NO162687B - PROCEDURE FOR TELEMETERATION OF DATA IN A DRILL HOLE FILLED WITH DRILL. - Google Patents

PROCEDURE FOR TELEMETERATION OF DATA IN A DRILL HOLE FILLED WITH DRILL. Download PDF

Info

Publication number
NO162687B
NO162687B NO802466A NO802466A NO162687B NO 162687 B NO162687 B NO 162687B NO 802466 A NO802466 A NO 802466A NO 802466 A NO802466 A NO 802466A NO 162687 B NO162687 B NO 162687B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
valve
filter
time
pulse
signal
Prior art date
Application number
NO802466A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO162687C (en
NO802466L (en
Inventor
Serge A Scherbatskoy
Original Assignee
Scherbatskoy Serge Alexander
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scherbatskoy Serge Alexander filed Critical Scherbatskoy Serge Alexander
Publication of NO802466L publication Critical patent/NO802466L/en
Publication of NO162687B publication Critical patent/NO162687B/en
Publication of NO162687C publication Critical patent/NO162687C/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/22Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by negative mud pulses using a pressure relieve valve between drill pipe and annulus
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/24Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by positive mud pulses using a flow restricting valve within the drill pipe

Landscapes

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

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for tele-metrrring av data i et borehull fylt med borevæske, omfattende generering av individuelle databærende væsketrykksignaler nede i borehullet. Disse signaler er arrangert i en kodet sekvens, i væsken og denne kodede sekvens representerer størrelsen av en parameter nede i borehullet. This invention relates to a method for telemetering data in a borehole filled with drilling fluid, comprising the generation of individual data-carrying fluid pressure signals down in the borehole. These signals are arranged in a coded sequence, in the fluid and this coded sequence represents the size of a parameter down in the borehole.

Det har innen oljeindustrien lenge vært kjent å oppnå data fra boreoperasjon i et borehull som gir verdifull informasjon for boremannskapet. Informasjon slik som vekten av borkronen, helning og retning av borehullet, borkronens tilstand, væsketrykk og temperatur i bunnen av borehullet og radioaktivitet av substans som omgir eller bearbeides av borkronen kan uttrykkes i størrelser som er av interesse for boremannskapet. Et antall tidligere forslag til måling av slike verdier under boring og overføring av disse til jordoverflaten foreligger, f.eks. i U.S.-patentskrift nr. 2.787.795, 2.887.298, 4.078.620, 4.001.733, 3.964.556, 3.983.948 og 3.791.043. It has long been known within the oil industry to obtain data from drilling operations in a borehole which provides valuable information for the drilling crew. Information such as the weight of the drill bit, inclination and direction of the drill hole, condition of the drill bit, fluid pressure and temperature at the bottom of the drill hole and radioactivity of substances that surround or are processed by the drill bit can be expressed in quantities that are of interest to the drilling crew. A number of previous proposals for measuring such values during drilling and transferring them to the ground surface are available, e.g. in U.S. Patent Nos. 2,787,795, 2,887,298, 4,078,620, 4,001,733, 3,964,556, 3,983,948 and 3,791,043.

Det mest lovende av disse forslag i praktisk henseende er overføring av signaler ved hjelp av trykkpulser i borevæsken. Foreskjellige fremgangsmåter er foreslått for frembringelse av slike slampulser enten ved styrt struping av slamstrømmen ved hjelp av en strupeventii mellom slam-strømmen inne i borstammen (høytrykkssiden) og det ringformede rom rundt borstammen (lavtrykkssiden). The most promising of these proposals in practical terms is the transmission of signals by means of pressure pulses in the drilling fluid. Various methods have been proposed for producing such mud pulses either by controlled throttling of the mud flow using a throttle valve between the mud flow inside the drill stem (high pressure side) and the annular space around the drill stem (low pressure side).

Det er videre foreslått å frembringe slamtrykkpulser ved hjelp av ventiler som enten struper slamstrømmen inne i borstammen eller omledning av noe av strømmen til lav-trykkssonen i det ringformede rom rundt borstammen. Slike ventiler er nødvendigvis langsomme fordi når de anvendes inne i borstammen må ventilen styre meget store slamkvanta og når de anvendes for styring av en omledning, er ventilen også nødvendigvis en langsom motorisert ventil som følge av den meget store trykkforskjell. En slik motorisert ventil som f.eks. er anbragt mellom innsiden av borstammen og det ringformede rom, avgir som følge av en måling nede i borehullet langsomme minskninger og langsomme økninger i slamtrykket. Disse blir senere detektert på jordoverflaten. It is further proposed to produce mud pressure pulses by means of valves which either throttle the mud flow inside the drill stem or divert some of the flow to the low-pressure zone in the annular space around the drill stem. Such valves are necessarily slow because when they are used inside the drill stem the valve must control very large quantities of mud and when they are used to control a diversion, the valve is also necessarily a slow motorized valve as a result of the very large pressure difference. Such a motorized valve as e.g. is placed between the inside of the drill stem and the annular space, emits, as a result of a measurement down the borehole, slow decreases and slow increases in the mud pressure. These are later detected on the earth's surface.

For bedre å forstå virkemåten av en langsomtvirkende motorisert ventil som tidligere er foreslått, er vist på fig. IA og hvis åpning og lukking er en funksjon av tiden. Der er abscissen et mål for tiden t, mens ordinaten representerer graden av åpning av ventilen R. In order to better understand the operation of a slow-acting motorized valve which has previously been proposed, is shown in fig. IA and whose opening and closing is a function of time. There, the abscissa is a measure of the time t, while the ordinate represents the degree of opening of the valve R.

hvor Sq er det samlede areal av åpningen og S(t) er arealet som er åpent i tiden t under åpning eller lukking av ventilen. R=0 betyr at ventilen er lukket og R=l betyr at ventilen er helt åpen. De tider som inngår i betjening av ventilen er følgende: t a ^ <=> OAt -L tidspunktet da åpning begynner tj^<v>^ = OB^ tidspunktet da ventilen er helt åpen t ^ = OC-^ tidspunktet da lukking begynner where Sq is the total area of the opening and S(t) is the area that is open in time t during opening or closing of the valve. R=0 means that the valve is closed and R=l means that the valve is fully open. The times included in operating the valve are the following: t a ^ <=> OAt -L the time when opening begins tj^<v>^ = OB^ the time when the valve is fully open t ^ = OC-^ the time when closing begins

t^V^ = OD^ tidspunktet da ventilen er helt lukket. t^V^ = OD^ the time when the valve is completely closed.

Tidsintervallet: The time interval:

betegner tiden for åpning eller lukking av ventilen. Tidsintervallet: betegner tiden for åpen ventil. Den totale betjeningstid er således: denotes the time for opening or closing the valve. The time interval: denotes the time for open valve. The total operating time is thus:

I et av forslagene ovenfor er Ta^ = 1 sekund, Tj_^<v>^ = 2 sekunder og Tfc ^ = 4 sekunder. Disse forholdsvis langsomme åpnings- og lukketider for ventilen gir tilsvarende langsomme minskninger og økninger av slamtrykket på jordoverflaten (se fig. IB). In one of the above proposals, Ta^ = 1 second, Tj_^<v>^ = 2 seconds, and Tfc ^ = 4 seconds. These relatively slow opening and closing times for the valve produce correspondingly slow decreases and increases in the mud pressure on the soil surface (see fig. IB).

Det fremgår her at slamtrykket avtar fra sin normale verdi på f.eks. 70 kg/cm o når ventilen er lukket til den laveste verdi 52,5 kg/cm 2 når ventilen er lukket. Tidspunktene for disse trykkvariasjoner er som følger: It appears here that the mud pressure decreases from its normal value of e.g. 70 kg/cm o when the valve is closed to the lowest value 52.5 kg/cm 2 when the valve is closed. The times for these pressure variations are as follows:

(s) (s)

t^a = OE^ er tidspunktet da slamtrykket begynner å avta fra sitt normale nivå på 70kg/cm^. t^a = OE^ is the time when the mud pressure begins to decrease from its normal level of 70kg/cm^.

(s) (s)

t^b = OF^ er tidspunktet da slamtrykket har sin laveste verdi 52,5kg/cm^, og dette trykk opprettholdes inntil tidspunktet t^b = OF^ is the time when the mud pressure has its lowest value 52.5kg/cm^, and this pressure is maintained until the time

t<<;>' - og,. t<<;>' - and,.

(s) (s)

t^c = OG^ er tidspunktet da slamtrykket begynner å øke, , t^c = OG^ is the time when the mud pressure starts to increase, ,

(s) (s)

_t^d = OH^ er tidspunktet da slamtrykket gjeninn-tar sitt normale nivå på 70kg/cm^. Trykket minsker således i tidsintervallet Tx(<s>) = tj^ - t^- , forblir konstant i tidsintervallet _t^d = OH^ is the time when the mud pressure regains its normal level of 70kg/cm^. The pressure thus decreases in the time interval Tx(<s>) = tj^ - t^- , remains constant in the time interval

(s) (s) (s) (s) (s) (s)

T_v ' = t, ' - t,Z og øker fra den minskede verdi til T_v ' = t, ' - t,Z and increases from the reduced value to

2 lc lb 3 , , , . , . 2 lc lb 3 , , , . , .

(s) (s) (s) normal verdi i tidsintervallet T- = t, •/ - t, . Den (s) (s) (s) normal value in the time interval T- = t, •/ - t, . It

3 ld lc 3 ld lc

totale tid som slamstrømmen bruker for å passere ventilen ved en enkelt betjening av denne er altså: total time that the sludge flow takes to pass the valve with a single operation of the valve is therefore:

Verdiene på fig. IA slik som The values in fig. IA such as

t a (v), t d <<V>), t c (v),t Q <v),T a (v),T, d (<v>) og Tt.i(v) er markert med v for å indikere at disse verdier gjelder for verdien under jordens overflate. På den annen side er verdiene t(s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) , f tla ' fclb ' tlc ' tld ,L1 ' l2 ' L3 og rt pa tig' IB betegnet med s for å indikere at disse verdier gjelder målinger på jordoverflaten. Dette skillet mellom verdiene betegnet med v og s er viktige for fullt ut å forstå de nye trekk som oppfinnelsen representerer. Det er viktig i denne forbindelse å skille mellom årsak og virkning, eller mellom fenomener som opptrer nede i borehullet t a (v), t d <<V>), t c (v),t Q <v),T a (v),T, d (<v>) and Tt.i(v) are marked with v to indicate that these values apply to the value below the earth's surface. On the other hand, the values t(s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) , f tla ' fclb ' tlc ' tld ,L1 ' l2 ' L3 and rt pa tig ' IB denoted by s to indicate that these values apply to measurements on the earth's surface. This distinction between the values denoted by v and s is important to fully understand the new features that the invention represents. In this connection, it is important to distinguish between cause and effect, or between phenomena that occur down the borehole

i nærheten av ventilen og de som detekteres på jordo verflaten. near the valve and those detected on the soil surface.

Et viktig trekk ved de tidligere forslag er An important feature of the previous proposals is

basert på forholdene based on the conditions

Disse forhold viser at tiden for minskning eller økning av trykket på jordoverflaten er det samme som den tilsvarende tid for åpning og lukking av ventilen og tiden i hvilken trykket er hovedsakelig konstant på et minsket nivå er det samme som tiden da ventilen er helt åpen. Med andre ord vil en minskning med etterfølgende økning av slamtrykket på jordoverflaten nøyaktig tilsvare åpningen og lukkingen av ventilen. Disse forhold som uttrykkes ved ligningene (6),(7) og (8) skal nedenfor betegnes som tider for langsomme variasjoner i trykket. These conditions show that the time for the decrease or increase of the pressure on the earth's surface is the same as the corresponding time for the opening and closing of the valve and the time during which the pressure is essentially constant at a reduced level is the same as the time when the valve is fully open. In other words, a decrease with a subsequent increase in the mud pressure on the soil surface will exactly correspond to the opening and closing of the valve. These conditions expressed by equations (6), (7) and (8) shall below be referred to as times for slow variations in the pressure.

Tiden for langsom trykkvariasjon som foreslått tidligere er ikke egnet for fjernmåling under boring særlig når flere parametre nede i borehullet skal måles. På det tidspunkt da den første parameter er målt, kodet og over-ført til jordoverflaten og der dekodet, kan borehullet være blitt dypere og den neste parameter er ikke lenger til rådighet for måling. Forholdsvis lange intervaller er nødvendig for omforming av målte data til en form som er egnet for detektering og registrering. Hele overvåkningen blir forlenget og er tidskrevende. Videre bevirker forskjellig interfererende effekter slik som pulseringene som skyldes slampumpe og støy i forbindelse med forskjellige boreoperasjoner ekstra vanskeligheter. En langsomtvirkende motorisert ventil slik som foreslått tidligere er lite egnet til å tilfredsstille dagens krav til nøyaktighet. The time for slow pressure variation as proposed earlier is not suitable for remote measurement during drilling, especially when several parameters down the borehole are to be measured. At the time when the first parameter has been measured, coded and transferred to the earth's surface and there decoded, the borehole may have become deeper and the next parameter is no longer available for measurement. Relatively long intervals are necessary for the transformation of measured data into a form suitable for detection and recording. The entire monitoring is prolonged and time-consuming. Furthermore, various interfering effects such as the pulsations caused by mud pumps and noise in connection with various drilling operations cause additional difficulties. A slow-acting motorized valve as proposed earlier is not suitable to satisfy today's requirements for accuracy.

Noe av det vesentlige ved foreliggende oppfinnelse er anvendelsen av hydrauliske sjokkbølger for fjernmåling under boring. Disse sjokkbølger frembringes ved meget hurtig, i praksis tilnærmet øyeblikkelig betjening av en ventil mellom innsiden av borstammen og det ringformede rom rundt borstammen. Når ventilen åpnes plutselig, vil trykket i umiddelbar nærhet av ventilen synke og bli normalt igjen tilnærmet øyeblikkelig og en skarp negativ trykkpuls frembringes, og på den annen side når ventilen plutselig lukkes, frembringes en skarp positiv puls. Elastisiteten i slamsøylen anvendes for å understøtte frembringelsen og overføringen av slike sjokkbølger. Fenomenet er analogt med den velkjente vannhammereffekt som tidligere er anvendt i hydrauliske overføringssystemer kjent fra John Parmakian om "Water Hammer Analysis", Prentice Hall,Inc.,New York, N.Y.1955 eller V.L.Streeter og E.B.Wylie om "Hydraulic Transients" McGraw-Hill Book Co.,New York,N.Y. One of the essential aspects of the present invention is the use of hydraulic shock waves for remote measurement during drilling. These shock waves are produced by very fast, in practice almost instantaneous operation of a valve between the inside of the drill stem and the annular space around the drill stem. When the valve is opened suddenly, the pressure in the immediate vicinity of the valve will drop and return to normal almost instantly and a sharp negative pressure pulse is produced, and on the other hand when the valve is suddenly closed, a sharp positive pulse is produced. The elasticity of the mud column is used to support the generation and transmission of such shock waves. The phenomenon is analogous to the well-known water hammer effect previously used in hydraulic transmission systems known from John Parmakian on "Water Hammer Analysis", Prentice Hall, Inc., New York, N.Y. 1955 or V.L.Streeter and E.B.Wylie on "Hydraulic Transients" McGraw-Hill Book Co., New York, N.Y.

Viktige trekk ved oppfinnelsen slik som frembringelse og detektering av hydrauliske sjokk fremgår av fig. 2A og 2B. Fig. 2A viser åpning og lukking av en hurtigvirkende ventil som frembringer en sjokkbølge mens fig. 2B viser trykkvariasjoner som detekteres på jordoverflaten som resultat av betjeningen av ventilen. Symboler som A1,B1,C1,D1,ta , tfa ,tc ,,Tfl ,Tfa og Tfc pa fig. 2A har samme mening som tilsvarende symboler på fig. Important features of the invention such as the generation and detection of hydraulic shocks appear in fig. 2A and 2B. Fig. 2A shows the opening and closing of a quick-acting valve which produces a shock wave while fig. 2B shows pressure variations detected at the earth's surface as a result of the operation of the valve. Symbols such as A1, B1, C1, D1, ta , tfa , tc ,, Tfl , Tfa and Tfc in fig. 2A has the same meaning as corresponding symbols in fig.

IA. Tidsskalaene på fig. 1A,1B,2A og 2B er vesentlig forvrengt for å lette beskrivelsen og for tydelighet av forklaringen. IA. The time scales in fig. 1A, 1B, 2A and 2B are substantially distorted for ease of description and for clarity of explanation.

Det første som skal bemerkes ved betraktning av fig. 2A er at tidene for åpning og lukking av ventilen er flere størrelsesordner kortere enn tilsvarende tider enn på fig. IA. Tiden T 3.^ er på fig. IA 1.sekund mens den på fig. 2A er 5 millisekunder. Det samme er tilfelle når det gjelder tiden for åpning av ventilen. tk er På fig- IA lik 2 sekunder mens den på fig. 2A er 100 millisekunder. The first thing to note when considering fig. 2A is that the times for opening and closing the valve are several orders of magnitude shorter than corresponding times than in fig. IA. The time T 3.^ is in fig. In the 1st second, while the one in fig. 2A is 5 milliseconds. The same is the case when it comes to the time for opening the valve. tk is in Fig. IA equal to 2 seconds, while in Fig. 2A is 100 milliseconds.

For alle praktiske formål kan derfor åpningen og lukkingen For all practical purposes the opening and closing can therefore

av ventilen ifølge fig. 2A betraktes som øyeblikkelig eller tilnærmet øyeblikkelig. of the valve according to fig. 2A is considered instantaneous or nearly instantaneous.

