalisation du signal dans le domaine fréquentiel, au niveau de l'extrémité réceptrice. Le signal - 24 à préfixe est alors converti sous forme analogique, filtré et amplifié, pour être transmis sur le canal de télécommunication par l'interface de transmission 618.
La figure 7 est un synoptique d'un récepteur DMT 702. 5 Il comprend une interface de transmission 704, un séparateur de préfixes cycliques 706, une unité DFT 708, un égaliseur dans le domaine fréquentiel (FDEQ) 710, un décodeur de constellation 712, un dispositif de désentrelacement 714, un décodeur de correction d'erreurs 10 716, un décrypteur 718 et un suppresseur de trames 720.
L'interface de transmission 704 filtre le signal reçu, le convertit sous forme numérique et réalise toute égalisation dans le domaine temporel (TDEQ) souhaitée. L'égalisation dans le domaine temporel compense au moins en partie la 15 distorsion introduite par le canal, mais il est probable qu'au moins quelques interférences entre symboles persistent.
Le séparateur de préfixes cycliques 706 retire les préfixes cycliques qui ont été ajoutés par le générateur de 20 préfixes cycliques 616 mais, chose importante, il reste des interférences entre symboles de queue dues au préfixe cyclique dans le signal. Si nécessaire, une égalisation dans le domaine fréquentiel peut être réalisée par l'unité 710, compensant ainsi toute interférence entre symboles 25 persistante. Il faut noter que l'égalisation dans le domaine fréquentiel de coefficients DFT est une opération de convolution cyclique qui peut donner des résultats d'égalisation incorrects si le préfixe cyclique n'est pas transmis par le canal. - 25
Le décodeur de constellation 712 extrait les binaires de données des coefficients de fréquence au moyen d'une cartographie inversée de l'appareil de cartographie de fréquences 712. Le dispositif de désentrelacement 714 remet 5 alors le flux de données dans l'ordre initial. Le décodeur 716 décode le flux de données en corrigeant les erreurs qu'il est capable de corriger, et le décrypteur 718 combine ces données au masque pseudo- aléatoire de façon à remettre les données sous forme non cryptée. Ensuite, le suppresseur 10 de trames 720 identifie et retire les informations de synchronisation, puis il détermine si la CRC indique la présence d'erreurs. S'il n'y a pas d'erreur, les données sont transmises à la sortie. Dans le cas contraire, le microprocesseur est notifié des erreurs présentes dans les 15 données.
Considérées ensemble, les figures 6 et 7 illustrent la façon dont une télémesure de liaison montante peut être transportée par un canal de télécommunication selon diverses formes de réalisation de la présente invention. 20 Les télécommunications de liaison descendante peuvent être transportées de manière similaire. Les composants peuvent être mis en oeuvre sous la forme de matériel discret ou, de préférence, ils peuvent être mis en oeuvre sous la forme d'un logiciel d'un processeur numérique à l'intérieur du 25 modem. D'autres mises en oeuvre de logiciel et de matériel sont également envisagées.
La figure 8 illustre un procédé de configuration du canal de télécommunication. L'émetteur/récepteur de surface exécute un programme de configuration 802 qui commence par - 26 une unité d'activation 804. Dans cette unité, les deux modems sont mis sous tension et une phase d'établissement de liaison est exécutée. Les modems émettent chacun des fréquences uniques qui leur permet de s'identifier et de 5 déterminer lequel des deux commandera la synchronisation du canal. L'unité d'activation est suivie d'une unité d'apprentissage 806 dans laquelle les modems émettent l'un après l'autre des signaux à large bande. Ces signaux à large bande permettent à chaque unité de calculer la 10 densité spectrale de puissance reçue, d'ajuster les commandes automatiques de gain, et de procéder à l'apprentissage initial des égaliseurs dans chaque récepteur. L'unité d'apprentissage est suivie d'une unité d'analyse 808. Dans l'unité d'analyse, les deux modems se 15 communiquent des informations de capacité et de configuration. Ces informations comprennent de préférence les vitesses de transmission d'informations souhaitées.
Dans l'unité de négociation 810, les modems négocient une configuration mutuellement acceptable.
