NL7904852A

NL7904852A - DEVICE FOR MONITORING THE PROCESS OF GOODS WHEN DRILLING A PETROLEUM SOURCE.

Info

Publication number: NL7904852A
Application number: NL7904852A
Authority: NL
Original assignee: Dresser Ind
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-21
Publication date: 1980-01-03
Also published as: IT7949512A0; GB2024895A; FR2429893A1; GB2024895B; DE2922493A1

Description

* ... y ..... 1 -* ... y ..... 1 -

Dresser Industries, Inc., te Dallas, Texas, Verenigde Staten van AmerikaDresser Industries, Inc., in Dallas, Texas, United States of America

Inrichting voor het controleren van de gang van zaken hij het aanhoren van een aardoliebronDevice for checking the state of affairs and hearing a petroleum well

De uitvinding heeft betrekking op de techniek van het aanboren van aardolie- of aardgas-bron en in het bijzonder op een instrumen-tatiesysteem voor een boorinstallatie, dienend voor het controleren en regelen van het aanboren van een bron.The invention relates to the technique of tapping a petroleum or natural gas well, and in particular to an instrumentation system for a drilling rig, serving to control and control the drilling of a well.

5 Bij het aanboren van een bron voor aardolie of aardgas of dergelijke wordt een roterende boorkop in een boorgat gedragen door een roterende boorkolom. De boorkolom is samengesteld uit een aantal lengten boorpijp die met elkaar zijn verbonden. De boorkolom voert in zijn inwendige boorvloeistof naar beneden en door de roterende boorkop heen. Wanneer IQ de boorvloeistof de bodem van het boorgat bereikt gaat de vloeistof weer naar boven in de ringvormige ruimte tussen het uitwendige oppervlak van de boorkolom en het inwendige oppervlak van het boorgat. De boorvloeistof bereikt tenslotte het aardoppervlak en gaat dan verder door een terugvoer-pijp naar reservoirs die gewoonlijk worden aangeduid als spoelingsputten.When tapping a well for petroleum or natural gas or the like, a rotary drill bit is carried in a borehole by a rotating drill string. The drill string is composed of a number of lengths of drill pipe that are connected to each other. The drill string carries downwards in its internal drilling fluid and through the rotating drill bit. When IQ the drilling fluid reaches the bottom of the borehole, the fluid rises back up into the annular space between the outer surface of the drill string and the inner surface of the borehole. The drilling fluid finally reaches the earth's surface and then continues through a return pipe to reservoirs commonly referred to as flushing wells.

15 Tijdens het boren worden verschillende parameters gecontroleerd en worden toepasselijke regelfuncties bènut, gebaseerd op de informatie die wordt verkregen uit de controle. Voorbeelden van de gecontroleerde parameters zijn druk, stroomsnelheid, toerental, koppel, last aan de hijshaak, hoogte van de spoeling in de spoelingput enz.15 During drilling, various parameters are checked and appropriate control functions are exploited, based on the information obtained from the check. Examples of the checked parameters are pressure, flow rate, speed, torque, load on the lifting hook, height of the flush in the flush pit etc.

2o Teneinde de behoefte aan controle- en regel-procedures tijdens het boren te begrijpen zullen nu de volgende problemen die gewoon-lijk tijdens het boren worden ontmoet, worden bezien. Het gewicht van de boorvloeistof in het boorgat wordt gebruikt om onderin het boorgat een hoge druk te helpen handhaven en te verhinderen dat ongewenste lichtere 25 materialen, zoals gas en water, in het boorgat binnendringen. Het binnendringen van deze materialen zou boorvloeistof uit het boorgat door de terugvoerpijp heen wegdrukken en er zou een gevaarlijke en kostbare eruptie kunnen optreden als gevolg van de verminderde druk in het boorgat.2o In order to understand the need for control and regulation procedures during drilling, the following problems commonly encountered during drilling will now be considered. The weight of the borehole drilling fluid is used to help maintain high pressure at the bottom of the borehole and prevent unwanted lighter materials, such as gas and water, from entering the borehole. The ingress of these materials would push drilling fluid out of the borehole through the return pipe and a dangerous and costly eruption could occur due to the reduced pressure in the borehole.

7904852 ϊ ί7904852 ϊ ί

VV

-s :- 2-s: - 2

In het geval dat gas onder hoge druk vanuit een ondergronds voorkomen het boorgat binnenkomt bestaat potentieel het gevaar van een eruptie. Het binnendringen van gas in het boorgat wordt manifest uit het wegdrukken van een equivalente hoeveelheid spoeling uit het boorgat naar de spoeling-5 putten. Het verlies aan spoeling uit het boorgat vermindert de druk tegenover het ondergrondse gasvoorkomen en laat meer gas binnenkomen in het boorgat. Een eruptie treedt op wanneer het gas het grootste deel van de spoeling uit het boorgat blaast en zelf aan het aardoppervlak verschijnt. Als gevolg van het onbeheerst afblazen van gas aan het aardoppervlak kan IQ brand zijn en daarmee gepaard verlies aan mensenlevens en materieel.In the event that high pressure gas enters the borehole from an underground reservoir, there is the potential for an eruption. Gas ingress into the borehole is manifested by pushing an equivalent amount of mud from the borehole to the mud wells. The loss of mud from the borehole reduces the pressure against the underground gas occurrence and allows more gas to enter the borehole. An eruption occurs when the gas blows most of the mud out of the borehole and itself appears on the Earth's surface. As a result of the uncontrolled venting of gas at the earth's surface, IQ can be a fire and consequent loss of life and equipment.

Indien een te hoge druk wordt uitgeoefend op het bovenste deel van het boorgat bij pogingen het gas onder controle te krijgen kunnen barsten ontstaan in de formatie die het boorgat omgeeft en het gas zal dan op onbeheerste wijze naar boven ontsnappen door de aarde heen. Deze !5 gang van zaken wordt manifest door het op onbeheerste wijze rondom de boorinstallatie afblazen van het gas wanneer dit eenmaal een weg heeft gevonden naar het aardoppervlak. In beide genoemde gevallen bestaat naast het verlies aan uitrusting en het mogelijk verlies van mensenlevens nog een economisch verlies doordat potentiële brandstof verloren gaat.If too high a pressure is applied to the upper part of the borehole in attempts to control the gas, cracks may form in the formation surrounding the borehole and the gas will escape upward through the earth in an uncontrolled manner. This course of events is manifested by blowing off the gas in an uncontrolled manner around the drilling rig once it has found its way to the earth's surface. In both cases, in addition to the loss of equipment and the possible loss of life, there is also an economic loss due to the loss of potential fuel.

2Q Bij het boren kan men stuiten op bijzonder poreuze geologi sche formaties. Aanzienlijke hoeveelheden van de boorvloeistof kunnen verloren raken door in deze formaties te worden verspreid. Dit is een situatie van verliezen bij het rondpompen die kostbaar kan zijn en schadelijk voor de totale boor-operatie. Onder sommige omstandigheden kan het ook 25 nog gewenst zijn met gas vermengde spoeling te controleren bij terugkeer naar de spoelingputten vanwege het gevaar dat het gas vrijkomt aan het aardoppervlak.2Q When drilling, one can come across particularly porous geological formations. Significant amounts of the drilling fluid can be lost by being dispersed in these formations. This is a situation of pumping losses that can be costly and detrimental to the overall drilling operation. In some circumstances, it may also still be desirable to monitor gas-mixed purge upon return to the purge wells because of the risk of the gas being released to the earth's surface.