Hurtig eller tilnærmet øyeblikkelig åpning og lukking av ventilen har en viktig og mere langtrekkende innvirkning på fjernmålesystemet ved måling under boring. Trykkvariasjonene som detekteres på jordoverflaten ifølge fig. 2B viser ikke på noen måte likhet med trykkvariasjonene som oppnås på fig. IB. Det er ovenfor pekt på ligningene (6),(7) og (8) som viser forholdet mellom virkningene på fig. IA og IB. Analoge forhold opptrer imidlertid ikke ved virkningene på fig. 2A og 2B. Rapid or almost instantaneous opening and closing of the valve has an important and more far-reaching impact on the remote measurement system when measuring during drilling. The pressure variations detected on the earth's surface according to fig. 2B shows no resemblance to the pressure variations obtained in FIG. IB. Equations (6), (7) and (8) have been pointed out above, which show the relationship between the effects on fig. IA and IB. However, analogous conditions do not occur with the effects on fig. 2A and 2B.

Som det fremgår av fig. IA og IB vil åpning av ventilen resultere i en tilsvarende minskning i slamtrykket på jordoverflaten og på den annen side vil lukking av ventilen frembringe en tilsvarende økning i trykket. As can be seen from fig. IA and IB, opening the valve will result in a corresponding reduction in the mud pressure on the soil surface and, on the other hand, closing the valve will produce a corresponding increase in pressure.

Det skal her understrekes at den ved den kjente teknikk frembringer åpning av ventilen en enkelt reaksjon nemlig en minskning i trykket og en etterfølgende lukking av ventilen frembringer en annen enkelt reaksjon nemlig en økning av trykket. På den annen side gir den hurtige åpning av ventilen ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 2A to reaksjoner, nemlig en hurtig minskning og en etterfølg-ende økning i trykket i form av en negativ puls"M" som vist på fig. 2B. Dette er i kontrast med tilfellet på fig. IA og IB hvor en åpning og en etterfølgende lukking av ventilen er nødvendig for å frembringe en minskning og etterfølgende økning av trykket. En hurtig lukking av ventilen som vist på fig. 2A frembringer en økning og en etterfølgende minskning av slamtrykket en positiv puls "N" som vist på fig. 2B. En slik økning og etterfølgende minskning av trykket opptrer ikke ved den tidligere kjente teknikk. Ved oppfinnelsen frembringes to sjokkbølger ved en enkelt betjening av ventilen. En bølgeform som vist på fig. 2B som omfatter en negativ og en positiv puls skal-nedenfor betegnes som en ventilbølge. Trykkpulsene i forbindelse med en ventilbølge har en start på flere hundre kg/cm 2/sek. og har meget kort varighet. It should be emphasized here that, with the known technique, opening the valve produces a single reaction, namely a decrease in pressure and a subsequent closing of the valve produces another simple reaction, namely an increase in pressure. On the other hand, the rapid opening of the valve according to the invention as shown in fig. 2A two reactions, namely a rapid decrease and a subsequent increase in the pressure in the form of a negative pulse "M" as shown in fig. 2B. This is in contrast to the case in fig. IA and IB where an opening and subsequent closing of the valve is necessary to produce a reduction and subsequent increase in pressure. A quick closing of the valve as shown in fig. 2A, an increase and subsequent decrease in mud pressure produces a positive pulse "N" as shown in FIG. 2B. Such an increase and subsequent decrease in pressure does not occur with the previously known technique. With the invention, two shock waves are produced by a single operation of the valve. A waveform as shown in fig. 2B, which comprises a negative and a positive pulse, shall be referred to below as a valve wave. The pressure pulses in connection with a valve wave have a start of several hundred kg/cm 2/sec. and has a very short duration.

Det skal videre påpekes at det er hurtigheten It should also be pointed out that it is the speed

av de fenomener som opptrer ved ventilbølgen som er av interesse. Tidspunktene på fig. 2B er følgende! of the phenomena occurring at the valve wave that are of interest. The times in fig. 2B is the following!

(s) (s)

= OK er tidspunktet for opptreden av den negative puls = OK is the time of appearance of the negative pulse

"M", "M",

(s) (s)

t2 = OL er tidspunktet for forsinkelsen av den negative puls "M", t2 = OL is the time of the delay of the negative pulse "M",

(s) (s)

t^ = OM er tidspunktet for opptreden av den positive puls "N", t^ = OM is the time of appearance of the positive pulse "N",

(s) (s)

t^ = ON er tidspunktet for forsinkelse av den positive puls "N". t^ = ON is the time of delay of the positive pulse "N".

(s) (s)

Tiden Tn representerer lengden av den negative puls "M" The time Tn represents the length of the negative pulse "M"

(eller den positive puls "N") er 100 millisekunder mens (or the positive pulse "N") is 100 milliseconds while

(s) (s)

tiden Tm fra opptreden av den negative puls "M" til opptreden av den positive puls "N" er 110 millisekunder. Den samlede tid for strømmen som er vist på fig. 2B er: the time Tm from the appearance of the negative pulse "M" to the appearance of the positive pulse "N" is 110 milliseconds. The total time for the current shown in fig. 2B is:

dvs. 210 millisekunder mens den totale tid for strømmen som er vist på fig. IB er 4 sekunder (se ligning (5). i.e. 210 milliseconds while the total time for the current shown in fig. IB is 4 seconds (see equation (5).

Kurvene på fig. 1A,1B,2A og 2B er forenklet og idealisert for å eliminere uviktige virkninger. Det skal bemerkes at på fig. 2B er ventilen i det minste delvis åpning under tidsintervallet t^ (s) til t^ (s). I løpet av denne tid er det et lite trykkfall som elimineres på detekteringsstedet ved hjelp av et egnet filter. Et slikt trykkfall er ikke vist på fig. 2B. The curves in fig. 1A, 1B, 2A and 2B are simplified and idealized to eliminate unimportant effects. It should be noted that in fig. 2B, the valve is at least partially open during the time interval t^ (s) to t^ (s). During this time, there is a small pressure drop that is eliminated at the detection site by means of a suitable filter. Such a pressure drop is not shown in fig. 2B.

Det skal videre påpekes at tallverdiene på fig. 2A og 23 bare er gitt som eksempler og betyr ingen be-grensning av oppfinnelsen. It should also be pointed out that the numerical values in fig. 2A and 23 are only given as examples and mean no limitation of the invention.

Virkningen som er forklart i forbindelse med fig. 2A og 2B er betegnet som tiden for hydrauliske sjokk-bølger. Det er således en tydelig forskjell mellom tiden for de hydrauliske sjokkbølger på fig. 2A og 2B og tiden for de langsomme trykkvariasjoner på fig. IA og IB. The effect which is explained in connection with fig. 2A and 2B are designated as the time of hydraulic shock waves. There is thus a clear difference between the time for the hydraulic shock waves in fig. 2A and 2B and the time for the slow pressure variations in fig. IA and IB.

Ved å tilveiebringe en tid for hydrauliske sjokkbølger oppnås et fjernmålesystem som kan overføre en høy grad av informasjon pr. tidsenhet. Et slikt system er vesentlig bedre egnet for å tilfredsstille dagens krav eller et system som er basert på tiden for langsomme trykk-varias joner . By providing a time for hydraulic shock waves, a remote measurement system is achieved that can transmit a high degree of information per unit of time. Such a system is significantly better suited to satisfy today's requirements or a system that is based on time for slow pressure variations.

Når foreliggende fremgangsmåte benytter seg av en ventil, betjenes denne under styring av en eller flere følere som avføler en eller flere parametre nede i borehullet nær borkronen. En enkelt måling av hver parameter er representert ved en rekke ventilbølger. Hver ventilbølge svarer tii en enkelt åpning og lukking av ventilen. When the present method makes use of a valve, this is operated under the control of one or more sensors which sense one or more parameters down in the drill hole near the drill bit. A single measurement of each parameter is represented by a series of valve waves. Each valve wave corresponds to a single opening and closing of the valve.

Rekkefølgen av ventilbølgen som representerer et brukbart signal vil når den detekteres på jordoverflaten vanligvis være blandet med forskjellige interfererende signaler, slike som frembringes ved drift av slampumpen og andre boreoperasjoner. En stor pumpe anbragt på jordoverflaten anvendes for å pumpe borevæske ned gjennom bore-stammen og borkronen og tilbake til jordoverflaten ved det ringformede rom mellom borstammen og borehullveggen. De interfererende virkninger som skyldes pumpen elimineres ifølge oppfinnelsen ved en prosess som tar i betraktning periodisiteten av disse påvirkninger. Andre påvirkninger i forbindlese med boreoperasjonene opptrer vanligvis som et støysignal som omfatter et forholdsvis bredt frekvens-spektrum. Dette støysignal er i enkelte tilfeller hvit støy og i andre tilfeller langt fra hvit støy. Et digitalt filtreringssystem som kan være avpassede filtre eller pulsformede filtre eller et toppfilter anvendes for å fjerne støysignalet. Tilpasningsfilteret øker signalstøyforholdet på mottagerstedet, et pulsformende filter minsker kvadratet av forskjellen mellom det ønskede utgangssignal og det aktuelle utgangssignal, mens toppfilteret omformer nytte-signalet ved å sammentrekke det til et tilstrekkelig skarpt signal slik at det kan skilles ut fra bakgrunnsstøyen. En spesiell teknikk anvendes for tilpasning av disse filtre til hensikten i oppfinnelsen. En slik teknikk krever lagring og etterfølgende reproduksjon av to referansesignaler. Det første referansesignal er en ventilbølge frembragt ved åpning og lukking av ventilen og det andre referansesignal representerer støy som skyldes boreoperasjonene. Detektering og lagring av det første referansesignal oppnås ved å fjerne vektrn på borkronen og stoppe boringen men opprettholde slampumpens normale arbeide. Det oppnås derved et signal som er fritt for omgivelsesstøy. Detektering og lagring av det andre referansesignal oppnås under boring i et tidsrom hvor ventilen er lukket. Et egnet digitalt computersystem mottar data som representerer en eller begge av disse referansesignaler og utleder av data en hukommelsesfunksjon for tilpasningsfiltre, for pulsformingsfiltre eller toppfiltre. The sequence of the valve wave representing a usable signal will, when detected at the earth's surface, usually be mixed with various interfering signals, such as are produced by operation of the mud pump and other drilling operations. A large pump placed on the ground surface is used to pump drilling fluid down through the drill stem and drill bit and back to the ground surface at the annular space between the drill stem and the borehole wall. According to the invention, the interfering effects caused by the pump are eliminated by a process which takes into account the periodicity of these effects. Other influences in connection with the drilling operations usually appear as a noise signal that includes a relatively broad frequency spectrum. This noise signal is in some cases white noise and in other cases far from white noise. A digital filtering system which can be matched filters or pulse-shaped filters or a peak filter is used to remove the noise signal. The matching filter increases the signal-to-noise ratio at the receiver site, a pulse-shaping filter reduces the square of the difference between the desired output signal and the actual output signal, while the peak filter transforms the useful signal by compressing it into a sufficiently sharp signal so that it can be distinguished from the background noise. A special technique is used to adapt these filters to the purpose of the invention. Such a technique requires the storage and subsequent reproduction of two reference signals. The first reference signal is a valve wave produced by opening and closing the valve and the second reference signal represents noise caused by the drilling operations. Detection and storage of the first reference signal is achieved by removing weight from the drill bit and stopping the drilling but maintaining the mud pump's normal operation. A signal that is free of ambient noise is thereby obtained. Detection and storage of the second reference signal is achieved during drilling during a period of time where the valve is closed. A suitable digital computer system receives data representing one or both of these reference signals and derives from the data a memory function for matching filters, for pulse shaping filters or peak filters.

I tillegg til den foran omtalte kjente teknikk skal følgende nevnes: U.S.-patent 3.716.830 beskriver en anordning for overvåkning av tilstanden i et borehull under boring, med frembringelse av trykkendringer i et slamsirkulasjonssystem. In addition to the previously mentioned known technology, the following should be mentioned: U.S. patent 3,716,830 describes a device for monitoring the condition of a borehole during drilling, with the production of pressure changes in a mud circulation system.

Norsk Utlegningsskrift 151.907 viser et system for overvåkning av boreoperasjoner under boring, hvor det ved hjelp av en styreinnretning frembringes trykkendringer i sirkulasjonssystemet. Norsk Utlegningsskrift 151,907 shows a system for monitoring drilling operations during drilling, where pressure changes are produced in the circulation system with the help of a control device.

Norsk Utlegningskrift 140.648 er trolig noe mer av interesse da det beskriver en fremgangsmåte for mottagning av datasignaler som er overført over en transmisjonskanal med forstyrrende støy, omfattende prosessering med sikte på korreksjon av støyens maskerende virkning på datasignalene. Norsk Utlegningskrift 140,648 is probably somewhat more of interest as it describes a method for receiving data signals that have been transmitted over a transmission channel with disturbing noise, including processing with a view to correcting the masking effect of the noise on the data signals.

På bakgrunn av den kjente teknikk tar således den innledningsvis angitte fremgangsmåte utgangspunkt i at de individuelle databærende væsketrykksignaler nede i borehullet fører til frembringelse av tilsvarende individuelle databærende trykkendringer nær overflaten, idet borehull-væsken også får påtrykket forstyrrende trykkendringer som bevirkes av boreoperasjonene og som derved maskerer de nevnte databærende trykkendringer. Trykkendringene i borevæsken som representerer superponering av de nevnte databærende trykkendringer og de nevnte forstyrrende trykkendringer, blir mottatt nær overflaten, og de superponerte trykkendringer omdannes til elektriske superponerte digitale signaler. Based on the known technology, the initially stated method is based on the assumption that the individual data-carrying fluid pressure signals down in the borehole lead to the generation of corresponding individual data-carrying pressure changes near the surface, as the borehole fluid is also affected by disturbing pressure changes caused by the drilling operations and which thereby mask the aforementioned data-bearing pressure changes. The pressure changes in the drilling fluid representing the superposition of the aforementioned data-carrying pressure changes and the aforementioned disruptive pressure changes are received near the surface, and the superimposed pressure changes are converted into electrical superimposed digital signals.