La figure 9 illustre une forme de réalisation d'un système utilisant un filtre adaptatif 915 pour éliminer le bruit (N) périodique présent dans un signal (S) 905, dans un système de télémesure pour fond de puits. Comme illustré, dans la forme de réalisation de ce système, le signal 905, qui comprend un bruit périodique, attaque un circuit à retard 910 et une jonction de sommation 925. Le signal retardé sortant du circuit à retard 910 attaque le filtre adaptatif 915. Le filtre adaptatif 915 traite le signal retardé pour faire une estimation d'un signal de - 27 bruit périodique 920 qui est alors soustrait du signal 905 par la jonction de sommation 925, fournissant un signal 995 dans lequel le bruit périodique a été essentiellement éliminé. Un algorithme d'adaptation est appliqué au filtre 5 adaptatif 915 pour minimiser la composante du signal de bruit périodique présente dans le signal 995. De nombreuses techniques d'adaptation appropriées peuvent être trouvées dans des ouvrages de référence, voir par exemple Adaptive Filter Theory, de Simon Haykin, Prentice Hall, Englewood 10 Cliffs, 1986.
Il convient de noter que des exemples de source de bruit périodique sont inclus dans les opérations de diagraphie par câble de forage illustrées sur les figures lA et 1B. Ces exemples de source comprennent les moteurs et 15 les alimentations électriques tels que le système de climatisation 172, le mécanisme d'entraînement supérieur 174, l'alimentation électrique 176, le moteur de treuil 177 et la pompe à boue 178. Ces moteurs et alimentations électriques peuvent fonctionner à diverses fréquences et 20 engendrer une ou plusieurs harmoniques qui peuvent donner lieu à un bruit périodique. Bien que des exemples spécifiques de production de bruit périodique soient donnés, d'autres sources de bruit peuvent être trouvées par une observation d'un site de diagraphie de puits 25 particulier, cette observation étant dans les compétences de l'homme du métier ayant pris connaissance de cette divulgation. Les temps de retard choisis pour le circuit à retard 910 peuvent être des constantes basées sur des fréquences ou des harmoniques connues. Ces temps de retard - 28 peuvent également être variables sur une gamme prédéterminée, d'après des fréquences et des harmoniques estimées.
La figure 10 illustre une forme de réalisation d'un 5 système utilisant un filtre adaptatif 1015 pour éliminer le bruit apériodique présent dans un signal 1005, dans le système de télémesure pour fond de puits. Comme illustré, dans la forme de réalisation de ce système, le signal 1005, qui comprend un bruit apériodique, attaque une jonction de 10 sommation 1025. Un détecteur 1007 applique un signal de référence 1012 au filtre adaptatif 915, lequel traite le signal de référence pour donner une estimation du bruit apériodique présent dans le signal 1005. Dans le processus d'adaptation, le filtre adaptatif 1015 reçoit aussi un is signal 1095 dans lequel le bruit apériodique a été essentiellement éliminé. Le filtre adaptatif 1015 donne une estimation du signal de bruit apériodique 1020 à la jonction de sommation 1025. La jonction de sommation 1025 émet le signal 1095.
Il convient de noter que des exemples de source de bruit apériodique sont inclus dans les opérations de diagraphie par câble de forage illustrées sur les figures lA et 1B. Ces exemples de source comprennent les moteurs et les alimentations électriques tels que le système de 25 climatisation 172, le mécanisme d'entraînement supérieur 174, l'alimentation électrique 176, le moteur de treuil 177 et la pompe à boue 178, ainsi que les interférences radio (détectables par l'antenne 170). Les machines peuvent également provoquer des vibrations suffisantes pour induire - 29 du bruit dans les signaux de diagraphie de puits. Bien que des exemples spécifiques de production de bruit apériodique soient donnés, d'autres sources de bruit peuvent être trouvées par une observation d'un site de diagraphie de 5 puits particulier, cette observation étant dans les compétences de l'homme du métier ayant pris connaissance de cette divulgation.
Le signal de référence 1012 peut être produit par le détecteur 1007 qui est placé près de la source dont le 10 bruit apériodique doit être éliminé du signal 1005. Le détecteur 1007 peut être choisi par l'homme du métier ayant pris connaissance de cette divulgation, en fonction de la mise en oeuvre souhaitée. Des exemples de détecteur comprennent les détecteurs d'intensité et de tension 15 couplés aux alimentations électriques d'appareils à commande électrique ou à d'autres points intéressants (par exemple la tête de puits, un bloc-moteur) , et les antennes permettant de détecter les interférences électromagnétiques.