De stand van de techniek verschaft stelsels voor het controleren van de gang van zaken bij het aanboren van aardolie- en aardgas-2Q bronnen en voor het leveren van een waarschuwing of, bij voorkeur, voor het beheersen van de hiervoor genoemde gevaarlijke situaties. De bekende controle-systemen, hoewel zij een verbetering zijn ten opzichte van het boren zonder controle, vertonen zwakheden en er bestaat behoefte aan een verbetering van de stand van de techniek. In de bekende systemen is 35 gebruik gemaakt van elektronische systemen waarin verschillende opnemers 790 48 52 y- < t 3 en meetorganen door draden zijn verbonden met een centraal controlepaneel. Dergelijke systemen vertonen als ernstige tekortkoming dat elektrische energie ter plaatse van de boring moet vorden geleverd aan de opneemeenheid en aan de ontvang- en/of ververkingseenheden en voor het 5 overdragen van signalen tussen deze eenheden. Het gebruik van elektrische toestellen op een plaats vaar geboord vordt waarbij explosieve gassen kunnen vorden gegenereerd, is verder gevaarlijk en gaat vaak in tegen voorschriften die door de overheid en de aannemers van het verk vorden aangehouden. Verder is het probleem van het aanleggen van de elektrische 10 bedrading en het instandhouden van de bedrading op de hoorplaats een belangrijke overweging. Verder is het bekend pneumatische verbindingen tussen de opnemers en de meetorganen naar een centraal controle-paneel te leggen. Hoewel pneumatische systemen de problemen van het veroorzaken van vonken die een explosief gas zouden kunnen ontsteken, ver-mijden, 15 compliceren zij het probleem van leidingen die kris-kras over de hoorplaats lopen die moeilijk zijn te installeren en in stand te houden.The prior art provides systems for monitoring the progress of tapping petroleum and natural gas 2Q wells and for providing a warning or, preferably, for controlling the aforementioned hazardous situations. The known control systems, although an improvement over drilling without control, have weaknesses and there is a need for an improvement in the prior art. In the known systems use has been made of electronic systems in which different sensors 790 48 52 y- <t 3 and measuring members are connected by wires to a central control panel. Such systems have as a serious shortcoming that electrical energy must be supplied at the location of the bore to the receiving unit and to the receiving and / or reconnaissance units and to transmit signals between these units. The use of electrical equipment in an area where drills can generate explosive gases is further dangerous and often goes against regulations maintained by government and contractors. Furthermore, the problem of installing the electrical wiring and maintaining the wiring at the hearing site is an important consideration. It is also known to make pneumatic connections between the sensors and the measuring elements to a central control panel. While pneumatic systems avoid the problems of generating sparks that could ignite an explosive gas, they complicate the problem of pipes criss-crossing the hearing site that are difficult to install and maintain.

De Amerikaanse octrooischriften 3.61¾.761, 3.608.653 en 3.7^0*739 geven een beschrijving van verschillende controle-systemen voor het controleren van potentiële erupties en van verlies aan circulatie.U.S. Pat. Nos. 3,661,761, 3,608,653, and 3.7 ^ 0 * 739 describe various control systems for controlling potential eruptions and loss of circulation.

20 Bijvoorbeeld vorden potentiële erupties of verlies aan circulatie in een boorgat manifest gemaakt door gebruik te maken van opneemorganen aan de pomp voor de boorvloeistof en aan de terugvoerpijp uit het boorgat voor de boorvloeistof. Daarbij zijn middelen aanwezig voor het controleren van de boorvloeistof die in het boorgat vorden gepompt en voor het laten 25 klinken van een waarschuwing indien een zekere hoeveelheid van de boorvloeistof uit het boorgat stroomt alvorens een minimale hoeveelheid van de boorvloeistof in het boorgat is geponst. Ook zijn middelen aanwezig voor t het laten klinken van een waarschuwing indien dit het boorgat geen boorvloeistof stroomt en in het boorgat een bepaalde maximale hoeveelheid 30 boorvloeistof is ingepompt. Draden verbinden de verschillende opnemers en meetorganen met een centraal controlepaneel. Deze bekende systemen vertonen de hiervoor genoemde bezwaren.For example, potential blowouts or loss of borehole circulation are manifested by using borehole pickups and borehole borehole return pipe. Additionally, means are provided for controlling the drilling fluid being pumped into the borehole and for sounding a warning if a certain amount of the drilling fluid flows out of the borehole before a minimum amount of the drilling fluid is punched in the borehole. Means are also provided for sounding a warning if this does not flow the borehole drilling fluid and a certain maximum amount of drilling fluid has been pumped into the borehole. Wires connect the different sensors and measuring devices to a central control panel. These known systems have the aforementioned drawbacks.

Systemen voor het automatisch vullen van boorgaten met boorvloeistof en het automatisch besturen van de boorinstallatie zijn be-35 schreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.833.076, 3.552.502 en 790 4 8 52 V Λ \ — k 3.7^6.102. Bijvoorbeeld heeft ia êên van de systemen een boorvloeistof-tank een vlotterkogel die is verbonden met het ene uiteinde van een buigzame kabel die aan het andere uiteinde een gewicht heeft voor het in contact komen met een paar elektrische schakelaars in reactie op de ver-5 plaatsing van de vlotterkogel. De kabel is tevens voorzien van een aantal uitéén liggende trekkers voor het in contact komen met een derde schakelaar die elektrische signalen levert die een aanwijzing zijn omtrent de toename van de volumetrische stroom spoeling uit de tank in het boorgat.Systems for automatically filling boreholes with drilling fluid and automatically controlling the drilling rig are described in U.S. Pat. Nos. 3,833,076, 3,552,502, and 790 4 8 52 V 3.7 K 6.102. For example, in one of the systems, a drilling fluid tank has a float ball connected to one end of a flexible cable that has a weight on the other end for contacting a pair of electrical switches in response to the displacement of the float ball. The cable also includes a number of single pullers for contacting a third switch that provides electrical signals indicative of the increase in volumetric flow purge from the downhole tank.

Twee paren magnetisch bekrachtigde kleppen reageren op logische wijze op 10 de stand van de vlotterkogel, op een stroomloze opnemer die de last aan de hijshaak aangeeft, en op een van schoepen voorziene opnemer die zich bevindt in de terugvoerleiding uit het boorgat voor de boorvloeistof, en deze kleppen regelen automatisch het vullen van de tank, het legen van de tank en de hoeveelheid boorvloeistof die mag lopen naar de boorgaten 15 in de aarde. Tevens is een elektrische schakeling aanwezig die de hoeveelheid vloeistof die in het boorgat loopt meet en de gemeten hoeveelheden vergelijkt met te voren gekozen waarden, en die er oorzaak van is dat alarm-organen worden bekrachtigd in het geval dat het werkelijke vloeistofvolume dat in het boorgat loopt, buiten de vooraf bepaalde waarden ligt.Two pairs of magnetically actuated valves logically respond to the float ball position, to an electroless transducer indicating the load on the lifting hook, and to a vane transducer located in the borehole borehole, and these valves automatically control the filling of the tank, the emptying of the tank and the amount of drilling fluid allowed to run to the boreholes in the earth. Also included is an electrical circuit that measures the amount of fluid flowing down the borehole and compares the measured amounts with preselected values, causing alarms to be energized in the event that the actual fluid volume entering the borehole is outside the predetermined values.