De nye og særegne trekk ved fremgangsmåten ifølge . oppfinnelsen er nærmere angitt i patentkravene. The new and distinctive features of the procedure according to . the invention is specified in more detail in the patent claims.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere i form av utførelseseksempler under henvisning til tegningene. Fig. IA viser en kurve for betjening av en langsomtvirkende ventil som anvendes i kjent teknikk. Fig. IB viser trykkvariasjoner som detekteres på jordoverflaten som følge av ventilbetjeningen på fig. IA. Fig. 2A viser betjening av en hurtigvirkende ventil som kan brukes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2B viser trykkvariasjoner detektert på overflaten som resultat av ventilbetjeningen på fig. 2A. Fig. 3 viser skjematisk et boreutstyr for samtidig boring og måling. Fig. 4A viser skjematisk en del av utstyret nede i borehullet særlig fjernmåleutstyret. Fig. 4B viser skjematisk en del av utstyret på fig. 4A. Fig. 5A viser et blokkskjema for det elektroniske behandlingsutstyr som er vist innenfor strekede linjer på fig. 4A. Fig. 5B viser et blokkskjema for kraftkilden inkludert en kondensatorladnings-utladningsinnretning som gir tilstrekkelig energi til betjening av ventilen i fjernmåleutstyret . Fig. 5C viser et blokkskjema for det elektroniske utstyr som anvendes for automatisk å kople ut drivenergien for ventilen. Fig. 5D og 5E viser kurver for å lette forklaringen av den automatiske utkopling av betjeningsenergien for ventilen. Fig. 6A, 6B og 6C viser skjematisk virkemåten av den hydrauliske automatiske utkoplingsinnretning for ventilen. Fig. 6D viser en detaljert utførelse av anordningen som er vist på fig. 6A, 6B og 6C. Fig. 6E viser et blokkskjema for den elektroniske sikkerhetsanornding for ventilen. Fig. 7A viser befestigelsen og huset for fjernmåleutstyret . Fig. 7B viser tverrsnittsformen av sentrerings-innretningen på fig. 7A. Fig. 7C viser i perspektiv anvendelsen av forbindelsen for husdelen 250b på fig. 7A. Fig. 8A til 8E viser kurver som representerer variasjoner i trykket som måles på jordoverflaten og tilsvarende verdiene for T ^ (tiden for åpning eller lukking av ventilen) og for (tiden for åpen strøm-ning) . Kurvene viser resultatene av visse prøver som er utført i den hensikt å oppnå optimale forhold for hydrauliske sjokkbølger, hvor Fig. 8F svarer til en nøyaktig gjengivelse av trykksignalet med en mottatt ventilbølge på jordoverflaten fra en dybde på 3000 meter i et virkelig borehull. Fig. 9 viser et blokkskjema for utstyret på jordoverflaten for å bearbeide trykksignaler nede fra borehullet og består av et tilpasningsfilter for eliminering av omgivningsstøy når denne er hvit støy. Fig.-10A til 10G viser kurver for bestemte bølgeformer og pulser som funksjon av tiden for å lette forklaringen av driften av utstyret på fig. 9. Tidsaksene på fig. 10A til 10C og tidsaksene for fig. 10D til fig. 10G er anordnet under hverandre slik at signalene og bølgeformene kan sammen-lignes med hverandre. Fig. 10A omfatter tre kurver som gjelder tre komponenter av signalet som detekteres på jordoverflaten, og som representerer et informasjonsbærende signal, pumpe-støyen fra en eller flere pumper, og omgivningsstøy. Fig. 10B inneholder tre kurver nemlig det forsinkede informasjonsbærende signal, den forsinkede pumpe-støy og den forsinkede omgivelsesstøy, hvilken forsinkelse Tp representerer en periode av pumpefunksjonen (når flere pumper anvendes er trykkvariasjonene om ikke sinusformede likevel periodiske fordi deres drift er hovedsakelig i fase) . Fig. 10C viser to kurver svarende til differensen av tilsvarende kurver på fig. 10A og 10B. En av disse kurver representerer omgivelsesstøy mens den andre representerer det informasjonsbærende signal. Fig. 10D viser en kurve som representerer utgangssignalet fra et digitalfilter eller en krysskorrelator ifølge oppfinnelsen. Denne funksjon er hovedsakelig lik signalet på fig. 10C. Digitalfilteret som her anvendes kan være et tilpasningsfilter, et pulsformende filter eller et toppfilter. The invention will be explained below in more detail in the form of exemplary embodiments with reference to the drawings. Fig. IA shows a curve for operating a slow-acting valve which is used in known technique. Fig. 1B shows pressure variations which are detected on the earth's surface as a result of the valve operation in fig. IA. Fig. 2A shows operation of a quick-acting valve that can be used in the method according to the invention. Fig. 2B shows pressure variations detected on the surface as a result of the valve operation in fig. 2A. Fig. 3 schematically shows a drilling equipment for simultaneous drilling and measurement. Fig. 4A schematically shows part of the equipment down in the borehole, in particular the remote measurement equipment. Fig. 4B schematically shows part of the equipment in fig. 4A. Fig. 5A shows a block diagram of the electronic processing equipment shown within dashed lines in Fig. 4A. Fig. 5B shows a block diagram of the power source including a capacitor charge-discharge device that provides sufficient energy to operate the valve in the remote measurement equipment. Fig. 5C shows a block diagram of the electronic equipment used to automatically disconnect the drive energy for the valve. Figs. 5D and 5E show curves to facilitate the explanation of the automatic cut-off of the operating energy for the valve. Fig. 6A, 6B and 6C schematically show the operation of the hydraulic automatic disconnection device for the valve. Fig. 6D shows a detailed embodiment of the device shown in fig. 6A, 6B and 6C. Fig. 6E shows a block diagram of the electronic safety device for the valve. Fig. 7A shows the attachment and housing for the remote measurement equipment. Fig. 7B shows the cross-sectional shape of the centering device in fig. 7A. Fig. 7C shows in perspective the application of the connection for the housing part 250b of fig. 7A. Fig. 8A to 8E show curves representing variations in the pressure measured on the earth's surface and the corresponding values for T ^ (the time for opening or closing the valve) and for (the time for open flow). The curves show the results of certain tests carried out with the intention of obtaining optimal conditions for hydraulic shock waves, where Fig. 8F corresponds to an exact reproduction of the pressure signal with a valve wave received at the earth's surface from a depth of 3000 meters in a real borehole. Fig. 9 shows a block diagram of the equipment on the surface of the earth to process pressure signals from down the borehole and consists of an adaptive filter for eliminating ambient noise when this is white noise. Figs. 10A to 10G show curves of particular waveforms and pulses as a function of time to facilitate explanation of the operation of the equipment of Figs. 9. The time axes in fig. 10A to 10C and the time axes of Figs. 10D to fig. 10G are arranged below each other so that the signals and waveforms can be compared with each other. Fig. 10A comprises three curves relating to three components of the signal which is detected on the earth's surface, and which represents an information-carrying signal, the pump noise from one or more pumps, and ambient noise. Fig. 10B contains three curves, namely the delayed information-carrying signal, the delayed pump noise and the delayed ambient noise, which delay Tp represents a period of the pump function (when several pumps are used, the pressure variations, if not sinusoidal, are nevertheless periodic because their operation is mainly in phase) . Fig. 10C shows two curves corresponding to the difference of corresponding curves in fig. 10A and 10B. One of these curves represents ambient noise while the other represents the information-carrying signal. Fig. 10D shows a curve representing the output signal from a digital filter or a cross-correlator according to the invention. This function is essentially similar to the signal in fig. 10C. The digital filter used here can be an adaptation filter, a pulse shaping filter or a peak filter.

Fig. 10E viser en kurve svarende til fig. 10D Fig. 10E shows a curve corresponding to fig. 10D

men forsinket en egnet tid. but delayed a suitable time.

Fig. 10F viser en kurve i likhet med fig. 10E Fig. 10F shows a curve similar to fig. 10E

men reversert i tid. but reversed in time.

Fig. 10G viser resultatet av sammenligningen Fig. 10G shows the result of the comparison

av fig. 10D og 10F og representerer tidspunkter svarende til pulsene som opptrer samtidig på disse figurer. of fig. 10D and 10F and represent times corresponding to the pulses that appear simultaneously in these figures.

Fig. 11 viser skjematisk visse operasjoner i Fig. 11 schematically shows certain operations i

et digitalfilter. a digital filter.

Fig. 12 viser et blokkskjema for en innretning Fig. 12 shows a block diagram for a device

for lagring av et informasjonsbærende signal eller et støy-signal. for storing an information-carrying signal or a noise signal.

Fig. 13 viser et blokkskjema for en del av utstyret på jordoverflaten, innbefattet en korrelator for støyeliminering. Fig. 14 viser skjematisk et blokkskjema for en del av utstyret på jordoverflaten innbefattet et tilpasningsfilter for støyeliminering når støyen ikke er hvit støy. Fig. 15 viser et blokkskjema for en del utstyret Fig. 13 shows a block diagram for part of the equipment on the earth's surface, including a correlator for noise elimination. Fig. 14 schematically shows a block diagram for part of the equipment on the ground surface including an adaptation filter for noise elimination when the noise is not white noise. Fig. 15 shows a block diagram for some of the equipment

på jordoverflaten, inkludert et pulsformende filter. on the Earth's surface, including a pulse shaping filter.

Fig. 16 viser skjematisk visse operasjoner ut-ført i et pulsformede filter. Fig. 17 viser et blokkskjema for en del av utstyret på jordoverflaten innbefattet et toppfilter hvor toppfilteret omformer en dobbelt ventilbølge til et tilsvarende par topper. Fig. 18A til 18F viser seks mulige valg av topp-posisjoner for et par topper som frembringes ved hjelp av anordningen på fig. 17. Fig. 19 viser et blokkskjema for en del av utstyret på jordoverflaten, med et toppfilter som anvendes for å omforme en enkel ventilbølge til en tilsvarende enkel topp. Fig. 20A til fig. 20F viser seks mulige valg av topposisjoner for en enkelt topp frembragt ved hjelp av anordningen på fig. 19. Fig. 21A til fig. 21C viser skjematisk visse operasjoner i forbindelse med et toppfilter for forskjellige forsinkelsestider. Fig. 21A svarer til en ønsket topp med tidsindeks 0. Fig. 21B svarer til en ønsket topp med tidsindeks 1. Fig. 21C svarer til en ønsket topp med tidsindeks 2. Fig. 22 viser et blokkskjema for å bestemme parameteren P for et toppfilter. Fig. 23 viser en kurve for filteret hvor P kan variere med topposisjonen for et filter med fast varighet. Fig. 16 schematically shows certain operations carried out in a pulse-shaped filter. Fig. 17 shows a block diagram for part of the equipment on the earth's surface including a peak filter where the peak filter transforms a double valve wave into a corresponding pair of peaks. Figs. 18A to 18F show six possible choices of peak positions for a pair of peaks produced by means of the device of fig. 17. Fig. 19 shows a block diagram of part of the equipment on the ground surface, with a peak filter used to transform a simple valve wave into a corresponding simple peak. Fig. 20A to fig. 20F shows six possible choices of peak positions for a single peak produced by means of the device of fig. 19. Fig. 21A to fig. 21C schematically shows certain operations in connection with a peak filter for different delay times. Fig. 21A corresponds to a desired peak with time index 0. Fig. 21B corresponds to a desired peak with time index 1. Fig. 21C corresponds to a desired peak with time index 2. Fig. 22 shows a block diagram for determining the parameter P for a peak filter . Fig. 23 shows a curve for the filter where P can vary with the peak position for a filter with a fixed duration.

Fig. 24 viser en kurve for hvorledes parameteren Fig. 24 shows a curve for how the parameter

P for et toppfilter kan variere med filterlengden (eller hukommelsesvarigheten) for en fast topposisjon. P for a peak filter can vary with the filter length (or memory duration) for a fixed peak position.

Fig. 25 viser kurver for hvorledes parameteren Fig. 25 shows curves for how the parameter

P for et toppfilter kan variere med filterlengden og filterets tidsforsinkelse. P for a peak filter can vary with the filter length and the filter's time delay.

Fig. 26A viser skjematisk et pulstidskodesystem Fig. 26A schematically shows a pulse time code system

i samsvar med tidligere kjent teknikk. in accordance with prior art.

Fig. 26B viser skjematisk et pulstidskodesystem for foreliggende oppfinnelse hvor størrelsen av parameteren som overføres er representert ved tidsintervallet mellom etter hverandre følgende korte enkeltpulser av hovedsakelig konstant varighet. Fig. 26B schematically shows a pulse time code system for the present invention where the size of the parameter that is transmitted is represented by the time interval between successive short single pulses of essentially constant duration.

Fig. 26C viser videre skjematisk pulstidskode-systemet på fig. 26B. Fig. 26D viser skjematisk et pulstidskodesystem av den art som er vist på fig. 26B og 26C men hvor det anvendes trepulsgrupper. Fig. 27 viser et blokkskjema for en kodeomforraer som muliggjør et system for å motta signaler av pulstids-kodeform i trepulsgruppe. Fig. 26C further schematically shows the pulse time code system of fig. 26B. Fig. 26D schematically shows a pulse time code system of the type shown in fig. 26B and 26C but where three-pulse groups are used. Fig. 27 shows a block diagram of a code converter which enables a system to receive signals of pulse-time code form in three-pulse group.

Fig. 28A viser et blokkskjema for velgeren 316 Fig. 28A shows a block diagram of selector 316

på fig. 27 mere detaljert. on fig. 27 in more detail.

Fig. 28B,28C,28D og 28E viser kurver for å for-klare virkemåten av kretsen på fig. 28A. Fig. 29 viser et blokkskjema for kretser for frembringelse av trepulsgruppene på fig. 26D. Fig. 3 0 viser et blokkskjema for frembringelse av pulstidskoden ifølge oppfinnelsen. Figs. 28B, 28C, 28D and 28E show curves to explain the operation of the circuit of Figs. 28A. Fig. 29 shows a block diagram of circuits for producing the three-pulse groups of fig. 26D. Fig. 30 shows a block diagram for generating the pulse time code according to the invention.

På fig. 3 er vist en vanlig oljeborerigg 20 med et rotasjonsbor 21, en kelly 22, en slange 23, et standrør 24, en borstamme 25 og en borkrave 26. En slampumpe 27 In fig. 3 shows a normal oil drilling rig 20 with a rotary drill 21, a kelly 22, a hose 23, a stand pipe 24, a drill stem 25 and a drill collar 26. A mud pump 27

og et slamreservoar 28 er på vanlig måte forbundet med riggen for å levere boreslam under trykk til standrøret. Slam under høyt trykk pumpes ned gjennom borstammen 25 og borkraven 26 og gjennom et spesielt fjernmåleutstyr 50 and a mud reservoir 28 is connected to the rig in the usual way to deliver drilling mud under pressure to the standpipe. Mud under high pressure is pumped down through the drill stem 25 and the drill collar 26 and through a special remote measuring device 50

og til borkronen 31. Borkronen 31 er forsynt med vanlig borejetanordning 33. Diameteren av borkraven og fjernmåleutstyret 50 er vist stor og ikke i proporsjon til borstammen 25 for tydelighets skyld. Boreslammet sirkuleres ned gjennom borstammen som vist med piler og opp gjennom det ringformede rom mellom borstammen og borehullveggen. Når slammet igjen når jordoverflaten, bringes det tilbake til reservoaret hvor borerester synker til bunns og slammet filtreres før det igjen resirkuleres til pumpen. and to the drill bit 31. The drill bit 31 is provided with a normal drill jet device 33. The diameter of the drill collar and the remote measuring equipment 50 is shown large and not in proportion to the drill stem 25 for the sake of clarity. The drilling mud is circulated down through the drill stem as shown by arrows and up through the annular space between the drill stem and the borehole wall. When the mud again reaches the soil surface, it is brought back to the reservoir where drilling residues sink to the bottom and the mud is filtered before being recycled to the pump.

Mellom borkronen 33 og borkraven 26 er fjernmåleutstyret 50 innfelt. Fjernmåleutstyret 50 omfatter et hus 250 som inneholder en ventilenhet eller ganske enkelt en ventil 40, en elektronisk behandlingsenhet 96 og følere 101. Ventilen 40 er innrettet for momentan passering av slam fra innsiden av borstammen til det ringformede rom 60. Normalt (når ventilen 40 er lukket) må all borvæsken drives gjennom jettene 33 og utøver et betydelig slamtrykk på stamrøret 24 i størrelsesorden 140 til 210 kg/cm 2. Når ventilen 4 0 er åpen som følge av signal fra en føler Between the drill bit 33 and the drill collar 26, the remote measuring equipment 50 is embedded. The remote measurement equipment 50 comprises a housing 250 which contains a valve unit or simply a valve 40, an electronic processing unit 96 and sensors 101. The valve 40 is arranged for the momentary passage of mud from the inside of the drill stem to the annular space 60. Normally (when the valve 40 is closed) all the drilling fluid must be driven through the jets 33 and exerts a significant mud pressure on the stem pipe 24 in the order of 140 to 210 kg/cm 2. When the valve 40 is open as a result of a signal from a sensor

101 og den elektroniske behandlingsenhet 96, blir noe slam ledet forbi og den samlede motstand mot slamstrømmen avtar midlertidig og en trykkendring kan detekteres i standrøret 24. Den elektroniske behandlingsenhet 96 frembringer en kodet rekkefølge av elektriske pulser som representerer den parameter som er målt ved hjelp av føleren 101 og tilsvarende åpning og lukking av ventilen 4 0 frembringes med det resultat at de tilsvarende trykkpulser opptrer i standrøret 24. 101 and the electronic processing unit 96, some sludge is passed by and the overall resistance to the sludge flow decreases temporarily and a pressure change can be detected in the standpipe 24. The electronic processing unit 96 produces a coded sequence of electrical pulses representing the parameter measured by the sensor 101 and the corresponding opening and closing of the valve 40 are produced with the result that the corresponding pressure pulses occur in the standpipe 24.

På jordoverflaten er det anordnet en trykkom-former 51 som frembringer elektrisk spenning som representerer trykkendringene i standrøret 24. Signaler som representerer disse trykkendringer bearbeides i en elektronisk enhet 5 3 som frembringer signaler som er egnet for opptegning i en opptegningsinnretning 54 eller et annet registreringsapparat. Opptegningsinnretningen 54 drives i samsvar med dybden av borkronen i borehullet. A pressure converter 51 is arranged on the ground surface which produces electrical voltage which represents the pressure changes in the stand pipe 24. Signals which represent these pressure changes are processed in an electronic unit 5 3 which produces signals which are suitable for recording in a recording device 54 or another recording device. The recording device 54 is operated in accordance with the depth of the drill bit in the borehole.

Fig. 4A viser i detalj fjernmålerutstyret 50 Fig. 4A shows in detail the telemetry equipment 50

i naturlig målestokk. Huset 250 inneholder ventilen 40, den elektroniske behandlingsenhet 96 og følere 101, og er delt i to deler 250a og 250b. Den øvre del 250a over den strekede linje 249, inneholder ventilenheten 40 med tilhørende mekanisme og skal forklares nærmere nedenfor. Den nedre del 250b under den strekede linje 24 9 inneholder den elektroniske behandlingsenhet 96, følerne 101 og tilhørende mekanismer og skal forklares nærmere nedenfor. Borslammet sirkulerer nedover forbi huset 250 som vist med piler 65, gjennom jetmunnstykket 33 og tilbake som vist med pilene 66 til jordoverflaten gjennom det ringformede rom 60 til reservoaret 28. Ventilenheten 40 om- on a natural scale. The housing 250 contains the valve 40, the electronic processing unit 96 and sensors 101, and is divided into two parts 250a and 250b. The upper part 250a above the dashed line 249 contains the valve unit 40 with the associated mechanism and will be explained in more detail below. The lower part 250b below the dashed line 249 contains the electronic processing unit 96, the sensors 101 and associated mechanisms and will be explained in more detail below. The drilling mud circulates downward past the housing 250 as shown by arrows 65, through the jet nozzle 33 and back as shown by arrows 66 to the ground surface through the annular space 60 to the reservoir 28. The valve assembly 40 om-

fatter ventillegemet 68 og ventilsetet 69. Ventillegemet og ventilsetet er innrettet slik at tverrsnittsarealet A av ventillegemet er noe større enn tverrsnittsarealet B for et kompenseringsstempel 70. Når derfor trykket i kammeret 77 er større enn i kammeret 78, vil ventillegemet 68 bli tvunget nedover og ventilen 40 vil derfor lukke seg selv mere tett ved økende differensialtrykk. holds the valve body 68 and the valve seat 69. The valve body and the valve seat are arranged so that the cross-sectional area A of the valve body is somewhat larger than the cross-sectional area B of a compensating piston 70. Therefore, when the pressure in the chamber 77 is greater than in the chamber 78, the valve body 68 will be forced downwards and the valve 40 will therefore close itself more tightly with increasing differential pressure.