La figure 11 est un schéma d'un système permettant d'éliminer les bruits périodique et apériodique présents dans le système de télémesure pour fond de puits, selon une forme de réalisation de la présente invention. Comme illustré, dans la forme de réalisation de ce système, un 25 signal 1105, comprenant un ou plusieurs bruits périodiques et/ou apériodiques, est traité pour éliminer d'abord le bruit périodique 1110 puis le bruit apériodique 1120, donnant une estimation du signal 1195. Le résultat de l'élimination du bruit périodique 1110 est le signal à - 30 bruit modifié 1115. Un ou plusieurs signaux de référence 1112 sont appliqués à l'unité d'élimination de bruit apériodique 1120. Il convient de noter que l'élimination du bruit périodique 1110 peut être réalisée au moyen du 5 système illustré sur la figure 9, et que l'élimination du bruit apériodique 1120 peut être réalisée au moyen du système illustré sur la figure 10.
Les filtres adaptatifs 915 et 1015 sont dans les compétences de l'homme du métier ayant pris connaissance de 10 cette divulgation. Concernant les filtres adaptatifs, des références générales comprennent (1) Adaptive Filter Theory, de Simon Haykin, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1986, et (2) Adaptive Filters Theory and Applications, de B. Farhang-Boroujeny, John Wiley & Sons, 2000, Une mise en oeuvre de logiciel des formes de réalisation décrites ci-dessus peut comprendre une série d'instructions d'ordinateur soit mémorisées sur un support matériel tel que les supports utilisables par un ordinateur, par exemple une disquette, un CD-ROM, une 20 mémoire ROM ou des disques fixes, soit pouvant être transmises à un système informatique par l'intermédiaire d'un modem ou d'un autre dispositif d'interface tel qu'un adaptateur de télécommunication connecté au réseau par un milieu de transmission. Ce milieu peut être un milieu 25 matériel, comprenant sans s'y limiter les lignes de télécommunication optiques ou analogiques, ou bien il peut être mis en oeuvre selon des techniques sans fil, - 31 comprenant sans s'y limiter les techniques de transmission par hyperfréquences, par infra-rouges ou autres. Ce milieu peut également être Internet. La série d'instructions d'ordinateur illustre tout ou partie de la fonctionnalité 5 décrite ci-dessus concernant une forme de réalisation donnée de l'invention. L'homme du métier comprendra que ces instructions d'ordinateur peuvent être écrites dans un certain nombre de langages de programmation qui peuvent être utilisés avec de nombreuses structures d'ordinateur ou 10 de nombreux systèmes d'exploitation. En outre, ces instructions peuvent être mémorisées selon toute technique de mémorisation, présente ou future, comprenant sans s'y limiter les dispositifs de mémorisation à semiconducteur, magnétiques, optiques ou autres, ou elles peuvent être 15 transmises selon toute technique de télécommunication, présente ou future, comprenant sans s'y limiter les techniques de transmission optique, par infra-rouges, par hyperfréquences ou autres. Il est envisagé qu'un tel produit de programme informatique se présente sous la forme 20 d'un support amovible accompagné d'une documentation imprimée ou électronique, par exemple un logiciel vendu sous emballage, préalablement chargé avec un système informatique, par exemple une mémoire ROM de système ou un disque fixe, ou qu'il soit disponible sur un serveur ou un 25 serveur télématique électronique sur un réseau, par exemple Internet ou le Web.
L'exposé ci-dessus est destiné à illustrer les principes et diverses formes de réalisation de la présente invention. Par exemple, la présente invention a été décrite - 32 dans le contexte de la diagraphie par câble de forage.
Toutefois, elle peut également se révéler avantageuse dans le contexte de la diagraphie en cours de forage (LWD), en particulier lorsqu'un tube composite est utilisé. De 5 nombreuses variantes et modifications apparaîtront clairement à l'homme du métier une fois qu'il aura totalement compris la divulgation ci-dessus. Les revendications suivantes doivent être interprétées comme englobant toutes ces variantes et modifications. 33
Claims (26)
1. Système de télémesure pour fond de puits utilisant une modulation multi-porteuses discrète et un filtrage adaptatif, dans lequel le système de télémesure pour fond de puits comprend: - un émetteur de fond de puits (116) ; - un câble (108) ; et - un récepteur de surface (158) couplé à l'émetteur de fond de puits (116) par le câble (108), dans lequel le récepteur de surface élimine (158), au moyen d'un 10 filtrage adaptatif, le bruit présent dans un signal reçu en provenance de l'émetteur de fond de puits (116).
2. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 1 dans lequel le bruit comprend un bruit périodique.
3. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 2 dans lequel le bruit comprend en outre un 20 bruit apériodique.
4. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 3 dans lequel le système de télémesure pour fond de puits comprend en outre: un ou plusieurs détecteurs placés de façon à recevoir une indication sur le bruit apériodique.. - 34
5. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 4 dans lequel le système de télémesure pour fond de puits comprend en outre: une source de bruit produisant le bruit.
6. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 5 dans lequel la source de bruit comprend un moteur (126).
7. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 5 dans lequel la source de bruit comprend une alimentation électrique (176).
8. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 5 dans lequel la source de bruit comprend une antenne (170).
9. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 2 dans lequel le récepteur de surface 20 comprend un circuit à retard configuré pour correspondre approximativement à une période d'une première fréquence de bruit.
10. Système de télémesure pour fond de puits selon la 25 revendication 9 dans lequel le système de télémesure pour fond de puits comprend en outre: une source de bruit produisant le bruit. -
11. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 10 dans lequel la source de bruit comprend un moteur (126).
12. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 10 dans lequel la source de bruit comprend une alimentation électrique (176).
13. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 10 dans lequel la source de bruit comprend une antenne (170).
14. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 1 dans lequel le bruit comprend un bruit 15 apériodique.
15. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 14 dans lequel le système de télémesure pour fond de puits comprend en outre: un ou plusieurs détecteurs placés de façon à recevoir une indication sur le bruit apériodique.
16. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 15 dans lequel le système de télémesure pour 25 fond de puits comprend en outre: une source de bruit produisant le bruit. - 36
17. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 16 dans lequel la source de bruit comprend un moteur (126).
18. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 16 dans lequel la source de bruit comprend une alimentation électrique (176).
19. Système de télémesure pour fond de puits selon la 10 revendication 16 dans lequel la source de bruit comprend une antenne (170).
20. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 1, qui comprend en outre 15 - un émetteur de surface (158) ; et - un récepteur de fond (116) de puits couplé à l'émetteur de surface par le câble (108).
21. Système de télémesure pour fond de puits selon la revendication 20 dans lequel un émetteur/récepteur de surface (158) comprend l'émetteur. de surface et le récepteur de surface, et dans lequel un émetteur/récepteur (116) de fond de puits comprend l'émetteur de fond de puits et le récepteur de fond de puits. 25
22. Procédé de filtrage adaptatif de télécommunications avec un boîtier de fond de puits utilisant une modulation multi-porteuses discrète, dans lequel le procédé consiste à : - 37 - recevoir un signal dans le domaine temporel transportant les informations souhaitées à des fréquences spécifiques, dans lequel le signal danE le domaine temporel comprend du bruit; et - éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel.
23. Procédé selon la revendication 22 dans lequel le procédé consiste en outre à : - recevoir un signal de référence émis par un détecteur placé pour recevoir une indication sur le bruit; et dans lequel l'étape consistant à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins la partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel, consiste à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins la partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant le signal de référence. 20
24. Procédé selon la revendication 23 dans lequel le procédé consiste en outre à : - retarder le signal dans le domaine temporel d'un certain temps de retard pour former un signal dans le 25 domaine temporel retardé ; et dans lequel le bruit comprend un bruit périodique, et dans lequel l'étape consistant à éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins la partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel consiste à - 38 éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit périodique présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant le signal dans le domaine temporel retardé.
25. Procédé selon la revendication 22 dans lequel le procédé consiste en outre à : - retarder le signal dans le domaine temporel d'un certain temps de retard pour former un signal dans le 10 domaine temporel retardé ; edans lequel le bruit comprend un bruit périodique, et dans lequel l'étape consistant à éliminer, au moyen dTun filtrage adaptatif, au moins la partie du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel consiste à 15 éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit périodique présent: dans le signal dans le domaine temporel en utilisant le signal dans le domaine temporel retardé.