20 De uitvinding verschaft nu een instrumentatiesysteem voor een boorinstallatie voor het controleren en rapporteren van één of meer parameters gedurende het aanboren van een bron. De transmissie van data vanuit verschillende opnemers ter plaatse van de boring en de ontvangst van zulke overgebrachte data in één of meer ontvangende en verwerkende een-25 heden wordt verkregen zonder materiele aansluitingen zoals buizen, draden of mechanische koppeling. De opnemers kunnen worden opgesteld op plaatsen waar dergelijke materiele aansluitingen of koppelingen andere handelingen zouden storen of waar zij risico's of onderhoudsproblemen opleveren. De transmissie van data is betrouwbaar en vrij van storing vanuit andere 30 bronnen. Tenminste één proces-parameter kan worden gecontroleerd om de dynamische toestand van het proces te volgen en om waarschuwingen te leveren of een passende aktie te ondernemen wanneer deze dynamische toestand dreigt onder een vooraf bepaalde minimum waarde en/of boven een vooraf bepaalde maximum vaarde te komen. De hierboven genoemde en andere 35 kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de 790 4 8 52 5The invention now provides a drilling rig instrumentation system for monitoring and reporting one or more parameters during well drilling. The transmission of data from various sensors at the location of the bore and the reception of such transferred data in one or more receiving and processing units is achieved without material connections such as pipes, wires or mechanical coupling. The sensors can be placed where such material connections or couplings would interfere with other operations or where they pose risks or maintenance problems. The transmission of data is reliable and free from interference from other 30 sources. At least one process parameter can be checked to track the dynamic state of the process and to provide warnings or take appropriate action when this dynamic state threatens to fall below a predetermined minimum value and / or above a predetermined maximum value . The above-mentioned and other features and advantages of the invention will become apparent from the 790 4 8 52 5

*- ·« V* - · «V

hierna volgende beschrijving in bijzonderheden van de uitvinding, velke beschrijving verwijst naar een tekening.description hereinafter in detail of the invention, each description refers to a drawing.

Fig. 1 geeft een illustratie van een controle-systeem dat is samengesteld in overeenstemming met de uitvinding.Fig. 1 illustrates a control system constructed in accordance with the invention.

5 Fig. 2 geeft een blokscheaa van de wisselwerking van onder delen van het controle-systeem dat in fig. 1 is weergegeven.FIG. 2 is a block diagram of the interaction of parts of the control system shown in FIG.

Fig. 3 is een blokschema van de centrale processor.Fig. 3 is a block diagram of the central processor.

Fig. b is een blokschema van de zender/ontvanger.Fig. b is a block diagram of the transmitter / receiver.

Fig. 5 geeft een schema van de zonder tijdvertraging wer-10 kende gebeurtenis-zender.Fig. 5 shows a diagram of the event transmitter operating without a time delay.

In fig. 1 is een instrumentatie-systeem voor een boorinstallatie dat is samengesteld in overeenstemming met de uitvinding, weergegeven. Een boorgat 11 is voorzien van de gebruikelijke bekleding 15.Fig. 1 shows an instrumentation system for a drilling rig assembled in accordance with the invention. A borehole 11 is provided with the usual casing 15.

Eet boorgat 11 bevat de roterende boorkolom 13. De roterende boorkolom 13 15 is aan het ondereind voorzien van een boorkop 1U. De boorkolom 13 wordt rondgedraaid door middel van een draaiende tafel 16 die in de boortoren 10 is gemonteerd. Uit een spoelingput 19 wordt boorspoeling gepompt door middel van een verdringerpomp 22 via een spoelingtoevoerleiding 23 en een buigzame slang in de boorkolom 13 en komt daaruit naar buiten via 20 de boorkop 1U in het boorgat 11, waarna het bovenuit de bekledingsmantel 15 wordt teruggevoerd door middel van een spoelingstroomleiding 17 naar de spoelingput 19. Aan het boveneind van de mantel 15 is een eruptie-verhinderaar of roterende boorkop 12 die kan worden geopend en gesloten en die van het een of andere geschikte gebruikelijke type is, aangebracht.The borehole 11 contains the rotary drill string 13. The rotary drill string 13 15 is provided at the bottom end with a drill bit 1U. The drill string 13 is rotated by means of a rotating table 16 mounted in the derrick 10. Drilling mud is pumped from a mud well 19 by a displacement pump 22 through a mud feed pipe 23 and a flexible hose in the drill string 13 and exits therethrough through the drill bit 1U in the borehole 11, after which it is recycled from the top of the casing 15 by means of from a mud flow line 17 to the mud pit 19. At the top end of the jacket 15, a blowout preventer or rotary drill bit 12 which can be opened and closed and which is of any suitable conventional type is provided.

25 De uitvinding verschaft een stelsel voor het controleren van een of meer parameters gedurende het boren. Een bijzonder goede toepassing voor de uitvinding is het controleren van het bronaanboorproces met gebruikmaking van procesparameters die verband houden met de spoeling die wordt gebruikt. Bijvoorbeeld zijn parameters die kunnen worden ge-30 controleerd gedurende het aanboren van een aardoliebron of aardgasbron of dergelijke de stroomsnelheid van de vloeibare boorspoeling die terugkeert uit het boorgat naar de spoelingputten, alsmede het vloeistofniveau van de spoeling in de spoelingputten. Veranderingen in deze parameters kunnen worden gebruikt als een waarschuwing van een aanstaande eruptie 35 van het boorgat en om deze reden is de toepassing van de uitvinding op de- 7904852 i -s \ > ... 6 ze parameters uiterst nuttig als een oplossing voor het controleren van een erupti e-b ehe ers ing hij het aanhoren van een oliebron. Het toenemen van de stroomsnelheid van de spoeling vanuit het boorgat en het toenemen van de hoogte van het vloeistofniveau in de spoelingputten kan een aan-5 staande eruptie aangeven voordat deze werkelijk optreedt waardoor de boorploeg tijd krijgt om aktie te ondernemen teneinde het werkelijk optreden van de eruptie te voorkomen. Ook een verlaging van de stroomsnelheid en van de hoogte van het vloeistofniveau kunnen een aanwijzing geven, namelijk van verlies aan circulatie in het boorgat waardoor aandacht van de boorploeg wordt gevraagd teneinde de normale boor-operatie weer te kunnen uitvoeren voordat het verlies aan spoeling in circulatie in aanzienlijke mate schade of zelfs stopzetten van het werk veroorzaakt.The invention provides a system for checking one or more parameters during drilling. A particularly good application for the invention is to control the source drilling process using process parameters associated with the mud used. For example, parameters that can be monitored during the drilling of a petroleum well or natural gas well or the like are the flow rate of the liquid drilling mud returning from the borehole to the mud wells, as well as the fluid level of the mud in the mud wells. Changes in these parameters can be used as a warning of an impending borehole blowout and for this reason the application of the invention to the parameters is extremely useful as a solution to the problem. Checking an eruptive system and hearing an oil well. Increasing the flow rate of the mud from the borehole and increasing the height of the fluid level in the mud wells may indicate an on-going eruption before it actually occurs giving the drill crew time to take action to ensure the actual occurrence of the prevent eruption. A decrease in flow rate and in the level of the fluid level may also provide evidence of loss of borehole circulation requiring attention from the drill crew to resume normal drilling operation before the loss of mud in circulation causes significant damage or even cessation of work.