Slamtrykket i kammeret 77 er hele tiden hovedsakelig lik trykket inne i borkraven 26 på fig. 3 og 50 The mud pressure in the chamber 77 is at all times substantially equal to the pressure inside the drill collar 26 in fig. 3 and 50

på fig. 4A, på grunn av åpningen 77a i veggen av huset 250. Et slamfilter 77b er anordnet i åpningen 77a for å hindre faste partikler og borerester fra å komme inn i kammeret 77. Når ventilen 40 er lukket, er slamtrykket i kammeret 78 lik slamtrykket i det ringformede rom 60. Når ventilen 40 er åpen og pumpen arbeider, vil slammet strømme fra kammeret 77 til kammeret 78 og gjennom en åpning 81 til det ringformede rom 60 med tilsvarende trykkfall. on fig. 4A, due to the opening 77a in the wall of the housing 250. A mud filter 77b is arranged in the opening 77a to prevent solid particles and drilling debris from entering the chamber 77. When the valve 40 is closed, the mud pressure in the chamber 78 is equal to the mud pressure in the annular space 60. When the valve 40 is open and the pump is working, the sludge will flow from the chamber 77 to the chamber 78 and through an opening 81 to the annular space 60 with a corresponding pressure drop.

En dobbeltvirkende elektromagnet 79 er anordnet for å åpne og lukke ventilen 40 i samsvar med elektrisk strøm som tilføres via ledninger 90. A double-acting electromagnet 79 is arranged to open and close the valve 40 in accordance with electric current supplied via lines 90.

Det antas at P^q indikerer slamtrykket i det ringformede rom 6 0, P^7 i kammeret 77 og P?g i kammeret 78. Når ventilen 40 er lukket, er P7g = PgQ. Når pumpen 27 arbeider og ventilen 40 er lukket eller tilnærmet lukket, vil V- j- j være større enn P^g og ventillegemet 68 tvinges mot ventilsetet 69. Når ventilen 40 er åpen, dvs. løftet på tegningen, vil slam strømme fra kammeret 77 til det ringformede rom 60, og fordi motstanden mot strømmen i åpningen C (fig. 4B), er <P>^7 = P?g > PgQ. Rammerene 83 og 94 er fylt med olje av meget lav viskositet, 5 centistok eller mindre og forbundet med passasjen 86. Det flytende stempel 82 bevirker et trykk Pg3 i det oljefylte kammer 83 og dette trykk er til enhver til lik P^g. Derfor vil til enhver tid P7g = Pg3 = Pg4- Når ventilen 40 er åpen og fordi P^g = <Pg>^ og P77<>> Pg^ vil ventilen 40 bli tvunget til åpen stilling av en kraft F = (area B) (P77 - P34)• Ventilen 40 kan derfor betegnes bistabil, dvs. It is assumed that P^q indicates the mud pressure in the annular space 60, P^7 in the chamber 77 and P?g in the chamber 78. When the valve 40 is closed, P7g = PgQ. When the pump 27 is working and the valve 40 is closed or nearly closed, V-j-j will be greater than P^g and the valve body 68 is forced against the valve seat 69. When the valve 40 is open, i.e. lifted in the drawing, sludge will flow from the chamber 77 to the annular space 60, and because the resistance to the current in the opening C (Fig. 4B), <P>^7 = P?g > PgQ. The frames 83 and 94 are filled with oil of very low viscosity, 5 centistokes or less and connected to the passage 86. The floating piston 82 causes a pressure Pg3 in the oil-filled chamber 83 and this pressure is at any time equal to Pg. Therefore, at all times P7g = Pg3 = Pg4- When the valve 40 is open and because P^g = <Pg>^ and P77<>> Pg^, the valve 40 will be forced into the open position by a force F = (area B) (P77 - P34)• The valve 40 can therefore be described as bistable, i.e.

når den er åpen, vil den ha en tendens til å forbli åpen og når den er lukket har den en tendens til å forbli lukket. Når ventilen er nesten åpen, vil den ha en tendens til å bevege seg til åpen tilstand og når den er nesten lukket, vil den ha en tendens til å lukke seg. Ventilen 4 0 kan derfor svippes fra en stilling til en annen ved hjelp av relativt liten energi. Ventilfunksjonen kan sees som en mekanisk ekvivalent til en bistabil flip-flop-krets. when it is open it will tend to stay open and when it is closed it will tend to stay closed. When the valve is almost open, it will tend to move to the open state and when it is almost closed, it will tend to close. The valve 40 can therefore be swung from one position to another using relatively little energy. The valve function can be seen as a mechanical equivalent to a bistable flip-flop circuit.

Fig. 4B viser ventilen 40 i åpen stilling, mens fig. 4A viser ventilen i lukket stilling. Fig. 4B shows the valve 40 in the open position, while Fig. 4A shows the valve in the closed position.

På fig. 4A er det anordnet en elektrisk trykk-bryter 91 som er sluttet når P77 > <P>7<g> (når pumpen arbeider) og brutt når P77 = P7g (når pumpen ikke arbeider). En ledning 92 fører fra bryteren 91 til en kraftkilde 93 og kan derfor kople inn og ut kraftkilden. Ved hjelp av en elektronisk teller 94 og en elektromagnetisk vender 95 In fig. 4A, an electric pressure switch 91 is arranged which is closed when P77 > <P>7<g> (when the pump is working) and broken when P77 = P7g (when the pump is not working). A line 92 leads from the switch 91 to a power source 93 and can therefore switch the power source on and off. By means of an electronic counter 94 and an electromagnetic turner 95

kan hver av de fire følere 101 koples inn i tur og orden til den elektroniske behandlingsenhet 96 og i tur og orden stoppe og starte slampumpen 27 eller stoppe pumpen eller pumpene i samsvar med en forhåndsbestemt kode som kan for-håndsbestemmes ved hjelp av et element 94. each of the four sensors 101 can be connected in turn to the electronic processing unit 96 and in turn stop and start the sludge pump 27 or stop the pump or pumps in accordance with a predetermined code that can be predetermined by means of an element 94 .

På fig. 5A er vist en føler 101 som f.eks. kan avføle gammastråler, temperatur, trykk, gassinnhold, kompassretning, helning, magnetfelt eller kan være et gyro-kompass, som kan koples inn i tur og orden som nevnt ovenfor. En gammastråleføler kan være utformet som ioni-seringskammer, geigerteller eller scintillasjonsteller. Alle disse kan være innrettet til å levere en likespenning som er proporsjonal med gammastråleflukten som treffer føleren. In fig. 5A shows a sensor 101 which e.g. can sense gamma rays, temperature, pressure, gas content, compass direction, inclination, magnetic field or can be a gyro-compass, which can be connected in turn as mentioned above. A gamma ray sensor can be designed as an ionisation chamber, Geiger counter or scintillation counter. All of these can be arranged to supply a DC voltage proportional to the gamma ray flux hitting the sensor.

Det er klart at omkoplingen fra en type følere til en annen utføres av venderen 95 som heller er elektronisk enn mekanisk. It is clear that the switching from one type of sensor to another is carried out by the inverter 95 which is electronic rather than mechanical.

Føleren 101 er forbundet med en analog-digitalomformer 102, som er forbundet med en prosessor 103 som igjen er forbundet med en kraftkilde 104. Kraftkilden 104 er forbundet med viklingene 105 og 106 i den dobbeltvirkende elektromagnet 79 på fig. 4A. Det hele virker som følger: Føleren 101 frembringer et analogt elektrisk signal representert ved kurven 101a som viser følerens utgangssignal som funksjon av dybden av fjernmåleutstyret 50 i borehullet. Omformeren 102 omformer analogsignalet til digital form ved i tur og orden å måle størrelsen av et stort antall ordinater i kurven 101a og omforme hver av disse til et binært tall representert ved et binært ord. Kurven 101 kan vise variasjon av signalet fra omformeren The sensor 101 is connected to an analog-digital converter 102, which is connected to a processor 103 which is in turn connected to a power source 104. The power source 104 is connected to the windings 105 and 106 in the double-acting electromagnet 79 in fig. 4A. It all works as follows: The sensor 101 produces an analogue electrical signal represented by the curve 101a which shows the sensor's output signal as a function of the depth of the remote measuring equipment 50 in the borehole. The converter 102 converts the analogue signal into digital form by successively measuring the size of a large number of ordinates in the curve 101a and converting each of these into a binary number represented by a binary word. The curve 101 can show variation of the signal from the converter

i løpet av timer, mens kurven 102a bare representerer en enkelt ordinat. Tidsskalaen på abscissen på fig. 102a vil være i sekunder og hele kurven 102a representerer et binært 12 bits ord og i virkeligheten desimaltallet 264 9. Hvert 12 bits ord på kurven 102a representerer en enkelt ordinat på kurven 101a. Den vanlige binære koding innbefatter tidspauser mellom hvert binært ord. Etter pausen blir en startpuls sendt for å indikere begynnelsen av et nytt tidsintervall for et binært ord. Denne startpuls er ikke noen del av det binære ord, men tjener til å indikere at et binært ord begynner. Det binære ord som da over-føres og som er en indikasjon på verdien av en ordinat i kurven 101a, etterfølges av en pause som igjen etterfølges av neste binære ord som representerer størrelsen av neste ordinat osv. i hurtig rekkefølge. Den kontinuerlige kurve 101a representerer således en rekke binære tall eller ord som hver representerer et enkelt punkt på kurven 101a. Det er viktig at det mellom hvert binært ord alltid opptrer en pause hvor ikke noe signal overføres og ofte er flere binære ord lang og anvendes for et viktig formål som skal forklares nærmere nedenfor. For dekoding på jordoverflaten er det anordnet en tidsgenerator 1 som må være meget konstant og synkron med en tidsgenerator 212 eller 309 på jordoverflaten for frembringelse av en rekke pulser i jevn tidsavstand. in hours, while the curve 102a only represents a single ordinate. The time scale on the abscissa in fig. 102a will be in seconds and the entire curve 102a represents a binary 12 bit word and is actually the decimal number 264 9. Each 12 bit word on curve 102a represents a single ordinate on curve 101a. The usual binary coding includes time gaps between each binary word. After the pause, a start pulse is sent to indicate the beginning of a new time interval for a binary word. This start pulse is not part of the binary word, but serves to indicate that a binary word is beginning. The binary word which is then transferred and which is an indication of the value of an ordinate in the curve 101a, is followed by a pause which is again followed by the next binary word which represents the size of the next ordinate etc. in quick succession. The continuous curve 101a thus represents a series of binary numbers or words, each of which represents a single point on the curve 101a. It is important that there is always a pause between each binary word where no signal is transmitted and often several binary words are long and are used for an important purpose which will be explained in more detail below. For decoding on the earth's surface, a time generator 1 is arranged which must be very constant and synchronous with a time generator 212 or 309 on the earth's surface to produce a series of pulses at regular intervals.

Kurven 103a representerer en enkelt bit i det binære ord 102a og abscissen er her igjen meget forskjéllig fra de tidligere kurver. Tidsaksen for kurven 103a er i millisekunder, fordi kurven bare representerer en enkelt bit. Hver enkelt bit omformes til to elektriske pulser med en varighet t og er atskilt med tidsintervall t . The curve 103a represents a single bit in the binary word 102a and the abscissa is here again very different from the previous curves. The time axis of curve 103a is in milliseconds, because the curve only represents a single bit. Each individual bit is transformed into two electrical pulses with a duration t and are separated by a time interval t.

x y Kurven 104a er en gjentagelse av kurven 103a og er for-sterket meget ved hjelp av kraftkilden 104. En elektrisk puls 104b tilføres viklingen 105 for åpning av ventilen og elektriske pulser 104c tilføres viklingen 106 for lukking av ventilen.Ventilen 4 0 på fig. 4A åpnes av pulsen 104b og lukkes av pulsen 104c og forblir åpen i tilnærmet tiden t . Tiden tx innstilles slik at den gir riktig energisering av viklingene og tiden t yer innstillet til å åpne ventilen 40 i riktig tidsrom. Begge disse tider bestemmes av en tidsgenerator 2. x y The curve 104a is a repetition of the curve 103a and is greatly amplified with the help of the power source 104. An electrical pulse 104b is supplied to the winding 105 for opening the valve and electrical pulses 104c are supplied to the winding 106 for closing the valve. The valve 40 in fig. 4A is opened by pulse 104b and closed by pulse 104c and remains open for approximately time t. The time tx is set so that it provides the correct energization of the windings and the time t is set to open the valve 40 for the correct period of time. Both of these times are determined by a time generator 2.

Fjernmåleinformasjonen fra en føler til jordoverflaten skjer med egnede pauser mellom overføringene av de binære ord. Som følge av disse pauser er det mulig å lagre i en lagringsinnretning på jordoverflaten støy som skyldes boreoperasjonen alene uten ventilbølge. Dette skal forklares nærmere nedenfor. The telemetry information from a sensor to the earth's surface occurs with suitable pauses between the transmissions of the binary words. As a result of these pauses, it is possible to store in a storage device on the earth's surface noise that is due to the drilling operation alone without a valve wave. This will be explained in more detail below.

Som allerede nevnt ovenfor må ventilen 4 0 As already mentioned above, the valve 4 must 0

på fig.4A være meget hurtigvirkende og til dette kreves betydelig kraft. Forsøk har vist at det er nødvendig med 1/2 til 3/4 hestekraft for å oppnå den nødvendige hastigheten . on fig. 4A be very fast-acting and this requires considerable force. Experiments have shown that 1/2 to 3/4 horsepower is needed to achieve the required speed.

Denne kraft utøves bare i meget korte tidsrom This power is only exercised for very short periods of time

og med en kraft på 1/2 hestekraft i ca. 40 millisekunder vil gi den tilstrekkelige energi for en enkelt betjening av ventilen. Denne energi kan dreie seg om 15 Joules. and with a power of 1/2 horsepower for approx. 40 milliseconds will give it sufficient energy for a single operation of the valve. This energy can be around 15 Joules.

Et batteri som er tilstrekkelig lite til å anbringes i husdelen 250b, kan levere ca. 4 millioner Joules uten oppladning eller utskiftning. Systemet er derfor i stand til å foreta 130.000 fullstendige ventiloperasjoner (åpning pluss lukking). I virkeligheten er energifor-bruket mindre enn 15 Joules pr. operasjon. Selvinduksjonen, Q, og bevegelsesimpedansen for viklingene, bevirker en strømoppbygning som er forholdsvis langsom slik som vist med kurven 272A på fig. 5C og 300,301 på fig. 6E. Den totale energi pr. puls er vesentlig mindre enn ,15 Joules og er blitt målt ned til 9 Joules slik at kapasiteten blir 216.000 fullstendige ventilbetjeninger. En større kapasitet kan oppnås ved å anvende kretsene som er beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 5C. Av det ovenstående fremgår det at den nødvendige energi fra batteriene nede i borehullet gjør praktisk fjernmåling meget anvendelig. Oppnåelse av nødvendig meget stor energi (1/2 hestekraft) representerer imidlertid vanskeligheter. A battery that is sufficiently small to be placed in the housing part 250b can deliver approx. 4 million Joules without recharging or replacement. The system is therefore able to perform 130,000 complete valve operations (opening plus closing). In reality, the energy consumption is less than 15 Joules per operation. The self-induction, Q, and the movement impedance of the windings cause a current build-up which is relatively slow as shown by the curve 272A in fig. 5C and 300, 301 in fig. 6E. The total energy per pulse is significantly less than .15 Joules and has been measured down to 9 Joules so that the capacity is 216,000 complete valve operations. A larger capacity can be obtained by using the circuits described below with reference to fig. 5C. From the above, it appears that the necessary energy from the batteries down in the borehole makes practical remote measurement very applicable. Achieving the necessary very large energy (1/2 horse power) represents difficulties, however.

Det er klart at løsningen av et slikt problem It is clear that the solution of such a problem

må innebære lagring av energi i en mekanisme som kan ut-løse denne plutselig i løpet av meget kort tid og derved tilveiebringe de nødvendige korte utbrudd av stor kraft. must involve the storage of energy in a mechanism which can trigger this suddenly within a very short time and thereby provide the necessary short bursts of great power.

En slik mekanisme må ha hammervirkning og har tidligere vært oppnådd ved anvendelse av komprimert luft, forspente fjærer 0. 1. Lagring av energi i en kondensator krever en kondensator med stor kapasitet fordi den energi som lagres er i første rekke avhengig av kapasiteten og kvadratet av den lagrede spenning, og da liten selvinduksjon, hurtig virkning og energiseringsviklinger er nødvendige, blir nødvendig-heten av lav spenning tydelig hvilket vil si at meget store kondensatorer vil være nødvendige. Such a mechanism must have a hammer effect and has previously been achieved by using compressed air, pre-tensioned springs 0. 1. Storing energy in a capacitor requires a capacitor with a large capacity because the energy that is stored is primarily dependent on the capacity and the square of the stored voltage, and since small self-induction, fast action and energizing windings are necessary, the necessity of low voltage becomes apparent, which means that very large capacitors will be necessary.

Matematisk analyse og eksperimenter har ført til følgende optimale kretsparametere: 1. Selvinduksjonen i viklingene 0,1 henry i energiserings-tilstnad og 0,07 henry i ikke-energisert tilstand, dvs. Mathematical analysis and experiments have led to the following optimal circuit parameters: 1. The self-induction in the windings 0.1 henry in the energized state and 0.07 henry in the non-energized state, i.e.

viklingene er utført med uttak. the windings are made with outlets.