26. Procédé de filtrage adaptatif de bruits périodique et apériodique présents dans des télécommunications avec boîtier de fond de puits utilisant une modulation multiporteuses discrète, dans lequel l procédé consiste à : - recevoir un signal dans le domaine temporel 25 transportant les informations souhaitées à des fréquences spécifiques, dans lequel le signal dans le domaine temporel comprend du bruit; - 39 retarder le signal dans le domaine temporel d'un certain temps de retard pour former un signal dans le domaine temporel retardé ; éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie du bruit périodique présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant le signal dans le domaine temporel retardé ; recevoir un signal de référence émis par chacun dTun ou plusieurs détecteurs placés pour recevoir une 10 indication sur une composante du bruit; et éliminer, au moyen d'un filtrage adaptatif, au moins une partie de chaque composante du bruit présent dans le signal dans le domaine temporel en utilisant au moins le signal de référence émis par un des un ou plusieurs détecteurs.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/359,930 US20040155794A1 (en) | 2003-02-06 | 2003-02-06 | Downhole telemetry system using discrete multi-tone modulation with adaptive noise cancellation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2851008A1 true FR2851008A1 (fr) | 2004-08-13 |
Family
ID=32736387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR0401070A Withdrawn FR2851008A1 (fr) | 2003-02-06 | 2004-02-04 | Systeme de telemetrie de fond de puits utilisant la modulation discrete multi-tonalite avec annulation adaptative de bruit |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040155794A1 (fr) |
AU (1) | AU2004211768A1 (fr) |
BR (1) | BRPI0407302A (fr) |
CA (1) | CA2515193A1 (fr) |
FR (1) | FR2851008A1 (fr) |
GB (1) | GB2419793A (fr) |
NO (1) | NO20053949L (fr) |
WO (1) | WO2004072793A2 (fr) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050058457A1 (en) * | 2003-09-15 | 2005-03-17 | Macdougall Trevor | Method and apparatus for optical noise cancellation |
US7324010B2 (en) * | 2004-11-09 | 2008-01-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Acoustic telemetry systems and methods with surface noise cancellation |
BRPI0613349A2 (pt) * | 2005-06-20 | 2011-01-04 | Halliburton Energy Serv Inc | método de diagrafia de resistividade e aparelho de diagrafia de resistividade |
DE502005009320D1 (de) * | 2005-07-29 | 2010-05-12 | Grundfos Management As | Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Pumpenaggregat und einer Steuereinrichtung sowie ein entsprechend ausgebildetes Pumpensystem |
US8193946B2 (en) * | 2005-11-10 | 2012-06-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Training for directional detection |
GB2449196B (en) * | 2006-02-14 | 2011-05-11 | Baker Hughes Inc | System and method for pump noise cancellation in mud pulse telemetry |
CA2544457C (fr) | 2006-04-21 | 2009-07-07 | Mostar Directional Technologies Inc. | Systeme et methode de telemesure de fond de trou |
US10061059B2 (en) * | 2007-07-13 | 2018-08-28 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Noise cancellation in wellbore system |
US8217802B2 (en) | 2009-02-03 | 2012-07-10 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and systems for borehole telemetry |
US8362916B2 (en) * | 2009-02-05 | 2013-01-29 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and systems for borehole telemetry |
US9234981B2 (en) | 2009-07-31 | 2016-01-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Exploitation of sea floor rig structures to enhance measurement while drilling telemetry data |
US8836328B2 (en) * | 2010-02-03 | 2014-09-16 | Baker Hughes Incorporated | Acoustic excitation with NMR pulse |
WO2012142692A1 (fr) * | 2011-04-20 | 2012-10-26 | Jvx Ltd. | Sonde servant à collecter des données de diagraphies géophysiques |
CA2847094A1 (fr) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | Schlumberger Canada Limited | Systeme de bus d'outil de fond de trou multi-technique et procedes |
WO2013101581A1 (fr) | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Schlumberger Canada Limited | Commande de flux de communication entre outils dans un système de bus d'outil de télémétrie par câble |
CN104303425A (zh) * | 2012-03-08 | 2015-01-21 | 鼎盛油田技术有限公司 | 数据通信系统 |