De uitvinding verzorgt de transmissie van data afkomstig van verschillende opnemers ter plaatse van de boring en de ontvangst van ^ dergelijke uitgezonden data in één of meer ontvangst-eenheden en ver-werkingseenheden zonder dat daarvoor materiele verbindingen nodig zijn, zoals buizen, draden of mechanische koppelingen. Hierdoor is het mogelijk de opnemers te installeren op plaatsen waar een dergelijke koppeling andere operaties stoort of risico's veroorzaakt, dan wel onderhoudspro-20 blemen. De uitvinding verzorgt uitzendingen van data die betrouwbaar zijn en die vrij zijn van storing uit andere bronnen. De uitvinding is bij nagenoeg elke boor-operatie van nut waarbij tenminste één proces parameter kan worden gecontroleerd en wenselijkerwijs zou moeten worden gecontroleerd teneinde de dynamische toestand van het proces te kunnen vol-2^ gen en waarschuwingen te geven of een passende aktie te laten ondernemen wanneer deze dynamische toestand beneden een vooraf bepaalde minimum waarde en/of boven een vooraf bepaalde maximum waarde dreigt te komen. Een stelsel wordt verschaft voor het overbrengen van opnemersignalen op draadloze wijze via een met een voor langdurig gebruik geschikte batterij 2Q gevoede eenheid. Het stelsel elimineert de behoefteaan direkt contact tussen de opnemer en het registratie/weergeeforgaan, verbetert de betrouwbaarheid en elimineert problemen wat betreft explosie-beveiliging die zijn verbonden met een externe bedrading.The invention provides for the transmission of data from various sensors at the location of the bore and the reception of such transmitted data in one or more receiving units and processing units without the need for material connections, such as pipes, wires or mechanical couplings. . It is hereby possible to install the sensors in places where such a coupling disturbs other operations or causes risks, or maintenance problems. The invention provides broadcasts of data that are reliable and free from interference from other sources. The invention is useful in virtually any drilling operation where at least one process parameter can be monitored and desirably monitored in order to monitor the dynamic state of the process and to issue warnings or appropriate action to be taken when this dynamic state threatens to fall below a predetermined minimum value and / or above a predetermined maximum value. A system is provided for transmitting sensor signals wirelessly via a unit powered by a long-life battery 2Q. The system eliminates the need for direct contact between the sensor and the recording / reproducing device, improves reliability, and eliminates explosion protection problems associated with an external wiring.

Op de afvoerpijp 17 is een gebruikelijke stroomopnemer 20 25 gemonteerd met een schoeporgaan 18 dat totin het inwendige van de afvoer- 7904852 7A conventional flow sensor 20 is mounted on the discharge pipe 17 with a blade member 18 which extends into the interior of the discharge 7904852 7.

NN

g> * pijp steekt voor het opnemen van de stroomsnelheid van de spoeling in de pijp 17· Bijvoorbeeld wordt indien de stroomsnelheid toeneemt de schoep 18 bewogen naar het uitlaateind van de pijp 17» terwijl bij afname van de stroomsnelheid de schoep 18 die onder veerspanning is ingesteld of van ^ tegenwichten is voorzien in deze richting, naar de invoer van de pijp 17 toe beweegt. De stroomopnemer 20 kan iedere bekende inrichting zijn die in de handel verkrijgbaar is, zoals de "Flow Sensor" die wordt vervaardigd door SWACQ Division, Dresser Industries, Inc., Houston, Texas, die van zowel hoge als lage instelpunten is voorzien om te voren een minimaal toe-jq lastbare en een maximum toelaatbare stroomsnelheidsverandering te kunnen instellen. De stroomopnemer 20 is voorzien van een signaaluitgang die leidt naar een radio-ontvanger-zender 26 van zeer laag vermogen.g> * pipe inserts to accommodate the flow rate of the flush in the pipe 17 · For example, as the flow rate increases, the vane 18 is moved to the outlet end of the pipe 17 »while the flow rate decreases the vane 18 which is under spring tension adjusted or counterbalanced in this direction as it moves toward the inlet of the pipe 17. The flow sensor 20 may be any known device commercially available, such as the "Flow Sensor" manufactured by SWACQ Division, Dresser Industries, Inc., Houston, Texas, which has both high and low set points for advance be able to set a minimum allowable and a maximum allowable flow velocity change. The current sensor 20 is provided with a signal output leading to a very low power radio receiver transmitter 26.

De spoelingput 19 bevat boorspoeling en is in verband daar· mee voorzien van een bekende vloeistofniveau-opnemer 25 met een vlotter ^ aan een arm die uitsteekt naar en drijft op het oppervlak van de spoeling in de put 19· De vloeistof niveauopnemer 25 is een bekendeiinrichting die in de handel verkrijgbaar is en die bijvoorbeeld volledig wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3*086.397· Het uitgangssignaal uit de niveauopnemer 25 wordt verwerkt in een signaal-processor en doorgegeven 2q naar een radiozender van zeer gering vermogen die is opgenomen in de ont· vanger/zender 27.The mud well 19 contains drilling mud and is associated therewith with a known fluid level sensor 25 with a float on an arm protruding and floating on the surface of the mud in the well 19. The fluid level sensor 25 is a known device which is commercially available and which is, for example, fully described in U.S. Pat. No. 3,086,397 The output signal from level sensor 25 is processed in a signal processor and passed 2q to a very low power radio transmitter included in the receiver. catcher / transmitter 27.

De poop 22 is een gebruikelijke heen en weergaande zuiger· pomp die telkens wanneer de zuiger een volledige cyclus heeft volbracht, een bekend volume vloeistof heeft verpompt. Dit bekende volume wordt door 2^ de fabrikant van de pomp opgegeven zodat het aantal cycli (pompslagen) van de pomp dat nodig is voor het afgeven van een gewenst volume boorvloei-stof, gemakkelijk op een gebruikelijke wijze die in de techniek goed bekend is, kan worden bepaald. De pomp 22 draagt een opneemorgaan, bijvoorbeeld een microschakelaar, dat elke heen· en weergang-cyclus van de 2o pompzuiger zal registreren. Een signaal dat elke cyclus voorstelt, wordt doorgegeven aan een radio-ontvanger/zender 28 van zeer gering vermogen.The poop 22 is a conventional reciprocating piston pump that pumps a known volume of liquid each time the piston has completed a full cycle. This known volume is specified by the pump manufacturer so that the number of cycles (pump strokes) of the pump required to deliver a desired volume of drilling fluid is easily in a conventional manner well known in the art, can be determined. The pump 22 carries a sensor, for example a microswitch, which will record each back and forth cycle of the 20 pump piston. A signal representing each cycle is passed to a very low power radio receiver / transmitter 28.

Op afstand van de stroomopnemer 20, de vloeistofhiveauopne-mer 25 en de pomp met slagopnemer 22 is een centrale processor 29 opgesteld. De centrale processor verkrijgt data uit de eenheden 20, 22 en 25.A central processor 29 is arranged at a distance from the flow sensor 20, the liquid level sensor 25 and the pump with impact sensor 22. The central processor obtains data from units 20, 22 and 25.

25 Op het hoogfrequentpaneel 31 van de centrale processor 29 is een antenne 790 48 52 * s 8 ......25 An antenna 790 48 52 * s 8 ...... is located on the high-frequency panel 31 of the central processor 29.

30 gemonteerd. Op het instrumentatiepaneel 35 van de centrale processor 29 zijn uitleesorganen, zoals de eenheden 32, 33 en 3^, aangebracht.30 mounted. Readers, such as units 32, 33 and 31, are mounted on the instrumentation panel 35 of the central processor 29.