2. Motstanden i viklingen 4,5 ohm. 2. The resistance in the winding 4.5 ohms.

3. Spenningen ved hvilken energi lagres 50 volt. 3. The voltage at which energy is stored is 50 volts.

4. Kondensatorens kapasitet 10.000 mfd. 4. Condenser capacity 10,000 mfd.

5. Strømlevering til drivkretsen 10 amp. 5. Power supply to the drive circuit 10 amp.

For å oppnå hurtig energiseringsvirkning er viklinger med liten selvinduksjon ønskelige. Det er videre fastslått at strømleveringen til drivkretsene kan økes ut over 10 amp. Lav spenning krever imidlertid meget stor kapasitet. In order to achieve a quick energizing effect, windings with low self-induction are desirable. It has also been determined that the power supply to the drive circuits can be increased beyond 10 amps. However, low voltage requires a very large capacity.

De siste fremskritt når det gjelder såkalte batterier med smeltet salt har gitt energikilder som er meget kompakte og kondensatorer med meget høy kapasitet, nemlig 10 mfd med et volum så lite som 16 cm 3. Dette er uakseptabelt fordi det kreves en oppvarming til 500°C hvilket er upraktisk og kostnadene er alt for store. Men ytterligere fremskritt har ført til en tantalkondensator som er vel egnet til formålet. Recent advances in so-called molten salt batteries have provided energy sources that are very compact and capacitors with very high capacity, namely 10 mfd with a volume as small as 16 cm 3. This is unacceptable because it requires heating to 500°C which is impractical and the costs are far too great. But further progress has led to a tantalum capacitor which is well suited to the purpose.

Av det ovenstående fremgår at minst 216.000 fullstendige ventiloperasjoner kan oppnås fra en batteri-ladning. Hvis det antas at fjernmålesystemet kan levere kontinuerlige data ved å sende fem pulser pr. minutt, kan systemet være i drift i borehullet i 440 timer. Det skal imidlertid påpekes at kontinuerlig drift ikke er nød-vendig. Måleutstyret kan anvendes ved bare å sende en ordre under styring av bryteren 91 og elementene 94 og 95 på fig. 4A. From the above it appears that at least 216,000 complete valve operations can be achieved from one battery charge. If it is assumed that the telemetry system can deliver continuous data by sending five pulses per minute, the system can be in operation in the borehole for 440 hours. However, it should be pointed out that continuous operation is not necessary. The measuring equipment can be used by simply sending an order under the control of the switch 91 and the elements 94 and 95 in fig. 4A.

Videre,slik det skal forklares nærmere nedenfor kan det med kretsen som er vist på fig. 5C oppnås et enda større antall ventiloperasjoner med en pulstakt på 1 puls pr. sek. som synes praktisk. Furthermore, as will be explained in more detail below, the circuit shown in fig. 5C, an even greater number of valve operations is achieved with a pulse rate of 1 pulse per Sec. which seems practical.

Det er videre en annen paremeter som må bestemmes, nemlig oppladning av kondensatoren etter utladning. Kondensatoren kan lades gjennom en motstand som er forbundet med batteriet, men dette har vist seg enkelte ganger å gå langsomt fordi kondensatoren blir delvis ladet og strømmen gjennom motstanden avtar, og ved slutten av en ladnings-periode er ladestrømmen nærmest null. Hvis motstandens motstandsverdi er meget liten, vil ladestrømmen bli for stor, slik at det vil gå ut over batteriets levetid. Den beste måte å lade kondensatoren på, er ved konstant strøm. Kondensatoren vil da bli ladet med maksimal strøm svarende til maksimal utladningsstrøm for den anvendte batteritype, for å oppnå maksimal ladning. Ved riktig valg av lade-strøm, kan en vesentlig økning (med en faktor 2 eller 3) There is also another parameter that must be determined, namely charging of the capacitor after discharging. The capacitor can be charged through a resistor connected to the battery, but this has sometimes been shown to be slow because the capacitor is partially charged and the current through the resistor decreases, and at the end of a charging period the charging current is almost zero. If the resistance value of the resistor is very small, the charging current will be too large, so that it will exceed the life of the battery. The best way to charge the capacitor is with constant current. The capacitor will then be charged with a maximum current corresponding to the maximum discharge current for the battery type used, in order to achieve maximum charge. With the right choice of charging current, a significant increase (by a factor of 2 or 3) can

av den energi som står til rådighet fra den valgte batteritype. Energikilder med konstant strøm er vel kjent og kan lett oppnås med elektroniske integrerte kretser innenfor of the energy available from the selected battery type. Constant current energy sources are well known and can be easily achieved with electronic integrated circuits within

et stort strømområde. a large current area.

Fig. 5B viser en kraftkilde som kan anvendes i drivenheten 104 på fig. 4A for å levere den nødvendige energi til viklingene 79. På fig. 5B indikerer 450 et batteri eller en turbogenerator eller en annen kilde for likestrøm, 451 en innretning for konstant strøm og 452 kondensatoren. Kondensatoren lades fra innretningen 451 og utlades via ledningen 453. Ledningen 454 leverer den regulerte strøm for det elektroniske utstyr nede i borehullet . Fig. 5B shows a power source that can be used in the drive unit 104 in fig. 4A to supply the necessary energy to the windings 79. In fig. 5B indicates 450 a battery or a turbo generator or other source of direct current, 451 a device for constant current and 452 the capacitor. The capacitor is charged from the device 451 and discharged via line 453. Line 454 supplies the regulated current for the electronic equipment down in the borehole.

Det er også anordnet en innretning i det tilfellet at ventilen ved en feilfunksjon blir stående i åpen stilling i lengre tid. Denne innretning for automatisk lukking av ventilen i tilfelle feilfunksjon, er antydet med 269 på fig. 4A og vist i detalj på fig. 6A,6B og 6C. A device is also provided in the event that the valve is left in the open position for a longer period of time due to a malfunction. This device for automatically closing the valve in the event of a malfunction is indicated by 269 in fig. 4A and shown in detail in FIG. 6A, 6B and 6C.

Det er tidligere nevnt at ventilen har en hydraulisk bistabil virkning, dvs. når den åpnes ved hjelp av viklingen 105 har den en tendens til å forbli åpen og ved lukking ved hjelp av viklingen 106 har den en tendens til å forbli lukket. Det er da mulig som følge av elektrisk eller mekanisk feilfunksjon at ventilen blir stående åpen. Det skal bemerkes at hvis slik feilfunksjon opptrer, kan boreoperasjonen fortsette selv om noe slitasje kan opptre i åpningen 81 på fig. 4A. Imidlertid er en forstyrrelse av slamsystemets hydraulikk ved åpen ventil i lengre tid ikke ønskelig, og selv om boringen kan fortsette er det fordelaktig at ventilen er lukket meste-parten av tiden og bare åpen for frembringelse av korte pulser nødvendig for å frembringe hydrauliske sjokkbølger. It has previously been mentioned that the valve has a hydraulically bistable action, ie when opened by means of winding 105 it tends to remain open and when closed by means of winding 106 it tends to remain closed. It is then possible as a result of an electrical or mechanical malfunction that the valve remains open. It should be noted that if such a malfunction occurs, the drilling operation may continue even though some wear may occur in the opening 81 of FIG. 4A. However, a disturbance of the hydraulics of the mud system when the valve is open for a long time is not desirable, and even if the drilling can continue, it is advantageous that the valve is closed most of the time and only open to produce short pulses necessary to produce hydraulic shock waves.

På fig. 6a,6b og 6c anvendes stangen 100 for In fig. 6a, 6b and 6c, the rod 100 is used for

å skyve ventilen i lukket stilling ved utøvelse av nød-vendig kraft nedover på stangen 80 på fig. 4B. to push the valve into the closed position by exerting the necessary force downwards on the rod 80 in fig. 4B.

Den øvre ende av mekanismen er utsatt for slammet i borstammen, dvs. står under hydraulisk trykk pluss trykkforskjellen over borkronen, dvs. trykkdifferensen mellom innsiden av måleutstyret 50 og det ringformede rom 60. Når pumpen ikke arbeider er trykket i sonen 111 bare hydrostatisk og når pumpen arbeider opptrer det hydrostat-iske trykk pluss differenstrykket. Da differenstrykket ligger i en størrelsesorden av 70 til 140 kg/cm 2, opptrer eri stor trykkendring i sonen 111 når pumpen startes, dvs. en trykkøkning på 70 til 14 0 kg/cm 2. Når pumpen ikke arbeider er sonene 112,113 på fig. 6A det samme som trykket i det ringformede rom fordi røret 114 er forbundet med kammeret 84 som inneholder olje med trykket i det ringformede rom (se fig. 4A) og fordi åpningen 115 står i forbindelse med sonene 112 og 113. The upper end of the mechanism is exposed to the mud in the drill stem, i.e. is under hydraulic pressure plus the pressure difference across the drill bit, i.e. the pressure difference between the inside of the measuring equipment 50 and the annular space 60. When the pump is not working, the pressure in the zone 111 is only hydrostatic and when the pump works, the hydrostatic pressure plus the differential pressure occurs. As the differential pressure is in the order of magnitude of 70 to 140 kg/cm 2 , a large pressure change occurs in zone 111 when the pump is started, i.e. a pressure increase of 70 to 140 kg/cm 2 . When the pump is not working, the zones 112,113 in fig. 6A the same as the pressure in the annular space because the pipe 114 is connected to the chamber 84 containing oil with the pressure in the annular space (see Fig. 4A) and because the opening 115 is in communication with the zones 112 and 113.

Hvis pumpen startes, vil trykket i sonen 111 øke 2 If the pump is started, the pressure in zone 111 will increase 2

vesentlig, dvs. med 70 til 14 0 kg/cm og stempelet 116 presses nedover mot trykket av fjæren 107 (ikke vist på fig. 6B) og oljen med høyt trykk i sonen 112 skyver stempelet 108 nedover og presser fjæren 110 sammen. Når pumpen starter, vil situasjonen endre seg fra den som er vist på fig. 6A til 6B og begge stempler 116 og 108 i den nedre stilling og stangen 100 rager nedover som vist. substantially, ie by 70 to 140 kg/cm and the piston 116 is pushed down against the pressure of the spring 107 (not shown in Fig. 6B) and the high pressure oil in the zone 112 pushes the piston 108 down and compresses the spring 110. When the pump starts, the situation will change from that shown in fig. 6A to 6B and both pistons 116 and 108 in the lower position and rod 100 projecting downward as shown.

Som følge av åpningen 115 og virkningen av fjæren 110, skyves stempelet 68 oppover med en hastighet som bestemmes av størrelsen av åpningen 115, fjærkonstanten for fjæren 110 og viskositeten for oljen i sonene 112 og 113. Denne hastighet kan lett styres til en ønsket verdi,f.eks. slik at stempelet 108 vil vende tilbake til sin opprinnelige øvre stilling i løpet av 1 minutt. Etter 1 minutt, vil derfor innretningen innta den tilstand som er vist på fig. 6C. Av samme grunn vil, når pumpen stoppes virkningen av fjæren 107 og åpningen 115 bevirke at stempelet 116 løftes tilbake til den opprinnelige tilstand på fig. 6A. As a result of the opening 115 and the action of the spring 110, the piston 68 is pushed upwards at a speed determined by the size of the opening 115, the spring constant of the spring 110 and the viscosity of the oil in the zones 112 and 113. This speed can be easily controlled to a desired value, e.g. so that the piston 108 will return to its original upper position within 1 minute. After 1 minute, the device will therefore assume the state shown in fig. 6C. For the same reason, when the pump is stopped, the action of the spring 107 and the opening 115 will cause the piston 116 to be lifted back to the original state in fig. 6A.

Det er derfor klart at hver gang slampumpen startes, vil stangen 100 beveges nedover et stykke d som vist på fig. 6B og deretter vende tilbake til den normale tilbaketrukne tilstand. Da pumpen stoppes ved normal boring hver gang en borstammeseksjon skal føyes inn, vil stangen 100 gjøre en enkel bevegelse nedover og deretter vende tilbake til sin opprinnelige øvre stilling. It is therefore clear that each time the mud pump is started, the rod 100 will be moved down a distance d as shown in fig. 6B and then return to the normal retracted state. As the pump is stopped in normal drilling every time a drill stem section is to be inserted, the rod 100 will make a simple downward movement and then return to its original upper position.

Det er tidligere nevnt at stangen 100 er innrettet slik at når den skyves nedover, vil den skyve magnetanker-stangen 80 på fig. 4A nedover og lukke ventilen. Innret-ningen på fig. 6A,6B,6C og 6D er således en sikkerhetsinn-retning, dvs. at hvis ventilen blir stående i åpen stilling som følge av en elektrisk eller mekanisk feilfunksjon, vil ventilen bli presset til lukket tilstand etter maksimalt IO:1 meters boring. It has previously been mentioned that the rod 100 is arranged so that when it is pushed downwards, it will push the magnetic armature rod 80 in fig. 4A downwards and close the valve. The device in fig. 6A, 6B, 6C and 6D are thus a safety device, i.e. if the valve is left in the open position as a result of an electrical or mechanical malfunction, the valve will be forced to the closed state after a maximum of 10:1 meters of drilling.

Fig. 6D viser mere detaljert innretningen 269 på fig. 4A. Fig. 6D shows in more detail the device 269 in fig. 4A.

Det hydrauliske automatiske lukkesystem som er beskrevet i forbindelse med fig. 6A,6B,6C og 6D vil automatisk lukke ventilen hver gang slampumpen stopper og startes på ny og således kan enhver mekanisk fastlåsing av ventilen bli avhjulpet. Det er imidlertid ett tilfelle som krever ytterligere bevåkenhet, nemlig hvis den elektriske lukkekrets 103,109 på fig. 5A feiler av en eller annen grunn, f.eks. en brent magnetvikling, kan ventilen åpnes igjen elektrisk kort etter at den hydrauliske automatiske lukkeinnretning har lukket ventilen. The hydraulic automatic closing system described in connection with fig. 6A, 6B, 6C and 6D will automatically close the valve every time the mud pump stops and is restarted and thus any mechanical locking of the valve can be remedied. There is one case, however, which requires further vigilance, namely if the electrical closing circuit 103,109 in fig. 5A fails for some reason, e.g. a burnt magnet winding, the valve can be opened again electrically shortly after the hydraulic automatic closing device has closed the valve.

Fig. 6E viser et elektrisk system som vil Fig. 6E shows an electrical system which will

hindre betjening av ventilen i tilfelle av en elektrisk feil ved aapparaturen nede i borehullet. S. betegner lukkeviklingen og S2 betegner åpningsviklingen. Motstanden 1^ er serieforbundet med en del av drivkretsen 104 som bevirker energisering av lukkeviklingen S^. Motstanden R2 er forbundet i serie med en del av drivkretsen 104 som energiserer åpningsviklingen S2> Disse motstander har meget liten verdi (0,05 til 0,2 ohm). Virkemåten av systemet som er beskrevet på fig. 5A er følgende: Den elektriske åpningsstrømpuls frembringes først og er vist på fig. 6E i form av pulsen 300. Den elektriske åpningsstrøm-puls frembringes senere, etter en tid t yog er vist med prevent operation of the valve in the event of an electrical fault with the downhole equipment. S. denotes the closing winding and S2 denotes the opening winding. The resistor 1^ is connected in series with a part of the drive circuit 104 which causes the closing winding S^ to be energized. The resistor R2 is connected in series with a part of the drive circuit 104 which energizes the opening winding S2> These resistors have a very small value (0.05 to 0.2 ohms). The operation of the system described in fig. 5A is as follows: The electrical opening current pulse is produced first and is shown in fig. 6E in the form of the pulse 300. The electrical opening current pulse is produced later, after a time t yog is shown by

301 på fig. 6E. Det skal bemerkes at de elektriske pulser 300 og 301 representerer strøm som opptas av viklingene og ikke den tilførte spenning, og motstandene R, og R2 frembringer spenningstap R-^i-^ resp. R2i2°g ^ i'^ 2 er str^mmen gjennom de respektive viklinger, og hvis følgelig en av viklingene er brent eller forbindelsen brutt, vil ingen 301 in fig. 6E. It should be noted that the electrical pulses 300 and 301 represent current absorbed by the windings and not the supplied voltage, and the resistors R, and R2 produce voltage losses R-^i-^ resp. R2i2°g ^ i'^ 2 is the current through the respective windings, and consequently if one of the windings is burnt or the connection broken, no

strøm flyte og ingen puls vil bli frembragt, i lihet med enhver annen elektrisk feil vil det ikke flyte strøm gjennom den ene eller begge motstandene og R,,. current will flow and no pulse will be produced, as with any other electrical fault, no current will flow through one or both of the resistors and R,,.

Lengden av tiden t på fig. 6E og lengden av tx er forklart ovenfor i forbindelse med fig. 5A. The length of time t in fig. 6E and the length of tx is explained above in connection with fig. 5A.

Forsinkelsen i forsinkelseselementet 302 er lik t . Med andre ord leverer forsinkelseselementet 302 på The delay in the delay element 302 is equal to t. In other words, the delay element 302 delivers on

sin utgang en puls som er identisk med inngangspulsen, men forsinket en tid t . Et slikt forsinkelsessystem er vel kjent og skal ikke beskrives nærmere her. its output a pulse that is identical to the input pulse, but delayed by a time t . Such a delay system is well known and will not be described in more detail here.

Da forsinkelsen i elementet 302 er lik t , vil Since the delay in the element 302 is equal to t , will

y y

pulsen 303 opptre samtidig med pulsen 301. the pulse 303 occurs at the same time as the pulse 301.