EP2875204B1 (fr) * | 2012-07-20 | 2020-09-02 | Merlin Technology Inc. | Opérations de souterrain, système, communications et appareil associé |
BR112015004047A2 (pt) * | 2012-08-29 | 2017-07-04 | Schlumberger Technology Bv | sistema para o aumento do sinal de fundo de poço, método para aumento do sinal de fundo de poço, e programa de computador incorporado em um meio legível por computador não transitório que, quando executado por um processador. controla um método para o aumento do sinal no fundo de poço |
US20140152459A1 (en) | 2012-12-04 | 2014-06-05 | Schlumberger Technology Corporation | Wellsite System and Method for Multiple Carrier Frequency, Half Duplex Cable Telemetry |
US9911323B2 (en) | 2012-12-04 | 2018-03-06 | Schlumberger Technology Corporation | Toolstring topology mapping in cable telemetry |
US9535185B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-01-03 | Schlumberger Technology Corporation | Failure point diagnostics in cable telemetry |
US9154186B2 (en) | 2012-12-04 | 2015-10-06 | Schlumberger Technology Corporation | Toolstring communication in cable telemetry |
NO20121547A1 (no) * | 2012-12-21 | 2014-06-23 | Nexans | ROV-kabelisoleringssystem |
RU2668099C1 (ru) | 2014-12-10 | 2018-09-26 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Устройства и способы для фильтрации помех, обусловленных работой бурового насоса, при гидроимпульсной телеметрии |
US9850754B1 (en) | 2016-06-17 | 2017-12-26 | Ge Energy Oilfield Technology, Inc. | High speed telemetry signal processing |
US11634982B2 (en) | 2021-01-22 | 2023-04-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Filtering of RSS pad noise in mud pulse telemetry systems and detection of RSS pad leaks |
CN117204859B (zh) * | 2023-11-09 | 2024-02-13 | 博睿康医疗科技(上海)有限公司 | 带有共模噪声通道的干电极脑电系统、信号的主动降噪方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5689248A (en) * | 1994-12-15 | 1997-11-18 | Gas Research Institute | Methods for reducing power consumption in remote sensing applications |
GB2361789A (en) * | 1999-11-10 | 2001-10-31 | Schlumberger Holdings | Mud-pulse telemetry receiver |
US20020180613A1 (en) * | 2000-05-08 | 2002-12-05 | Pengyu Shi | Digital signal receiver for measurement while drilling system having noise cancellation |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2810546A (en) * | 1952-03-25 | 1957-10-22 | Physics Corp | Drill tool telemetering systems |
US3991611A (en) * | 1975-06-02 | 1976-11-16 | Mdh Industries, Inc. | Digital telemetering system for subsurface instrumentation |
FR2379694A1 (fr) * | 1977-02-03 | 1978-09-01 | Schlumberger Prospection | Systeme de transmission de donnees pour puits de forage |
US4302757A (en) * | 1979-05-09 | 1981-11-24 | Aerospace Industrial Associates, Inc. | Bore telemetry channel of increased capacity |
US4468665A (en) * | 1981-01-30 | 1984-08-28 | Tele-Drill, Inc. | Downhole digital power amplifier for a measurements-while-drilling telemetry system |
US4725837A (en) * | 1981-01-30 | 1988-02-16 | Tele-Drill, Inc. | Toroidal coupled telemetry apparatus |
US4691203A (en) * | 1983-07-01 | 1987-09-01 | Rubin Llewellyn A | Downhole telemetry apparatus and method |
US4730281A (en) * | 1985-03-15 | 1988-03-08 | Nl Industries, Inc. | Data processing filtering method and apparatus |
FR2600171B1 (fr) * | 1986-06-17 | 1990-10-19 | Geoservices | Antenne pour emetteur situe a grande profondeur |
DE3803326A1 (de) * | 1987-02-04 | 1988-08-25 | Toshiba Kawasaki Kk | Ortszonennetz fuer nachrichtenuebermittlung |
US5838727A (en) * | 1991-02-15 | 1998-11-17 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for transmitting and receiving digital data over a bandpass channel |
FR2675974B1 (fr) * | 1991-04-29 | 1993-07-09 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif pour optimiser les debits de transmission des signaux sur des cables de puits multi-fonctions. |
US5191326A (en) * | 1991-09-05 | 1993-03-02 | Schlumberger Technology Corporation | Communications protocol for digital telemetry system |
NO306522B1 (no) * | 1992-01-21 | 1999-11-15 | Anadrill Int Sa | Fremgangsmaate for akustisk overföring av maalesignaler ved maaling under boring |
US5365229A (en) * | 1992-11-16 | 1994-11-15 | Halliburton Logging Services, Inc. | Adaptive telemetry system for hostile environment well logging |
US5600663A (en) * | 1994-11-16 | 1997-02-04 | Lucent Technologies Inc. | Adaptive forward error correction system |