In fig. 2 zijn de centrale processor 29 en de ontvanger/ zender 27 in wisselwerking met elkaar weergegeven. Er is een stelsel tot 5 stand gebracht waarbij data vanuit een spoelingniveauopnemer 25 alleen worden uitgezonden bij ontvangst van een gecodeerd signaal om dit te doen dat afkomstig is van het hoogfrequent paneel 31. Dit heeft tevens het effect van het verlengen van de levensduur van de batterij door het basis-opnemerstelsel met een zender en een opnemercodeerorgaan uitgeschakeld 10 te laten behalve bij "ondervraging” door de centrale processor 29. Een in de zender/ontvanger 37 opgenomen radio-ontvanger met zeer gering energieverbruik ontvangt en identificeert door de ondervragingszender uitgezonden unieke codes en reageert op de identificerende code door een dataverbinding voor telemetrie in te schakelen. De hiervoor al genoemde 1 cj radio-ontvanger met zeer gering energieverbruik kan ononderbroken tot drie jaren werken op alkalische batterijen van 1,5 volt van het C-type.In Fig. 2, the central processor 29 and the receiver / transmitter 27 are shown interacting with each other. A system has been established in which data from a rinse level sensor 25 is only transmitted upon receipt of an encoded signal to do so from the high-frequency panel 31. This also has the effect of extending the battery life by leaving the base transducer system with a transmitter and a transducer encoder disabled 10 except for "interrogation" by the central processor 29. A very low power radio receiver incorporated in the transceiver 37 receives and identifies unique codes transmitted by the interrogator transmitter and responds to the identifying code by enabling a data link for telemetry The aforementioned 1 cj radio receiver with very low power consumption can operate continuously for up to three years on 1.5 volt C-type alkaline batteries.

De signaalprocessor 36 werkt op het analoge signaal afkomstig van de spoelingniveauopnemer 25 om het signaal in een vorm te brengen voor uitzending door de zender-ontvanger 37· 20 Het controlestelsel maakt in bedrijf gebruik van een aantal zenders van laag vermogen voor het uitzenden van data afkomstig van de opnemers 20, 22 en 25; deze zenders hebben voldoende vermogen voor het dekken van een gehele boorlokatie met betrouwbare uitzendingen. Teneinde de kosten en de onderdelenvoorraad te miniseren en de batterij levensduur 25 maximaal te maken zullen al deze opnemerzenders op dezelfde frequentie werken maar in tijd-multiplex zodat slechts êên van de zenders op een bepaald tijdstip is ingeschakeld. Voor deze oplossing zijn twee hoogfrequente verbindingen nodig: de eerste verbinding wordt de "ondervragingsverbinding" genoemd. Deze verbinding is een kristalbestuurde zender, typerend werkend 2o bij I7U MHz met een vermogen van 100 mW, waarbij amplitude-modulatie door een sinusvormige draaggolf van 950 Hz die pulsvormig door middel van een pulscodemodulator wordt opgebracht. Een AM-zender van dit type kan worden gevonden in Markus, Source Book of Electronic Circuits, blz. 730, "60 mW Transmitter". Het modulatiesignaal met de frequentie 950 Hz wordt ont-35 wikkeld met een lokale faseverschuivings-oscillator die wordt in- of uit- 790 4 8 52 * *- 3 9 % gepoort door middel van een serie lang of kort durende pulsen die 1’ en respectievelijk 0’ en voorstellen en die zijn opgevekt vanuit het geselecteerde adres in de besturende micro-processor, bijvoorbeeld een Fairchild F-8 microprocessor. Het ondervragingsverbindingssignaal vordt 5 vervolgens uitgezonden via een antenne-koppelorgaan naar de antenne 30 vanvaar het zich voortplant naar de op afstand gelegen ondervraagde opne-mer-stellen 26, 27 en 28 en de daarbij behorende uitrusting.The signal processor 36 operates on the analog signal from the rinse level sensor 25 to shape the signal for transmission by the transceiver 37 · 20. The control system in operation uses a number of low power transmitters to transmit data from the of the sensors 20, 22 and 25; these transmitters have sufficient power to cover an entire drilling site with reliable transmissions. In order to minimize costs and parts inventory and maximize battery life, all these transducer transmitters will operate on the same frequency but in time multiplex so that only one of the transmitters is turned on at any one time. This solution requires two high-frequency connections: the first connection is called the "interrogation connection". This link is a crystal-controlled transmitter, typically operating at 100 mW at 17 MHz, with amplitude modulation by a 950 Hz sinusoidal carrier wave which is applied in pulse form by a pulse code modulator. An AM transmitter of this type can be found in Markus, Source Book of Electronic Circuits, page 730, "60 mW Transmitter". The modulation signal at the frequency 950 Hz is developed with a local phase-shifting oscillator that is gated in or out 790 4 8 52 * * - 3 9% through a series of long or short pulses 1 'and and 0 ', respectively, and which are covered from the selected address in the controlling microprocessor, for example, a Fairchild F-8 microprocessor. The interrogation link signal is then transmitted through an antenna coupler to the antenna 30 from which it propagates to the remote interrogated transducer sets 26, 27 and 28 and associated equipment.

Ih de op afstand gelegencondervraagde-zender 27 vordt het ondervragingssignaal via de antenne en een antenne-koppelorgaan ontvangen. lO In de zender/ontvanger 37 bevindt zich een 17^ MHz schakel-ontvanger.In the remote interrogator 27, the interrogation signal is received via the antenna and an antenna coupler. 10 In the transmitter / receiver 37 there is a 17 ^ MHz switching receiver.

Het ia een passieve ontvanger met een afgestemde hoogfrequente preselector-diodedetector en een video-versterker. De uitgangstrap detecteert de 950 Hz omhullende en decodeert deze in een serie-parallel-omzetter die een in de handel verkrijgbare als geïntegreerde schakeling uitgevoerd schuif-15 register is, bijvoorbeeld één of meer in cascade geschakelde U bits- schuif registers van het type Motorola MC 1^015. Voor de sensor vordt een adres geselecteerd door middel van doorverbindingspluggen of van een schakelpaneel en het adres vordt vergeleken met de parallelle uitvoer van het schuifregister door middel van een vergelijkingsorgaan. Het verge-20 lijkingsorgaan is functioneel verkrijgbaar als in cascade geschakelde en als geïntegreerde schakeling uitgevoerde vier bitsvergelijkingsketens, bijvoorbeeld van het type Motorola MC 1^585.It is a passive receiver with a tuned high-frequency preselector diode detector and a video amplifier. The output stage detects and decodes the 950 Hz envelope in a series-parallel converter which is a commercially available integrated circuit shift register, for example one or more Motorola MC cascaded U bit shift registers. 1 ^ 015. For the sensor, an address is selected by means of jumper plugs or a switch panel, and the address is compared to the parallel output of the shift register by a comparator. The comparator is functionally available as cascaded and integrated circuit four bit comparison circuits, for example, of the Motorola MC 1 585 type.

Wanneer het gedecodeerde adres overeenstemt met het te voren gekozen adres van de eenheid vordt een voedingsschakelaar bekrach-25 tigd. Deze bestaat uit een monostabiele multivibrator (Motorola MCWhen the decoded address matches the preselected address of the unit, a power switch is energized. This consists of a monostable multivibrator (Motorola MC

1^538} die een korte puls genereert voor het inschakelen van een PïïP-transistor die energie vanuit de batterij geleidt naar de schakeling die normaal geen signaal oplevert. De kortdurende puls is voldoende voor het uitvoeren van een meting en voor het uitzenden van het resultaat daarvan 20 zodat de batterij vordt gespaard.1 ^ 538} which generates a short pulse to turn on a PïP transistor that conducts energy from the battery to the circuit that normally does not provide a signal. The short pulse is sufficient to take a measurement and transmit the result thereof so that the battery is saved.