En anti-koinsidenskrets 304 (en ELLER-portkrets) leverer på utgangen 305 et elektrisk signal bare når en av pulsene 3 01,303 påtrykkes, men leverer ingen puls når begge pulser 301 og 303 opptrer. Et relé 306 som energiseres av signalet på utgangen 3 05, kopler ut energien til utstyret nede i borehullet. Hvis således bare en lukkepuls opptrer uten en åpningspuls eller hvis bare en åpningspuls opptrer uten en lukkepuls, vil energien til utstyret nede i borehullet koples ut og ventilen bli lukket mekanisk av det automatiske hydrauliske lukkesystem som er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig.. 6D. An anti-coincidence circuit 304 (an OR gate circuit) delivers at the output 305 an electrical signal only when one of the pulses 301,303 is applied, but delivers no pulse when both pulses 301 and 303 occur. A relay 306, which is energized by the signal on the output 3 05, disconnects the energy to the equipment down in the borehole. Thus, if only a closing pulse occurs without an opening pulse or if only an opening pulse occurs without a closing pulse, the energy to the downhole equipment will be disconnected and the valve will be closed mechanically by the automatic hydraulic closing system described above in connection with Fig. 6D.

Som alternativ på fig. 6E kan reléet 306 som kan være en elektronisk bryter i form av transistorer, anordnes for å avbryte energien til kretsene for åpningsviklingen. Dette kan ha visse fordeler fordi lukkekretsene vil fortsette å funksjonere, og en av hensiktene er å As an alternative to fig. 6E, the relay 306, which may be an electronic switch in the form of transistors, may be arranged to de-energize the circuits for the opening winding. This can have certain advantages because the closed circuits will continue to function, and one of the purposes is to

sikre lukking av ventilen. Videre kan den elektroniske teller 314 anbringes mellom ELLER-portkretsen og reléet 306, slik at en elektrisk feilfunksjon ikke vil kople ut energien. Energien vil da bare bli brutt etter f.eks. 2, ensure closing of the valve. Furthermore, the electronic counter 314 can be placed between the OR gate circuit and the relay 306, so that an electrical malfunction will not disconnect the energy. The energy will then only be broken after e.g. 2,

4 eller 8 etter hverandre følgende feilfunksjoner. 4 or 8 consecutive malfunctions.

Det er ovenfor påpekt at en meget hurtig betjening av ventilen 4 0 på fig. 4A er viktig. Den nødvendige sjokkbølge vil ikke bli frembragt hvis ventilbetjeningen er langsom. Da ventilen og dens drivmekanisme har betydelig masse er det nødvendig med betydelig kraft for å åpne og lukke ventilen innenfor det tidsrom som anses ønskelig. Denne kraft i størrelsesorden 1/2 til 3/4 hestekraft kan leveres av en kraftkilde som er beskrevet ovenfor. Som i alle slike konstruksjoner er det nødvendig med en viss kraft for å være sikker på at ventilen alltid åpnes og lukkes etter ønske. De forskjellige elektroniske logiske kretser og drivkretsene som er vist på fig. 5A er beregnet på.å levere firkantspenningspulser 104b og 104c som har en varighet på ca. 40 til 50 millisekunder for å sikre at viklingene 105 og 106 energiseres i tilstrekkelig tid til å,sikre betjening av ventilen. Fig. 5E viser spenningspulsen 104b på fig. 5A mere detaljert. På tidspunktet 0 påtrykkes spenning plutselig til drivkretsen 104 og øker tilnærmet øyeblikkelig til en verdi 270 og beholder denne spenning i 50 millisekunder og faller deretter igjen tilnærmet øyeblikkelig til verdien 0. It has been pointed out above that a very quick operation of the valve 40 in fig. 4A is important. The necessary shock wave will not be produced if the valve operation is slow. As the valve and its drive mechanism have considerable mass, considerable force is required to open and close the valve within the time period considered desirable. This power on the order of 1/2 to 3/4 horsepower can be provided by a power source described above. As in all such designs, a certain amount of force is required to ensure that the valve always opens and closes as desired. The various electronic logic circuits and drive circuits shown in FIG. 5A is designed to deliver square voltage pulses 104b and 104c which have a duration of approx. 40 to 50 milliseconds to ensure that windings 105 and 106 are energized for sufficient time to ensure operation of the valve. Fig. 5E shows the voltage pulse 104b of fig. 5A in more detail. At time 0, voltage is suddenly applied to the drive circuit 104 and increases almost instantaneously to a value of 270 and maintains this voltage for 50 milliseconds and then drops again almost instantaneously to the value 0.

Bevegelsen av ventilen kan skje ved å måle strømmen som flyter gjennom viklingen som vist på fig. 5D som er et oscillogra som viser strømmen som funksjon av tiden, og kan f.eks. måles som spenningstapet over motstanden R1 eller R2 på fig. 6E. The movement of the valve can be done by measuring the current flowing through the winding as shown in fig. 5D which is an oscillogram that shows the current as a function of time, and can e.g. is measured as the voltage loss across the resistor R1 or R2 in fig. 6E.

Det er strømmen gjennom viklingen som bestemmer kraften og ventillegemet 6 8 på fig. 4A fordi amperviklings-tallet bestemmer den elektromagnetiske kraft. Da viklingene har selvinduksjon vil strømmen ikke bygges opp øyeblikkelig når spenningen som vist på fig. 5E påtrykkes. Hvis viklingen var en enkel selvinduksjon, ville strømmen bygges OPP som vist med kurven 271 med streket linje. I virkeligheten opptrer noe annet, fordi det opptrer en plutselig bevegelse av ankeret i magneten 79 på fig. 4B når ventilen åpnes eller lukkes i form av en reaktiv elektromotorisk kraft som skyldes hastigheten av ankeret som hurtig endrer (øker)selvinduksjonen i vedkommende vikling. På fig. 5D viser kurven 271 når ankeret og ventillegemet 68 er blokkert i åpen eller lukket tilstand. Den: opptrukne kurve 271 på fig. 5D viser strømmen slik den virkelig bygges opp når ventilen ikke er blokkert, dvs. ved riktig åpning og lukking. Kurven 272 for åpning eller lukking er svært lik denne. Av kurven 272 fremgår at etter påtrykning av spenningen, øker strømmen gradvis inntil den f.eks. når en verdi på 4 amp. på tidspunktet Tg etter 20 millisekunder. Deretter opptrer et plutselig fall til en laveste verdi på 2,2 amp. på tidspunktet T. etter 25 millisekunder. Etter T-^ = 25 millisekunder, øker strømmen igjen til den når den vanlige eksponentialkurve til en verdi på ca. 10 amp. etter ca. 6 0 millisekunder avhengig av motstanden i viklingen som f.eks. kan være 4,7 ohm. It is the current through the winding that determines the force and the valve body 6 8 in fig. 4A because the ampere winding number determines the electromagnetic force. As the windings have self-induction, the current will not build up immediately when the voltage as shown in fig. 5E is pressed. If the winding were a simple self-induction, the current would build UP as shown by the dashed line curve 271. In reality, something else occurs, because there is a sudden movement of the armature in the magnet 79 in fig. 4B when the valve is opened or closed in the form of a reactive electromotive force due to the speed of the armature which rapidly changes (increases) the self-induction in the relevant winding. In fig. 5D shows the curve 271 when the armature and valve body 68 are blocked in the open or closed state. The: solid curve 271 in fig. 5D shows the flow as it really builds up when the valve is not blocked, i.e. when opening and closing correctly. The curve 272 for opening or closing is very similar to this. From the curve 272 it appears that after applying the voltage, the current gradually increases until it e.g. when a value of 4 amp. at time Tg after 20 milliseconds. Then a sudden drop to a low of 2.2 amps occurs. at time T. after 25 milliseconds. After T-^ = 25 milliseconds, the current increases again until it reaches the usual exponential curve to a value of about 10 amp. after approx. 6 0 milliseconds depending on the resistance in the winding such as e.g. may be 4.7 ohms.

Av kurven 272 er det klart at ventilen 40 starter åpning og lukking på tidspunktet Tg = 20 millisekunder og avslutter bevegelsen på tidspunktet T-^ = 25 millisekunder. Som nevnt ovenfor vil åpningen og lukkingen av ventilen begynne på tidspunktet Tg = 20 millisekunder og være avsluttet på tidspunktet T, = 25 millisekunder. From the curve 272 it is clear that the valve 40 starts opening and closing at time Tg = 20 milliseconds and ends the movement at time T-^ = 25 milliseconds. As mentioned above, the opening and closing of the valve will begin at time Tg = 20 milliseconds and be finished at time T, = 25 milliseconds.

Det er viktig at tidspunktet = 25 millisekunder er avhengig av flere faktorer. Således vil ved høyt differensialtrykk T, være større enn 25 millisekunder, f.eks. 30,35 eller 40 millisekunder. Det er tilstrekkelig å si at tidspunktet T, indikerer tidspunktet når ventilbetjeningen er avsluttet og strømmen mellom T, og 50 millisekunder er i virkeligheten bortkastet fordi betjeningen av ventilen allerede er avsluttet. Denne ekstra tid er en sikkerhetsfaktor for å sikre at selv under vanskelige forhold vil ventilen alltid betjenes når spenningspulsen påtrykkes . It is important that the time = 25 milliseconds depends on several factors. Thus, at high differential pressure T, will be greater than 25 milliseconds, e.g. 30, 35 or 40 milliseconds. Suffice it to say that the time T, indicates the time when the valve operation has ended and the current between T, and 50 milliseconds is actually wasted because the operation of the valve has already ended. This extra time is a safety factor to ensure that even under difficult conditions the valve will always be operated when the voltage pulse is applied.

I praksis anvendes signalet på tidspunktet T-^In practice, the signal is used at time T-^

for utkopling av enhver annen strøm til magneten 79. Følge-lig vil all strøm mellom tidspunktet T. og 50 millisekunder være innspart og dermed minske mengden av energi som er nødvendig for å betjene ventilen 40. Det skal bemerkes at full sikkerhetsfaktor opprettholdes og strømmen vil fort-satt bli tilført inntil ventilen har avsluttet sin bevegelse . for disconnection of any other current to the magnet 79. Accordingly, all current between time T. and 50 milliseconds will be saved and thus reduce the amount of energy required to operate the valve 40. It should be noted that full safety factor is maintained and the current will continue to be supplied until the valve has finished its movement.

De elektroniske kretser som anvendes for å ut-føre det ovenfor nevnte er vist på fig. 5C hvor 104 er drivkretsen på fig. 4A. Mellom drivkretsen 104 og jord er lagt inn en motstand R^ eller R^ me& liten motstandsverdi sammenlignet med motstanden i viklingene, f.eks. 0,2 ohm. Spenningen over denne motstand er derfor proporsjonal med strømmen som tilføres vedkommende vikling 104,106. To kretser som vist på fig. 5C er nødvendig, nemlig en for åpningsviklingen og en for lukkeviklingen, men for enkelthets skyld er bare en av disse kretser vist. Fra for-bindelsespunktet mellom drivkretsen og motstanden, er det anordnet én vanlig forsterker 273 hvis utgangsspenning har forløpet av kurven 27 2a som er en gjengivelse av kurven 272 på fig. 5D. En derivator 274 frembringer et utgangssignal som er proporsjonalt med første tidsderiver-ing av inngangsspenningen, hvilken deriverte spenning er vist med kurven 275. Av kurven 272 eller 272a fremgår at den deriverte kurve alltid er positiv med unntagelse mellom tidspunktene Tq og T^ da den er negativ. På kurven 275 er pulsen 276 negativ. En vanlig likeretter 277 slipper bare gjennom pulsen 276 som vist med kurven 278. En forsinkelseskrets 279 frembringer en utgangspuls 276b som er en gjengivelse av inngangspulsen, men forsinket med tiden T^-Tg. Pulsen 276b som vist med kurven 280 opptrer således bare litt senere enn tidspunktet T^. Denne puls 276b tilføres en elektronisk bryter 281 som bryter energitilførselen til drivkretsen 104 og stopper strømmen øyeblikkelig etter at ventilen 40 har avsluttet sin operasjon. Bryteren 281 er innrettet for å gjenopp-rette krafttilførselen til drivkretsen 104 etter et ønsket tidsrom. Dette gjentas når neste puls 104a eller 104b opptrer. The electronic circuits used to carry out the above-mentioned are shown in fig. 5C where 104 is the drive circuit of fig. 4A. A resistance R^ or R^ with a small resistance value compared to the resistance in the windings, e.g. 0.2 ohms. The voltage across this resistance is therefore proportional to the current supplied to the relevant winding 104,106. Two circuits as shown in fig. 5C are required, namely one for the opening winding and one for the closing winding, but for simplicity only one of these circuits is shown. From the connection point between the drive circuit and the resistor, one ordinary amplifier 273 is arranged whose output voltage has the course of the curve 27 2a which is a reproduction of the curve 272 in fig. 5D. A derivator 274 produces an output signal that is proportional to the first time derivative of the input voltage, which derived voltage is shown by the curve 275. From the curve 272 or 272a it appears that the derived curve is always positive with the exception of the times Tq and T^ when it is negative. On the curve 275, the pulse 276 is negative. A conventional rectifier 277 only passes through the pulse 276 as shown by the curve 278. A delay circuit 279 produces an output pulse 276b which is a reproduction of the input pulse but delayed by the time T^-Tg. The pulse 276b as shown by the curve 280 thus occurs only slightly later than the time T^. This pulse 276b is supplied to an electronic switch 281 which interrupts the energy supply to the drive circuit 104 and stops the current immediately after the valve 40 has finished its operation. The switch 281 is designed to restore the power supply to the drive circuit 104 after a desired period of time. This is repeated when the next pulse 104a or 104b occurs.

Det er viktig å bemerke at energi kan spares på denne måte. Da meget stor energi er nødvendig for å betjene ventilen 40 med nødvendig stor hastighet, er denne energisparing meget viktig og det kan vises at batteriets levetid kan økes så meget som 5 ganger. It is important to note that energy can be saved in this way. As very large energy is required to operate the valve 40 at the necessary high speed, this energy saving is very important and it can be shown that the battery's lifetime can be increased as much as 5 times.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen er anvendbar-heten idet det lett kan anbringes i et eksisterende bore-hi: 11. Ved tidligere kjent utstyr bevirker store spesielle stålhus med en lengde på 10 meter eller mere og 20 cm i diameter er nødvendig for å huse den kompliserte instrumentering og transporten fra sted til sted krever spesielt konstruerte kjøretøyer. Ved oppfinnelsesgjenstand-en hvor ventilmekanismen er innfelt i hovedslamstrømmen er det mulig å eliminere et tungt, meget langt og kostbart spesialhus idet bare et kort stykke av borkraven er nød-vendig. Ved en praktisk utførelse av oppfinnelsen er denne del bare ca. 90 cm lang og 17 cm i diameter. An important feature of the invention is its applicability, as it can easily be placed in an existing drill hole: 11. With previously known equipment, large special steel housings with a length of 10 meters or more and 20 cm in diameter are required to house it complicated instrumentation and the transport from place to place require specially designed vehicles. In the case of the invention where the valve mechanism is embedded in the main mud flow, it is possible to eliminate a heavy, very long and expensive special housing as only a short piece of the drill collar is necessary. In a practical embodiment of the invention, this part is only approx. 90 cm long and 17 cm in diameter.

Et av de viktige trekk ved oppfinnelsen er derfor at ikke noe tungt og langt hus er nødvendig. Dette er fordelaktig særlig når magnetiske målinger slik som kompassretninger for styring av boring i retningsavvikende borehull skal foretas og hvor det kreves en umagnetisk borkrave. Umagnetiske borkraver er ikke bare tunge, 2-3 tonn, men også meget kostbare, opptil kr. 100.000,- fordi de må fremstilles av et absolutt umagnetisk materiale slik som K Monel. Ved et utstyr ifølge oppfinnelsen kan en standard borkrave med en ytre diameter på 15-23 cm anvendes. Som følge av enkelhet, må dimensjoner og koaksial konstruksjon av ventilsystemet ifølge oppfinnelsen og de tilhørende deler oppnås en spesiell fordel ved at all nød-vendig drivenergi og tilhørende utstyr kan anbringes i et trykksikkert rør med tilstrekkelig liten diameter til at det kan innordnes inne i en vanlig borkrave uten unødig å påvirke slamstrømmen. Noen følere må anbringes så nær som mulig borkronen. Særlig gammastrålefølere må være i stand til å detektere inntrengningen av borkronen i en gitt jordformasjon straks dette skjer. Noen følere som f.eks. helningsmeter krever nøyaktig indikering i forhold til borkronens angrepsflate som brukes for retningsavvikende boring, og må anbringes i vesentlig avstand fra magnetiske eller paramagnetiske materialer og huset 250a og 250b må ligge nøyaktig i flukt med borkraven. One of the important features of the invention is therefore that no heavy and long house is necessary. This is particularly advantageous when magnetic measurements such as compass directions for controlling drilling in directional boreholes are to be made and where a non-magnetic drill collar is required. Non-magnetic drill bits are not only heavy, 2-3 tonnes, but also very expensive, up to NOK. NOK 100,000 because they must be made from an absolutely non-magnetic material such as K Monel. With a device according to the invention, a standard drill collar with an outer diameter of 15-23 cm can be used. As a result of simplicity, dimensions and coaxial construction of the valve system according to the invention and the associated parts, a special advantage must be achieved in that all the necessary drive energy and associated equipment can be placed in a pressure-proof pipe with a sufficiently small diameter that it can be accommodated inside a normal drill collar without unduly affecting the mud flow. Some sensors must be placed as close as possible to the drill bit. Gamma ray sensors in particular must be able to detect the penetration of the drill bit into a given soil formation as soon as this happens. Some sensors such as inclinometers require accurate indication in relation to the attack surface of the drill bit used for directional drilling, and must be placed at a significant distance from magnetic or paramagnetic materials and the housing 250a and 250b must lie exactly flush with the drill collar.