US5594344A (en) * | 1995-08-09 | 1997-01-14 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for generating and detecting amplitude and phase modulated sensor signals |
US5774420A (en) * | 1995-08-16 | 1998-06-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for retrieving logging data from a downhole logging tool |
GB9607297D0 (en) * | 1996-04-09 | 1996-06-12 | Anadrill Int Sa | Noise detection and suppression system for wellbore telemetry |
US5931961A (en) * | 1996-05-08 | 1999-08-03 | Apple Computer, Inc. | Discovery of acceptable packet size using ICMP echo |
US6594058B2 (en) * | 2000-03-03 | 2003-07-15 | Axsun Technologies, Inc. | Rolling shutter optical switch device with mirror on shutter and open aperture optical port |
US6657551B2 (en) * | 2001-02-01 | 2003-12-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole telemetry system having discrete multi-tone modulation and dynamic bandwidth allocation |
US6781521B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Filters for canceling multiple noise sources in borehole electromagnetic telemetry system |
-
2003
- 2003-02-06 US US10/359,930 patent/US20040155794A1/en not_active Abandoned
-
2004
- 2004-02-04 FR FR0401070A patent/FR2851008A1/fr not_active Withdrawn
- 2004-02-06 CA CA002515193A patent/CA2515193A1/fr not_active Abandoned
- 2004-02-06 AU AU2004211768A patent/AU2004211768A1/en not_active Abandoned
- 2004-02-06 GB GB0517850A patent/GB2419793A/en not_active Withdrawn
- 2004-02-06 WO PCT/US2004/003547 patent/WO2004072793A2/fr active Application Filing
- 2004-02-06 BR BR0407302-9A patent/BRPI0407302A/pt not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-08-24 NO NO20053949A patent/NO20053949L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5689248A (en) * | 1994-12-15 | 1997-11-18 | Gas Research Institute | Methods for reducing power consumption in remote sensing applications |
GB2361789A (en) * | 1999-11-10 | 2001-10-31 | Schlumberger Holdings | Mud-pulse telemetry receiver |
US20020180613A1 (en) * | 2000-05-08 | 2002-12-05 | Pengyu Shi | Digital signal receiver for measurement while drilling system having noise cancellation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20053949L (no) | 2005-11-03 |
WO2004072793A3 (fr) | 2006-04-20 |
GB2419793A (en) | 2006-05-03 |
US20040155794A1 (en) | 2004-08-12 |
CA2515193A1 (fr) | 2004-08-26 |
GB0517850D0 (en) | 2005-10-12 |
WO2004072793A2 (fr) | 2004-08-26 |
NO20053949D0 (no) | 2005-08-24 |
AU2004211768A1 (en) | 2004-08-26 |
BRPI0407302A (pt) | 2006-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2851008A1 (fr) | Systeme de telemetrie de fond de puits utilisant la modulation discrete multi-tonalite avec annulation adaptative de bruit | |
US7132958B2 (en) | Downhole telemetry system using multiple uplink modes as data channels using discrete multi-tone modulation | |
US7443312B2 (en) | Downhole telemetry system having discrete multi-tone modulation with QAM fallback | |
US7787525B1 (en) | Method and apparatus for transmission of well-bore data on multiple carrier frequencies | |
US6657551B2 (en) | Downhole telemetry system having discrete multi-tone modulation and dynamic bandwidth allocation | |
AU2009248421B2 (en) | Downhole telemetry system for wired tubing | |
US9625603B2 (en) | Downhole communication applications | |
US5010333A (en) | Advanced digital telemetry system for monocable transmission featuring multilevel correlative coding and adaptive transversal filter equalizer | |
US20030011489A1 (en) | Full duplex discrete multi-tone modulation for use in oil field well logging applications | |
US20050046592A1 (en) | Priority data transmission in a wireline telemetry system | |
US7026952B2 (en) | Downhole telemetry system using discrete multi-tone modulation having repeated symbols | |
AU2012395845B2 (en) | Communication applications | |
GB2408432A (en) | Downhole wellbore logging communications system using discrete multi-tone (DMT) to provide full duplex operation | |
FR2950766A1 (fr) | Procede de reduction des interferences entre un premier signal de type courant porteur transmis entre modems d'un reseau electrique et un second signal transmis entre modems d'un autre reseau. | |
FR2860669A1 (fr) | Methode de restauration de donnees deformees suite a leur transmission sur un cable de transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20081031 |