De schakelaar levert energie aan de schakeling die een deel is van de tveede verbinding, de "data-verbindingM. Aldus is energie toegevoerd aan een positie- of parametermeetschakeling, zoals een potentiometer, en deze zendt zijn uitgangssignaal naar een spanning/frequentie-35 omzetter, bijvoorbeeld Analog Devices INC. type AD 537, ingesteld voor 790 48 52 ï % % 10 een uitgangssignaal van m-0 - 10 kHz. Het frequentie-uitgangssignaal van de spannings-/frequentieomzetter wordt gebruikt voor het in frequentie moduleren van een 217 MHz-zender die tegelijkertijd wordt ingeschakeld.The switch supplies power to the circuit which is part of the second connection, the "data connection M." Thus, energy is supplied to a position or parameter measuring circuit, such as a potentiometer, and it sends its output signal to a voltage / frequency converter , for example Analog Devices INC. type AD 537, set for 790 48 52%% 10 an output signal of m-0 - 10 kHz The frequency output signal of the voltage / frequency converter is used for frequency modulation of a 217 MHz transmitter that is switched on at the same time.

Deze zender is functioneel een "U6o kHz FM-draadloze microfoon”, be-5 schreven in Markus, Source Book of Electronic Circuits, blz. 800. Echter heeft de zender een met een kristal gestabiliseerde draaggolffrequentie en een frequentie-zwaai van 75 - 100 kHz. Het uitgangssignaal van de zender wordt toegevoerd aan het antenne-koppelorgaan en vandaar uit aan de antenne voor terugzending naar de centrale processor 29.This transmitter is functionally a "U6o kHz FM wireless microphone" described in Markus, Source Book of Electronic Circuits, page 800. However, the transmitter has a crystal stabilized carrier frequency and a frequency sweep of 75 - 100 kHz The output signal from the transmitter is applied to the antenna coupler and from there to the antenna for return to the central processor 29.

10 Het resterende deel van de "data-verbinding" bevindt zich in de centrale processor 29. Het "dataverbindings-signaal" (door het adres wordt er slechts êên tegelijk gekozen) zal door een 217 MHz-ont-vanger en een FM-demodulator worden gedetecteerd. Deze ontvanger is functioneel een "U60 kHz PM-ontvanger voor een draadloze microfoon", te vinden 15 in Markus Source Book of Electronic Circuits, blz. 571. De aanwezigheid van een draaggolffrequentie van 217 MHz schakelt een AGC-lijn naar een microprocessor in die vervolgens geldige frequentie-data herkent.10 The remainder of the "data link" is located in the central processor 29. The "data link signal" (the address only selects one at a time) will be sent by a 217 MHz receiver and an FM demodulator be detected. This receiver is functionally a "U60 kHz PM receiver for a wireless microphone", found in 15 Markus Source Book of Electronic Circuits, p. 571. The presence of a carrier frequency of 217 MHz enables an AGC line to a microprocessor that then recognizes valid frequency data.

De microprocessor is geprogrammeerd voor het meten van de frequentie en voor het uitvoeren van het op schaal brengen van de data in overeenstemming 20 met constanten die door de microprocessor zijn berekend en in een geheugen zijn vastgelegd. De doorsnede van bijvoorbeeld de spoelingput en de versterkingsfactor van de opnemer die worden gebruikt voor berekening van de constanten, zijn in het geheugen geprogrammeerd door middel van een toetsenbord en van een controleweergeefscherm bij het voor het eerst op 25 de hoorplaats opzetten van het stelsel. Het geheugen bestaat uit in half-geleidertechniek uitgevoerde RAM, bijvoorbeeld Signetics 2102, en ROM, bijvoorbeeld Intel 2708.The microprocessor is programmed to measure the frequency and perform scaling of the data in accordance with constants calculated by the microprocessor and stored in a memory. For example, the cross-section of the flushing well and the gain of the sensor used to calculate the constants are programmed into memory by means of a keyboard and a control display screen when the system is first set up at the hearing site. The memory consists of semiconductor RAM, e.g. Signetics 2102, and ROM, e.g. Intel 2708.

De óp schaal gebrachte data voor het adres wordt via de data-poort van de microcomputer uitgevoerd naar een digitaal/analoog-30 omzetter, bijvoorbeeld Motorola MC1408. Tegelijkertijd wordt het adres in binaire vorm gepresenteerd aan een decodeerorgaan, bijvoorbeeld Motorola MC1^515. Het decodeerorgaan bekrachtigt afzonderlijke aansluitdraden naar bemonstering- en -vasthoud-eenheden, bijvoorbeeld National Semiconductors LF198 die vervolgens individuele analoge data-uitgangssignalen presen-35 teren om zichtbaar te worden gemaakt of voor het aktiveren van alarm- 790 48 52 φ- *· * — 11 inrichtingen. Elk adres wordt afgetast. De programmering in de microprocessor kan aan elk van de kanalen voorrang geven. De tijd tussen ondervragingen bedraagt notmaal 7-15 seconden teneinde de bemonstering- en -vasthoud-uitgangssignalen vers en up to date te houden. Data van de soort 5 als door de opnemers in een boorinstallatie wordt gecontroleerd, veranderen gedurende deze tijd niet opbetekenende vijze.The scaled data for the address is output through the data port of the microcomputer to a digital / analog converter, for example, Motorola MC1408. At the same time, the address is presented in binary form to a decoder, for example, Motorola MC1 ^ 515. The decoder energizes individual leads to sample and hold units, for example, National Semiconductors LF198, which then present individual analog data output signals for visualization or for triggering alarms 790 48 52 φ- * · * - 11 establishments. Every address is scanned. Programming in the microprocessor can give priority to each of the channels. The time between interrogations is not less than 7-15 seconds to keep the sampling and holding output signals fresh and up to date. Data of type 5 when monitored by the sensors in a drilling rig do not change during this time.

Met verwijzing naar fig. 3, fig. U en fig. 5 zal nu een beschrijving worden gegeven van een ander uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding. Dit uitvoeringsvoorbeeld van een hoogfrequent controle-stelsel 50 voor gebruik in een olieveld, omvat drie verschillende materiele componenten: component 1 is de centrale processor (zie fig. 3), component 2 bestaat uit één of meer op afstand geplaatste ondervraagde zender/ont-vangers (zie fig. *0 en component 3 is een op afstand geplaatste gebeurte-nisopnemer voor op een bepaald ogenblik plaatsvindende gebeurtenissen 35 (zie fig. 5)· Gewoonlijk omvat het stelsel een enkele centrale processor, één of meer ondervraagde zenders/ontvangers en een of meer zonder tijd-vertraging werkende gebeurtenis-zenders.With reference to Fig. 3, Fig. U and Fig. 5, a description will now be given of another exemplary embodiment of the invention. This exemplary embodiment of a high frequency control system 50 for use in an oil field, comprises three different material components: component 1 is the central processor (see Figure 3), component 2 consists of one or more remote interrogated transmitter / receivers (see fig. * 0 and component 3 is a remote event recorder for events occurring at a given time 35 (see fig. 5). Usually the system comprises a single central processor, one or more polled transmitters / receivers and a or more event transmitters operating without time delay.

In bedrijf maakt het hoogfrequente controle-stelsel gebruik van een aantal zenders die weinig energie vebruiken, voor het uitzenden 20 van data vanuit de opnemers. Deze zenders hebben voldoende vermogen voor het dekken van een gehele boorlokatie met betrouwbare uitzendingen.In operation, the high-frequency control system uses a number of low energy transmitters to transmit data from the sensors. These transmitters have sufficient power to cover an entire drilling site with reliable transmissions.