Borkraven er utstyrt med indikering 253a og vinkelen for denne markering må ha et konstant vinkelforhold til markeringen 254a som er anbragt på fjernmåleutstyret. Denne kjente vinkel innføres så i beregningen for å bestemme retningen og vinkelen i forhold til vertikalplanet for borkraven. The drill collar is equipped with indication 253a and the angle for this marking must have a constant angular relationship to the marking 254a which is placed on the remote measuring equipment. This known angle is then introduced into the calculation to determine the direction and angle in relation to the vertical plane for the drill collar.

Fig. 7A viser fjernmåleutstyret 50 med et hus Fig. 7A shows the remote measurement equipment 50 with a housing

250 med en øvre del 250a og en nedre del 25 0b slik som tidligere vist på fig. 4A. Den øvre del 250a er anordnet inne i et kort stykke 254 som er ca. 9 0 cm langt. Dette korte stykket har en innvendig boring med en diameter på f.eks. 12 cm tilstrekkelig til å huse ventilenheten 4 0 250 with an upper part 250a and a lower part 250b as previously shown in fig. 4A. The upper part 250a is arranged inside a short piece 254 which is approx. 90 cm long. This short piece has an internal bore with a diameter of e.g. 12 cm sufficient to house the valve unit 4 0

og også å tillate en uhemmet strøm av boreslam forbi den øvre del 250a gjennom en passasje 61 som også er antydet med 61 på fig. 4A. Husdelen 250a har liten diameter fortrinnsvis ca. 7 cm eller mindre. En borkrave 255 er vanligvis ca. 10 meter lang og har stor vekt og er kostbar. Den indre diameter er ca. 8 cm + 1,5 cm. Den sentrale and also to allow an unrestricted flow of drilling mud past the upper portion 250a through a passage 61 also indicated by 61 in FIG. 4A. The housing part 250a has a small diameter, preferably approx. 7 cm or less. A drill collar 255 is usually approx. 10 meters long and has a lot of weight and is expensive. The inner diameter is approx. 8 cm + 1.5 cm. The central one

del 256 er forsynt med den nedre husdel 250b og har noe mindre diameter enn den øvre husdel. Liten klaring er meget viktig for å hindre svingning når utstyret vibrerer under boring. Utløpsåpningen 8 5 er den samme som vist på fig. 4A. Husd elen 250b er opphengt inne i delen 254 ved hjelpemidler som ikke er vist på tegningen. Tverrsnitt-formen av den sentrerende del 256 er vist på fig. 7b med spor eller passasjer 258 for fri strømning av borslammet. part 256 is provided with the lower housing part 250b and has a somewhat smaller diameter than the upper housing part. Small clearance is very important to prevent oscillation when the equipment vibrates during drilling. The outlet opening 85 is the same as shown in fig. 4A. The housing 250b is suspended inside the part 254 by aids which are not shown in the drawing. The cross-sectional shape of the centering portion 256 is shown in FIG. 7b with a groove or passage 258 for free flow of the drilling mud.

Den nedre husdel 250b består av flere deler som The lower housing part 250b consists of several parts which

er forbundet med hverandre ved hjelpemidler som er vist på fig. 7C, hvor hver del oventil er forsynt med en ut-sparing 26 0 og nedentil med en utragende del 261 som passer inn i utsparingen av den nedenfor beliggende del. Delene holdes sammen av en innvendig forbindelseshylse 262 som er festet til delene ved hjelp av skruer 265 gjennom huller 263, 264. En slik forbindelse sørger for nøyaktig vinkelstilling når delen 253 er bøyet. are connected to each other by aids shown in fig. 7C, where each part is provided at the top with a recess 26 0 and at the bottom with a projecting part 261 which fits into the recess of the part situated below. The parts are held together by an internal connecting sleeve 262 which is attached to the parts by means of screws 265 through holes 263, 264. Such a connection ensures accurate angular position when the part 253 is bent.

Som nevnt ovenfor må vinkelen mellom merkene As mentioned above, the angle between the marks must

253a og 254a være kjent for å beregne vinkelen i forhold til vertikalretningen for den bøyede del. Det er også nødvendig at vinkelforskyvningen mellom aksen for en helnings- 253a and 254a be known to calculate the angle in relation to the vertical direction for the bent part. It is also necessary that the angular displacement between the axis of an inclined

indikator og markeringen 254a er kjent og med jevne mellom-rom under boring er det foretrukket men ikke nødvendig, at vinkelen mellom en av de horisontale akser for helnings-indikatoren og merket 254a er null. For dette formål er husdelen 250b utstyrt med vinkelindikerende utragende deler 261 som vist på fig. 7A og 7C. indicator and the marking 254a are known and at regular intervals during drilling it is preferred, but not necessary, that the angle between one of the horizontal axes of the inclination indicator and the marking 254a is zero. For this purpose, the housing part 250b is equipped with angle-indicating projecting parts 261 as shown in fig. 7A and 7C.

En nødvendighet ved foreliggende oppfinnelse A necessity in the present invention

er å oppnå hydrauliske sjokkbølger som har virkning analog med hammereffekt i vann. Ved plutselig å stoppe slam-strømmen blir trykket plutselig øket. Denne lokale økning i trykket forplantes gjennom slamstrømmen i likh&t med hammereffekt. Det er vel kjent at en plutselig og lokal endring av hastigheten frembringer en tilsvarende lokal endring i trykket, og følgelig vil en plutselig og lokal endring i trykket frembringe en plutselig og lokal endring av hastigheten. Som følge av elastisitet og treghet i væsken, overføres endringene fra den del hvor de opprinnelig dannes til nabodeler med en hastighet som svarer til utbredelseshastigheten for kompresjonsbølgene. Utbred-elsen av sjokkbølger er et meget komplisert problem. For å tilfredsstille praktiske krav, må det bestemmes en parameter som er mest representativ for den oppgave å oppnå en klar definert sjokkbølge. To parametere K. og K2 skal nærmere betraktes. Når den ene eller andre av disse parametere overskrider en egnet verdi, blir en tydelig definert sjokkbølge frembragt. is to achieve hydraulic shock waves that have an effect analogous to the hammer effect in water. By suddenly stopping the sludge flow, the pressure is suddenly increased. This local increase in pressure is propagated through the mud flow in the manner of a hammer effect. It is well known that a sudden and local change in velocity produces a corresponding local change in pressure, and consequently a sudden and local change in pressure will produce a sudden and local change in velocity. As a result of elasticity and inertia in the fluid, the changes are transferred from the part where they are originally formed to neighboring parts with a speed corresponding to the propagation speed of the compression waves. The propagation of shock waves is a very complicated problem. To satisfy practical requirements, a parameter must be determined that is most representative of the task of achieving a clearly defined shock wave. Two parameters K. and K2 must be considered in more detail. When one or the other of these parameters exceeds a suitable value, a clearly defined shock wave is produced.

Parameteren K-^ er den midlere endringshastighet for hastigheten av slamstrømmen gjennom ventilen når denne er åpen. Hvis V(t) er hastigheten av slamstrømmen gjennom ventilen som funksjon av tiden i cm pr. sekund. The parameter K-^ is the average rate of change for the speed of the mud flow through the valve when it is open. If V(t) is the speed of the mud flow through the valve as a function of time in cm per second.

På tidspunktet t = 0 når ventilen begyner å åpne seg, er hastigheten 0, dvs. V(0) = 0. På tidspunktet t = T a. ^ når ventilen er helt åpen og hastigheten av ventilbetjeningen er Vf som er passeringshastigheten under full gjennomstrømning, er At time t = 0 when the valve starts to open, the velocity is 0, i.e. V(0) = 0. At time t = T a. ^ when the valve is fully open and the velocity of the valve actuation is Vf which is the passing velocity during full flow , is

og følgelig er parameteren K, som er den midlere hastighet for endringen, er hastigheten under tidsperioden T a^: and consequently the parameter K, which is the average rate of change, is the rate during the time period T a^:

2 2

målt i cm /sek. measured in cm/sec.

Hvis det antas at parameteren K. overskrider en bestemt terskelverdi, dvs. når: er det fastslått at: If it is assumed that the parameter K. exceeds a certain threshold value, i.e. when: it is determined that:

Parameteren K2 representerer den midlere hastighetsendring av arealet av åpningen i ventilen i T(<v>) The parameter K2 represents the mean velocity change of the area of the opening in the valve in T(<v>)

tidsrommet T . the time interval T .

a a

I den tidligere angitte ligning (1) ble S(t) definert som arealet av ventilen som er åpen på tidspunktet t, slik at t = 0 gir S(0) = 0 og t = T cL slik at: In the previously stated equation (1), S(t) was defined as the area of the valve that is open at time t, so that t = 0 gives S(0) = 0 and t = T cL so that:

hvor Sg er den totale åpning av ventilen. Parameteren where Sg is the total opening of the valve. The parameter

K 2 er da: K 2 is then:

Det antas at parameteren K2 overskrider en egnet terskelverdi, dvs. når: It is assumed that the parameter K2 exceeds a suitable threshold value, i.e. when:

og det dannes en klart definert sjokkbølge. Forsøk har and a clearly defined shock wave is formed. Attempts have

2 2

vist M = 100 cm /sek. shown M = 100 cm /sec.

Grovt regnet er K, proporsjonal med K,,. Parameteren K2 er mere anvendbar fordi den direkte angir konstruksjon og betjening av ventilen. Roughly speaking, K is proportional to K,,. The parameter K2 is more applicable because it directly indicates the construction and operation of the valve.

Det er også en parameter (se B^C^ på fig.2A) som må tas i betraktning ved bedømmelse av kurvene på fig. 8A til 8E. Hver av disse kurver svarer til et sett numeriske verdier av K, og eller K2 og T, . There is also a parameter (see B^C^ on fig. 2A) that must be taken into account when evaluating the curves on fig. 8A to 8E. Each of these curves corresponds to a set of numerical values of K, and or K2 and T, .

Fig. 8A til 8E viser virkningen av å variere Figures 8A to 8E show the effect of varying

Kl og e^--'-er K2Qg Tb^<V>^ ^or ^ bevirke overføring fra et område med liten trykkvariasjon til et område med hydrauliske sjokkbølger. Hver av disse kurver viser hvorledes trykket detektert på jordoverflaten som ordinat varierer med tiden t som abscisse. Kl and e^--'-er K2Qg Tb^<V>^ ^or ^ cause transfer from an area of small pressure variation to an area of hydraulic shock waves. Each of these curves shows how the pressure detected on the earth's surface as ordinate varies with time t as abscissa.

9 9

Arealet av åpningen var 0,5 cm" ved disse eksperimenter. Eksperimentelle data ble oppnådd ved flere borehull som ble boret for å foreta fjernmåleeksperimenter. The area of the opening was 0.5 cm" in these experiments. Experimental data were obtained at several boreholes drilled to conduct remote sensing experiments.

Ved utførelsen av de ovenfor nevnte eksperimenter ble et stort utvalg av eksisterende slampumper og forskjellige intefererende virkninger tatt i betraktning, og pumpetrykkvariasjoner for et gitt midlere slamtrykk varierte en stor del fra eksperiment til eksperiment. Eliminering av store interfererende slamtrykksignaler var innviklet. Pumpetrykksignalene kunne differere med 10 til 20 ganger. For å bestemme optimale verdier for K2 eller og T^ ^ ble boringen stoppet og en meget god pumpe anvendt. Fig. 8A til 8E er derfor ikke representative for en typisk tilstand, men representerer en tilstand hvor forskjellig støy (fra pumper og andre kilder) ble minsket og deretter ble det tatt middelverdi ved beregning for å oppnå maksimale verdier for parameterne K2 eller K^ og T^^. When carrying out the above-mentioned experiments, a large selection of existing mud pumps and various interfering effects were taken into account, and pump pressure variations for a given mean mud pressure varied a great deal from experiment to experiment. Eliminating large interfering mud pressure signals was complicated. The pump pressure signals could differ by 10 to 20 times. In order to determine optimal values for K2 or and T^ ^ the drilling was stopped and a very good pump was used. Figs. 8A to 8E are therefore not representative of a typical condition, but represent a condition where different noise (from pumps and other sources) was reduced and then an average value was taken by calculation to obtain maximum values for the parameters K2 or K^ and T^^.

De tilsvarende verdier for disse parametere er for fig. 8A til 8E gitt i tabellen nedenfor: The corresponding values for these parameters are for fig. 8A to 8E given in the table below:

Fig. 8A til 8E representerer middelverdier fra en lang rekke prøver. Ved disse prøver ble det anvendt et standrørtrykk på 210 kg/cm 2 og variasjonene i trykket lå innenfor området 7 kg/cm 2. Disse prøver ble foretatt med forskjellige typer ventiler slik som motordrevne ventiler, dreieventiler, tallerkenventiler osv. Fig. 8F viser nøyaktig standrørstrykket opptegnet ved en prøve i en dybde på 3000 meter og med et standsrørstrykk på 200kg/cm 2. Fig. 8A viser en langsomtvirkende ventil. De numeriske verdier for parameterne på fig. 8A er K2 = Figs. 8A to 8E represent mean values from a wide range of samples. In these tests, a standpipe pressure of 210 kg/cm 2 was used and the variations in the pressure were within the range of 7 kg/cm 2. These tests were carried out with different types of valves such as motor-driven valves, rotary valves, poppet valves, etc. Fig. 8F shows exactly the standpipe pressure recorded in a test at a depth of 3000 meters and with a standpipe pressure of 200kg/cm 2. Fig. 8A shows a slow-acting valve. The numerical values for the parameters in fig. 8A is K2 =

0,5 cm<2>/sek. og Tfa^ = 2 sek., dvs. de svarer til det som forutsettes ved den tidligere kjente teknikk som er vist på fig. IA og IB. Følgelig representerer både fig. 8A og IB tilfellet med langsomme trykkpulsering. På den annen side viser fig. 8E anvendelsen av en hurtigvirkende ventil hvor K2 = 100 cm<2>/sek. og Tb<*v*> = IO-<1> sek. Følge-lig viser fig. 8E hydrauliske sjokkbølger og ventilbølgen på fig. 8E er svært lik ventilbølgen på fig. 2B. 0.5 cm<2>/sec. and Tfa^ = 2 sec., i.e. they correspond to what is assumed by the previously known technique shown in fig. IA and IB. Accordingly, both Fig. 8A and IB the case of slow pressure pulsations. On the other hand, fig. 8E the application of a quick-acting valve where K2 = 100 cm<2>/sec. and Tb<*v*> = IO-<1> sec. Accordingly, fig. 8E hydraulic shock waves and the valve wave of fig. 8E is very similar to the valve wave of FIG. 2B.

Fig. 8B,8C og 8D viser forskjellige overganger fra langsomme trykkvariasjoner til hydrauliske sjokkbølger. Figures 8B, 8C and 8D show different transitions from slow pressure variations to hydraulic shock waves.

Ved prøvene som er vist på fig. 8B,8C og 8D er de så like som mulig. Måleutstyret befant seg nær bunnen av borehullet på ca. 2.400 meter og slamviskositeten var ca. 40 Funnel med en vekt på 1,3 kg/liter. Åpen ventil hadde et tverrsnittsareal på 0,7 cm 2. Det normale stand-rørtrykk var 210 kg/cm 2 og ventilen som ble anvendt var lik ventilen 40 med en modifisert og langsommere betjenin-: ng uten bistabil virkning, dvs. ventilen var en enkel trykkbalansert ventil og strømningshastigheten ble styrt ved innsnevring av innløpspassasjen. Det skal bemerkes at ventilbetjeningen på fig. 8B var forholdsvis rask, men frembragte ikke de ønskede hydrauliske trykkbølger. Den hurtige åpning indikerer imidlertid at hurtig betjening er ønskelig. Utløpshastigheten var i størrelsesorden 19 liter/sek. In the samples shown in fig. 8B, 8C and 8D are as similar as possible. The measuring equipment was located near the bottom of the borehole at approx. 2,400 meters and the mud viscosity was approx. 40 Funnel with a weight of 1.3 kg/litre. The open valve had a cross-sectional area of 0.7 cm 2 . The normal stand-pipe pressure was 210 kg/cm 2 and the valve used was similar to valve 40 with a modified and slower operation without bistable action, i.e. the valve was a simple pressure balanced valve and the flow rate was controlled by narrowing the inlet passage. It should be noted that the valve operation in fig. 8B was relatively fast, but did not produce the desired hydraulic pressure waves. However, the rapid opening indicates that rapid operation is desirable. The outlet velocity was in the order of 19 litres/sec.