Teneinde de kosten en de onderdelen-voorraad tot een minimum terug te brengen en de levensduur van de batterijen zo lang mogelijk te maken zullen al deze opnemerzenders verken op dezelfde frequentie, maar in tijd-25 'multiplex zodat slechts één van de zenders op een bepaald ogenblik is ingeschakeld. Deze oplossing maakt twee hoogfrequente verbindingen nodig, waarvan de eerste wordt aangeduid als de "ondervragingsverbinding”. Deze . verbinding is een kristalbestuurde zender 39» typerend werkend bij 17^ MHz met een vermogen van 100 mW en in amplitude gemoduleerd door een draag-30 golf van 950 Hz die pulsgewijs wordt opgebracht door middel van een puls-codemodulator 38. Een AM-zender van dit type kan worden aangetroffen in Markus, Source Book of Electronic Circuits, blz. 730: "60 mW Transmitter”.In order to minimize costs and parts inventory and to maximize battery life, all these transmitter transmitters will explore on the same frequency, but in time-25 'multiplex so that only one of the transmitters on a given moment is turned on. This solution requires two high-frequency connections, the first of which is referred to as the "interrogation connection." This connection is a crystal-controlled transmitter 39, typically operating at 17 MHz with a power of 100 mW and amplitude modulated by a carrier wave. of 950 Hz which is pulsed by means of a pulse code modulator 38. An AM transmitter of this type can be found in Markus, Source Book of Electronic Circuits, page 730: "60 mW Transmitter".

Het modulatiesignaal met een frequentie van 950 Hz wordt ontwikkeld met een lokale faseverschuivingsoscillator 73 die wordt ingepoort of uit-35 gepoort door een serie langdurende of kortdurende pulsen die 1'en of 790 4 8 52 «w _ 12 O'en voorstellen en verkregen uit het gekozen adres 3T in de besturende microprocessor 36, bijvoorbeeld een Fairchild F-8. Het ondervragingsver-bindingssignaal wordt vervolgens uitgezonden via het antennekoppelorgaan 1+0 naar de antenne l+7 vanwaar het zich voortplant naar de op afstand 5 gelegen ondervraagde opnemers.The modulation signal at a frequency of 950 Hz is developed with a local phase-shift oscillator 73 which is input or out-of-35 through a series of long or short pulses representing 1's or 790 4 8 52% and obtained from the selected address 3T in the controlling microprocessor 36, for example a Fairchild F-8. The interrogation connection signal is then transmitted through the antenna coupler 1 + 0 to the antenna 1 + 7 from where it propagates to the remote interrogated sensors.

In de op afstand gelegen ondervraagde zender (zie fig. k) wordt het ondervragingssignaal ontvangen via de antenne 53 en het an-tenne-koppelorgaan 5*+. De 17^ MHz schakelontvanger 55 is een passieve ontvanger met een afgestemde hoogfrequent-preselector, een diode-detector 3 q en een video-verstérker. De uitgangstrap detecteert de 950 Hz omhullende en decodeert deze in een serie/parallelomzetter 56 die een in de handel verkrijgbaar, als een geïntegreerde schakeling uitgevoerd schuif register is, bijvoorbeeld bestaande uit één of meer in cascade geschakelde k bits-schuifregisters van Motorola type MC 11+015. Een adres voor de opnemer 35 wordt geselecteerd door middel van doorverbindingspluggen of van een schakelpaneel 57 en wordt vergeleken met de parallelle uitvoer van het schuifregister 56 door middel van een vergelijkingsorgaan 58. Het verge-lijkingsorgaan is functioneel verkrijgbaar als in cascade geschakelde, als geïntegreerde schakeling uitgevoerde 1+ bitsvergelijkingsketens, bij-2o voorbeeld Motorola MC 11+585.In the remote interrogated transmitter (see Fig. K), the interrogation signal is received via the antenna 53 and the antenna coupler 5 * +. The 17 MHz switching receiver 55 is a passive receiver with a tuned high-frequency pre-selector, a diode detector 3 q and a video amplifier. The output stage detects the 950 Hz envelope and decodes it into a serial / parallel converter 56 which is a commercially available integrated circuit shift register, e.g. consisting of one or more cascaded k bit shift registers of Motorola type MC 11 +015. An address for the sensor 35 is selected by interconnect plugs or a switch panel 57 and is compared to the parallel output of the shift register 56 by a comparator 58. The comparator is functionally available as a cascaded integrated circuit. 1+ bit comparison circuits performed, e.g.-2o example Motorola MC 11 + 585.

Wanneer het gedecodeerde adres overeenstemt met het gepre-selecteerde adres van de eenheid wordt een voedingsschakelaar 59 bekrachtigd. Dit bestaat uit een monostabiele multivibrator (Motorola MC11+538) die een korte puls genereert voor het inschakelen van een FHP-transistor 25 die energie vanuit de batterij 60 laat gaan naar de schakeling 61, 62 en 63 die normaal niet werkzaam is. De kortdurende puls is voldoende lang om een meting mogelijk te maken en het resultaat van de meting uit te zenden zodat de batterij wordt gespaard.When the decoded address matches the pre-selected address of the unit, a power switch 59 is energized. This consists of a monostable multivibrator (Motorola MC11 + 538) that generates a short pulse to turn on an FHP transistor 25 that passes energy from battery 60 to circuit 61, 62, and 63 that is normally not operating. The short pulse is long enough to allow a measurement and transmit the result of the measurement to conserve the battery.

De schakelaar 59 levert energie aan een schakeling die 2o deel uitmaakt van de tweede verbinding, de "dataverbinding". Een positie-of parametermeetschakeling, bijvoorbeeld een potentiometer 63, krijgt aldus energie toegevoerd en de schakeling zendt zijn uitgangssignaal naar een spanning-frequentieomzetter 32, bijvoorbeeld Analog Devices Ine. type AD537, die is ingesteld voor een uitgangssignaal van 0-10 kHz.Switch 59 supplies power to a circuit that is part of the second connection, the "data connection". A position or parameter measuring circuit, for example a potentiometer 63, is thus supplied with energy and the circuit sends its output signal to a voltage-frequency converter 32, for example Analog Devices Ine. type AD537, which is set for an output signal of 0-10 kHz.

35 Het frequentie-uitgangssignaal van de spannings/frequentieomzetter wordt 790 4 8 52 — 13 - % gebruikt voor het in_'frequent ie moduleren van een 21T MHz zender 61 die tegelijkertijd wordt ingeschakeld. Deze zender is functioneel een "b60 kHz FM-draadloze microfoon", beschreven in Markus, Source Book of Electronic Circuits, blz. 800. Echter heeft de zender 61 een kristalge-5 stabiliseerde draaggolffrêquentie en een frequentiezwaai van 75 - 100 kHz. Het uitgangssignaal van de zender wordt toegevoerd aan het antenne-koppelorgaan 5b en vandaar aan de antenne 53 om terug te worden uitgezonden naar de centrale processor.The frequency output signal from the voltage / frequency converter is used at 790 4 8 52 - 13% to modulate a 21T MHz transmitter 61 which is switched on simultaneously. This transmitter is functionally a "b60 kHz FM wireless microphone" described in Markus, Source Book of Electronic Circuits, page 800. However, the transmitter 61 has a crystal-stabilized carrier frequency and a frequency sweep of 75-100 kHz. The transmitter's output is applied to the antenna coupler 5b and from there to the antenna 53 to be sent back to the central processor.

Het resterende deel van de dataverbinding bevindt zich in 10 de centrale processor. Het dataverbindingssignaal (door het adres wordt er slechts één tegelijkertijd geselecteerd) zal worden gedetecteerd door de 217 MHz ontvanger en EM-demodulator bl. Deze ontvanger is functioneel een "b60 kHz FM-ontvanger voor een draadloze microfoon", te vinden in Markus, Source Book of Electronic Circuits, blz. 571· De aanwezigheid van 15 de 217 MHz draaggolffrequentie opent de AGC-lijn 71 naar de microprocessor 36, die dan via de lijn 72 geldige frequentie-data herkent. De microprocessor 36 is geprogrammeerd voor het meten van de frequentie en voor het aanpassen van de schaal van de data in overeenstemming met constanten die door de microprocessor zijn berekend en zijn vastgelegd in het geheugen 20 51. De doorsnede van de spoelingput en de versterkingsfactor van de op nemer die worden gebruikt voor de constante berekening, zijn in het geheugen geprogrammeerd door middel van het toetsenbord met controleweergeef-scherm 7b bij het voor het eerst instellen van het stelsel op een boor-lokatie. Het geheugen bestaat uit een in halfgeleidertechniek uitgevoerd 25 HAM, bijvoorbeeld Signetics 2102, en ROM, bijvoorbeeld Intel 2708.The remainder of the data connection is in the central processor. The data link signal (by address only one is selected at a time) will be detected by the 217 MHz receiver and EM demodulator bl. This receiver is functionally a "b60 kHz FM receiver for a wireless microphone", found in Markus, Source Book of Electronic Circuits, p. 571 · The presence of the 217 MHz carrier frequency opens the AGC line 71 to the microprocessor 36 , which then recognizes valid frequency data via line 72. The microprocessor 36 is programmed to measure the frequency and to scale the data in accordance with constants calculated by the microprocessor and stored in the memory 20 51. The cross-section of the wash well and the gain of the sensors used for the constant calculation are programmed into memory by the control display keyboard 7b when the system is first set to a drilling location. The memory consists of a semiconductor technology HAM, for example Signetics 2102, and ROM, for example Intel 2708.

De op schaal gebrachte data voor het adres worden uitgevoerd via de datapoort b5 van de microcomputer naar een digitaal/analoog-omzetter b3, bijvoorbeeld Motorola MClb08. Tegelijkertijd wordt het adres in binaire vorm bb gepresenteerd aan een decodeerorgaan b2, bijvoorbeeld 30 Motorola MClb515· Het decodeerorgaan bekrachtigt afzonderlijke lijnen naar bemonstering- en -vasthoudeenheden b6, bijvoorbeeld National Semiconductor LF198, die vervolgens individuele analoge data-uitgangssignalen presenteren voor zichtbaannaking of voor het aktiveren van alarm-inrich-tingen. De onderdelen b2, b3 en b6 vormen samen wat gewoonlijk wordt ge-35 noemd een analoge demultiplexer.The scaled data for the address is output through the data port b5 of the microcomputer to a digital / analog converter b3, for example, Motorola MClb08. At the same time, the address is presented in binary form bb to a decoder b2, for example, Motorola MClb515 · The decoder energizes individual lines to sample and hold units b6, for example, National Semiconductor LF198, which then presents individual analog data output signals for visual tracking or activation of alarm devices. Parts b2, b3 and b6 together form what is commonly referred to as an analog demultiplexer.

790 48 52790 48 52

Claims

5 Data of the type that these sensors check at a drilling site do not change significantly during this time. In addition to the interrogated data connection, a number of data channels are provided for recording events such as pump strokes or rotations of the rotating table without time delay. Normally] q there are two channels with designated frequencies. In the system described here, the frequencies 216.5 MHz and 217.5 MHz are used. Fig. 5 shows a block diagram of the designated transmitters. The unit is powered by a battery 68 which has a long service life due to low energy consumption and short operating time.

When recording the event, such as a pumping stroke, by means of a switch 6k, a monostable vibrator 65, for example Motorola MC11 * 538, is actuated. This energizes a power switch 69, essentially a transistor used as a switch, which supplies the energy from the battery to an oscillator 66 and to the transmitter 67 operating at 21.5 or 217.5 20 MHz, which is designed as the stations surveyed 61 (see fig. h). The oscillator applies frequency modulation to the transmitter at a fixed frequency, approximately 15 kHz, during the time determined by the monostable multivibrator 65 being turned on. The output data is transmitted through the antenna 70.

This signal from the event recorder is recovered via the antenna 1 + 7, the antenna coupler Uo and the appropriate receiver U8 or 52 by detection in the central processor. The demodulated FM signal from the receiver is then subjected to tone detection for the presence of the correct tone of 15 kHz using a 2Q phase-locked loop frequency detector 1 * 9 and 50 using a Signetics 567 tone decoder as described in the FLL Application Literature 197 ^, Chapter 6 of Signetics.

An instrumentation system for a derrick for monitoring at least one process parameter during the tapping of a 790 4 8 52-15 source, characterized by: a sensor for recording the process parameter; a receiver / transmitter unit connected to the sensor; 5 an interrogation unit for supplying an interrogation radio code to the receiver / transmitter and for receiving a radio data signal from the receiver / transmitter; and a switch receiver in the receiver / transmitter unit for receiving the interrogation radio code and energizing the IQ receiver / transmitter to transmit the radio data signal to the interrogator unit.

2. An instrumentation system for a derrick for controlling a plurality of process parameters during the drilling of a well, characterized by: a plurality of sensors for recording the process parameters; a receiver / transmitter unit connected to each of the sensors; an interrogation unit for supplying an under-2Q interrogation radio code to each receiver / transmitter and receiving a radio data signal from each receiver / transmitter; and a switching receiver in each receiver / transmitter unit for receiving the interrogation radio code and selectively energizing a receiver / transmitter for transmitting the radio data signal to the interrogator unit.

Drill rig instrumentation system for selectively checking at least one process parameter and continuously checking at least one other processor parameter during tapping a source, characterized by: 3q a first sensor for recording the at least one process parameter; a second sensor for recording the at least one other process parameter; a first receiver / transmitter unit connected to the first sensor; a second receiver / transmitter unit connected 790 4 8 52 * s to the second sensor; an interrogation unit for supplying an interrogation radio code to the first receiver / transmitter and for receiving a radio data signal from the first and the second receiver / transmitters; and 5 a switching receiver in the first receiver / transmitter unit for receiving the interrogator radio code and for energizing the receiver / transmitter to transmit the radio data signal to the interrogator unit. 1 * Derrick instrumentation system for checking of process parameters during the tapping of a source, characterized by: sensor means for recording the process parameters; an associated receiver / transmitter means connected to each of the sensor means; an interrogator for supplying an encoded interrogation radio signal to the receiver / transmitter means and for receiving a radio data signal from the receiver / transmitter means; and a switch receiver means in each receiver / transmitter unit for receiving and recognizing the encoded interrogation radio signal and energizing the associated receiver / transmitter means to transmit the radio data signal to the subject interrogation body.

Instrumentation system for a derrick for selectively checking at least one process parameter and continuously checking at least one other process parameter during the drilling of a well, characterized by a first sensor for recording the at least one process parameter; a second sensor for recording the at least one other process parameter; a first receiver / transmitter member connected to the first sensor, wherein the first receiver / transmitter member can transmit a first radio data signal; a second receiver / transmitter means, connected to the second sensor, which second receiver / transmitter means can transmit a second radio data signal 790 48 52 17 V α; an interrogator for supplying an encoded interrogator radio signal to be recognized by the first receiver / transmitter and receiving the first and second radio data signals 5 from the first and the second receiver / transmitter; and a switching receiver means in the first receiver / transmitter means for receiving and recognizing the encoded interrogation radio signal and energizing the first receiver / transmitter means for transmitting the radio data signal to the interrogator. 790 4852