Justering av innløpsarealet og utløpsarealet Adjustment of the inlet area and the outlet area

og den elektriske energi som tilføres viklingene kan oppnås forskjelige ventilbetjeningshastigheter. Av det ovenstående fremgår at ingen sjokkbølger frembringes når Kbr9 i= nge0s ,5 nåcm r 2/se= k.1, 0o0 g cm ti/lnsæekrm.et ideelle sjokkbølger frem- and the electrical energy supplied to the windings, different valve operating speeds can be achieved. From the above it appears that no shock waves are produced when Kbr9 i= nge0s ,5 nåcm r 2/se= k.1, 0o0 g cm ti/lnsæekrm.et ideal shock waves are produced

Nedenfor skal innføres en annen parameter som uttrykker nødvendigheten av styrken av sjokkbølgen. To forskjellige forhold skal tas i betraktning. Den ene parameter K., gjelder den mengde slam i cm 3 som passerer ventilen i tidsrommet Ta ^ • Den andre parameter representerer den midlere fluks i slamstrømmen i tidsrommet T (<v>), slik at Another parameter expressing the necessity of the strength of the shock wave shall be introduced below. Two different conditions must be taken into account. One parameter K. applies to the amount of sludge in cm 3 that passes the valve in the time period Ta ^ • The other parameter represents the average flux in the sludge flow in the time period T (<v>), so that

For å forenkle problemet antas at hastighets-økningen for strømmen i tidsrommet Tg^ er konstant og lik K^, slik at: To simplify the problem, it is assumed that the speed increase for the current in the time period Tg^ is constant and equal to K^, so that:

Det antas også at økningen av ventilåpningen er konstant og lik K_, slik at: It is also assumed that the increase of the valve opening is constant and equal to K_, so that:

Følgelig vil volumet av det slam som passerer ventilen i tidsrommet T ^ være: Consequently, the volume of the sludge that passes the valve in the time period T ^ will be:

3. 3.

Parameteren K-, er således mengden i cm 3 av slam som passerer ventilen i tidsrommet Ta^<V>^• Dette er volumet av interesse for perioden av en enkelt åpning og lukking av ventilen. Et annet alternativ er i stedet for parameteren K-, å anvende parameteren K. som representerer fluksen av slamstrømmen i tidsrommet T cl ^, dvs.: The parameter K-, is thus the amount in cm 3 of sludge that passes the valve in the time interval Ta^<V>^• This is the volume of interest for the period of a single opening and closing of the valve. Another alternative is, instead of the parameter K-, to use the parameter K. which represents the flux of the sludge flow in the time period T cl ^, i.e.:

Nedenfor skal betraktes dekodinger av signalene fra trykkomformeren 51. Fig. 9 viser apparaturen og fig. 10A til 10G viser bølgeformer ved dekodingen av signalene. Decoding of the signals from the pressure converter 51 will be considered below. Fig. 9 shows the apparatus and fig. 10A to 10G show waveforms when decoding the signals.

Signalet fra trykkomformeren 51 omfatter et informasjonsbærende signal sammen med interfererende signaler som utydeliggjør det brukbare signal. Det informasjonsbærende signal representerer en kodet melding som oppnås ved hjelp av ventilen 4 0 i samsvar med en føler. Et av de interfererende signaler frembringes av pumpen 27 og inneholder en sterk komponent for slamtrykket som frembringes av pumpen. Denne komponent skyldes sirkulasjonen av slammet gjennom borstammen og tilbake i det ringformede rom mellom borstammen og borehullveggen. Over-lagret på denne er en vekselkomponent frembragt ved gjen-tatt bevegelse av pumpens resiproserende stempler. The signal from the pressure converter 51 comprises an information-carrying signal together with interfering signals which obscure the usable signal. The information-carrying signal represents a coded message which is obtained by means of the valve 40 in accordance with a sensor. One of the interfering signals is produced by the pump 27 and contains a strong component for the mud pressure produced by the pump. This component is due to the circulation of the mud through the drill stem and back into the annular space between the drill stem and the borehole wall. Superimposed on this is an alternating component produced by repeated movement of the pump's reciprocating pistons.

For å bedre mottagelsen er det ønskelig å fjerne fra utgangssignalet fra omformeren 51 og fjerne den kontinuerlige trykkomponent som frembringes av pumpen 27. Av den grunn er et frekvensselektivt filter 150 forbundet med omformeren 51 for passering av frekvenser i området 0,1 til 10 Hz og dempe frekvenser utenfor dette området. Frekvenser som gjelder den konstante trykkomponent ligger under 0,1 Hz. In order to improve the reception, it is desirable to remove from the output signal from the converter 51 and to remove the continuous pressure component produced by the pump 27. For this reason, a frequency selective filter 150 is connected to the converter 51 for passing frequencies in the range 0.1 to 10 Hz and attenuate frequencies outside this range. Frequencies that apply to the constant pressure component are below 0.1 Hz.

I beskrivelsen må det skilles mellom betegnelsen filter slik som anvendt for det frekvensselektive filter 150 og et digitalfilter som skal beskrives nærmere nedenfor. Med et filter slik som filteret 150 utføres en vanlig filtrering ved hjelp av analoge elektroniske nett-verk. Betegnelsen filter kan anvendes for et bølgefilter, slik som et Shea filter, se f.eks. "Transmission Networks and Wave Filters" av T.E.Shea, D. VanNostrand Co.,New York, N.Y.1929. På den annen side kan et digitalfilter være et tilpasningsfilter, et pulsformende filter, et toppdannende filter. Utgangssignalet fra et digitalfilter oppnås ved å behandle det digitale inngangssignal med filterets veiekoeffisienter. Et digitalfilter er en computer. In the description, a distinction must be made between the term filter as used for the frequency-selective filter 150 and a digital filter, which will be described in more detail below. With a filter such as the filter 150, normal filtering is carried out using analogue electronic networks. The term filter can be used for a wave filter, such as a Shea filter, see e.g. "Transmission Networks and Wave Filters" by T. E. Shea, D. VanNostrand Co., New York, N.Y. 1929. On the other hand, a digital filter can be an adaptive filter, a pulse-shaping filter, a peak-shaping filter. The output signal from a digital filter is obtained by processing the digital input signal with the filter's weighting coefficients. A digital filter is a computer.

Signaler som leveres på utgangsklemmen 151 fra filteret 150 er følgende funksjon av tiden: Signals delivered to output terminal 151 from filter 150 are the following function of time:

hvor B(t) er det informasjonsbærende signal, P(t) er det interfererende signal som skyldes periodiske trykkvariasjoner fra pumpen, og U(t) representerer omgivelsesstøy. Omgivelsesstøyen frembringes av forskjellige virkninger slik som tennene på borkronen under boring av tannhjul i forbindelse med borstammen og ved andre innretninger ved boreoperasjonen. I noen tilfeller er U(t) en tilnærmelse til hvit støy, men kan i andre tilfeller atskille seg betydelig fra denne. where B(t) is the information-carrying signal, P(t) is the interfering signal due to periodic pressure variations from the pump, and U(t) represents ambient noise. The ambient noise is produced by various effects such as the teeth on the drill bit during drilling of gears in connection with the drill stem and by other devices during the drilling operation. In some cases, U(t) is an approximation to white noise, but in other cases can differ significantly from this.

Den kodede melding uttrykt ved det informasjonsbærende signal B(t) er en rekke binære ord og hvert av disse inneholder en rekke bits. En enkelt bit i et binært ord frembringes ved en enkelt betjening av ventilen, dvs. en enkelt åpning og lukking. En slik enkelt betjening frembringer en hydraulisk sjokkbølge som på jordoverflaten gir en enkelt ventilbølge som vist på fig. 2B. Meldingen som er uttrykt ved B(t) har derfor form av en kodet rekke av ventilbølger. Fig. 10A til 10G viser forskjellige trinn som må utføres for å skille det informasjonsbærende signal B(t) fra de interfererende signaler. For å lette forklaringen er B(t) på fig. 10A uttrykt ved en enkelt ventil-bølge eller en kodet rekke av ventilbølger. Ventilbølgen på fig. 10A er derfor av samme type som ventilbølgen på fig. 2B. Det er imidlertid en liten endring, idet merkingen med "s" på fig. 2 er sløyfet på fig. 10A. På fig. 10A til 10G er de forskjellige tidspunkter betegnet med t-^,<t>2» <t>15't16 uten noen markering med "s". For tydelighets skyld og for å lette forklaringen er tidsskalaene for disse kurver forvrengt. The coded message expressed by the information-carrying signal B(t) is a series of binary words and each of these contains a series of bits. A single bit in a binary word is produced by a single actuation of the valve, i.e. a single opening and closing. Such a simple operation produces a hydraulic shock wave which on the ground surface produces a single valve wave as shown in fig. 2B. The message expressed by B(t) therefore takes the form of a coded sequence of valve waves. Figures 10A to 10G show various steps that must be performed to separate the information-carrying signal B(t) from the interfering signals. To facilitate the explanation, B(t) in fig. 10A expressed by a single valve wave or a coded series of valve waves. The valve wave in fig. 10A is therefore of the same type as the valve wave in fig. 2B. However, there is a slight change, as the marking with "s" on fig. 2 is the loop in fig. 10A. In fig. 10A to 10G, the different times are denoted by t-^,<t>2» <t>15't16 without any marking with "s". For the sake of clarity and to facilitate explanation, the time scales for these curves are distorted.

For å eliminere interfererende støysignaler cg frembringe et signal som representerer den kodede melding foretas ti etter hverandre følgende operasjonstrinn: Trinn 1: I dette trinn blir et signal med tre komponenter som er vist på fig. 10A omformet til et signal med to komponenter som vist på fig. 10C. Hensikten med dette trinn er å eliminere pumpestøyen P(t). Som resultat frem-kommer ventilbølgen som er vist på fig. 10A omformet til en dobbelt ventilbølge slik som vist på fig. 10C. In order to eliminate interfering noise signals and produce a signal that represents the coded message, the following operational steps are carried out one after the other: Step 1: In this step, a signal with three components shown in fig. 10A transformed into a two-component signal as shown in FIG. 10C. The purpose of this step is to eliminate the pump noise P(t). As a result, the valve wave shown in fig. 10A transformed into a double valve wave as shown in fig. 10C.

Trinn 2: Hensikten med dette trinn er å eliminere om-givelsesstøykomponenten. Step 2: The purpose of this step is to eliminate the ambient noise component.

Trinn 3: I dette trinn blir hver dobbelt ventilbølge som vist på fig. 10D omformet til en enkelt signalpuls som vist på fig. 10G. Følgelig oppnås en kodet rekkefølge av enkeltpulser som representerer i digital form parameteren som måles av føleren 101 i den ønskede dybde i borehullet. Step 3: In this step, each double valve wave as shown in fig. 10D converted to a single signal pulse as shown in FIG. 10G. Consequently, a coded sequence of single pulses is obtained which represents in digital form the parameter measured by the sensor 101 at the desired depth in the borehole.

Fig. 10A viser tre komponenter av signalet F(t) som uttrykt ved ligningen (22). Disse komponenter er ventilbølgen B(t), pumpestøyen P(t) og omgivelsesstøy U(t). Som tidligere nevnt oppnås signalet F(t) ved hjelp av filtere 150. Filteret er forbundet med et forsinkelseselement 152 som forsinker inngangssignalet F(t) en tid Tp som er en periode for svingningen som frembringes av pumpen 27. Signalet på utgangslederen 153 fra forsinkelseselementet 152 kan uttrykkes som F(t-T p). De tre komponenter i dette signal er vist på fig. 10B og er den forsinkede ventilbølge B(t-T P ), den forsinkede pumpestøy P(t-T ) og den forsinkede omgivelsesstøy U(t-T ). Tids- Fig. 10A shows three components of the signal F(t) as expressed by equation (22). These components are the valve wave B(t), the pump noise P(t) and ambient noise U(t). As previously mentioned, the signal F(t) is obtained by means of filters 150. The filter is connected to a delay element 152 which delays the input signal F(t) by a time Tp which is a period of the oscillation produced by the pump 27. The signal on the output conductor 153 from the delay element 152 can be expressed as F(t-T p). The three components of this signal are shown in fig. 10B and is the delayed valve wave B(t-T P ), the delayed pump noise P(t-T ) and the delayed ambient noise U(t-T ). time-

P P P. P

rommet T Ir er avhengig av pumpens rotasjonshastighet og da denne ikke er konstant, er forsinkelsen T Pen variabel forsinkelse. En egnet styring av forsinkelseselementet 152 må derfor tilveiebringes i samsvar med pumpens 27 rotasjonshastighet. Derfor mottar forsinkelseselementet 152 via lederen 154 en tidsstyrepuls fra en pulsgenerator 155 som drives mekanisk av pumpen og frembringer et egnet antall pulser for hver omdreining av pumpen. En driv-kjede 156 er anordnet for dette formål. the space T Ir depends on the pump's rotation speed and as this is not constant, the delay T Pen is a variable delay. A suitable control of the delay element 152 must therefore be provided in accordance with the rotation speed of the pump 27. Therefore, the delay element 152 receives via the conductor 154 a timing pulse from a pulse generator 155 which is driven mechanically by the pump and produces a suitable number of pulses for each revolution of the pump. A drive chain 156 is provided for this purpose.

Det antas at pumpen 27 gjør N-^ slag i sekundet, It is assumed that the pump 27 makes N-^ strokes per second,

og derfor T = 1/N^. Pulsgeneratoren 155 leverer tids-styrepulser med forholdsvis stor repetisjonshastighet N2 som er et multiplum av N^, og derfor N2 = KN^, hvor and therefore T = 1/N^. The pulse generator 155 delivers time control pulses with a relatively large repetition rate N2 which is a multiple of N^, and therefore N2 = KN^, where

K er en konstant som velges lik 512. Hvis således pumpe-slagene er ett pr. sekund, må pulsgeneratoren frembringe 512 pulser pr. sekund. Det er klart at pulstakten for slampumpen 27 varierer med tiden og derfor vil N2 variere for å sikre at forsinkelsen som forårsakes av forsinkelseselementet 152 alltid er lik en periode av slamtrykk-svingningene som frembringes av slampumpen 27. K is a constant that is chosen equal to 512. If, therefore, the pump strokes are one per second, the pulse generator must produce 512 pulses per second. It is clear that the pulse rate of the mud pump 27 varies with time and therefore N2 will vary to ensure that the delay caused by the delay element 152 is always equal to one period of the mud pressure oscillations produced by the mud pump 27.

Signalet F(t-T ) fra forsinkelseselementet 152 tilføres inngangsledningen 153 til en subtraktor 160 som også mottar på inngangslederen 161 signalet F(t) fra filteret 150 og frembringer på utgangslederen 162 et differens-signal The signal F(t-T ) from the delay element 152 is supplied to the input line 153 to a subtractor 160 which also receives on the input line 161 the signal F(t) from the filter 150 and produces on the output line 162 a difference signal

Da P(t) er periodisk med en periode T , blir Since P(t) is periodic with a period T , becomes

Som følge av periodisiteten i pulseringene som frembringes av pumpen 27, er støy som skyldes pumpen eliminert og signalet på utgangslederen 162 fra subtraktoren 160 kan uttrykkes: for det informasjonsbærende signal og As a result of the periodicity of the pulsations produced by the pump 27, noise caused by the pump is eliminated and the signal on the output conductor 162 from the subtractor 160 can be expressed: for the information-carrying signal and

for omgivelsesstøysignalet. for the ambient noise signal.

Både det informasjonsbærende signal b(t) og støysignalet u(t) er vist på fig. 10C. Ved å foreta trinn 1 som forklart ovenfor, er det informasjonsbærende signal B(t) som vist på fig. 10A omformet fra en ventil-bølge til et forskjellig informasjonsbærende signal b(t) som vist på fig. 10C. Signalet b(t) kan betegnes som dobbelt ventilbølge i motsetning til signalet B(t) som representerer en enkelt ventilbølge. En dobbelt venti bølge omfatter to halve ventilbølger betegnet "A" og "B" på fig. 10C. Disse ventilbølger er atskilt fra hverandre ved tidsintervall T P. Ventilbølgen "A" er lik den på fig.,10A, mens ventilbølgen "B" representerer den inverterte form av ventilbølgen"A". Both the information-carrying signal b(t) and the noise signal u(t) are shown in fig. 10C. By carrying out step 1 as explained above, the information-carrying signal B(t) as shown in fig. 10A transformed from a valve wave into a different information-carrying signal b(t) as shown in fig. 10C. The signal b(t) can be described as a double valve wave in contrast to the signal B(t) which represents a single valve wave. A double venti wave comprises two half venti waves designated "A" and "B" in fig. 10C. These valve waves are separated from each other by the time interval T P. The valve wave "A" is similar to that of Fig. 10A, while the valve wave "B" represents the inverted form of the valve wave "A".

Signalet x(t) i ligningen (25) tilføres videre inngangslederen 162 i en analog-digitalomformer 163 som The signal x(t) in equation (25) is further supplied to the input conductor 162 in an analog-to-digital converter 163 which

styres av en tidsstyregenerator 178. På utgangslederen 164 fra omformeren oppnås signalet: is controlled by a time control generator 178. On the output conductor 164 from the converter, the signal is obtained:

hvor i samsvar med symbolene som anvendes her x^_, b^_ og where in accordance with the symbols used here x^_, b^_ and

u^ er digitale versjoner av de analoge signaler u^ are digital versions of the analog signals

<>> x(t), b(t) og u(t). Signalene x^ og ufc har form av tids-rekker : <>> x(t), b(t) and u(t). The signals x^ and ufc have the form of time series:

og signalet bfc er en ventilbølge med endelig lengde: Signalet som inneholder den dobbelte ventil-bølge bfc og støysignalet ufc, tilføres et digitalfilter 170 med lengden (n + 1) med hukommelsesfunksjon and the signal bfc is a valve wave of finite length: The signal containing the double valve wave bfc and the noise signal ufc is applied to a digital filter 170 of length (n + 1) with a memory function

Det anvendes her et digitalfilter i form av et tilpasningsfilter og det anvendes en hukommelsesfunksjon afc for å optimalisere virkningen av filteret. Optimale tilstander oppnås når signal-støyforholdet på utgangen fra filteret 170 har sin maksimale verdi. A digital filter is used here in the form of an adaptation filter and a memory function afc is used to optimize the effect of the filter. Optimal conditions are achieved when the signal-to-noise ratio at the output of the filter 170 has its maximum value.

Hukommelsesf unks jonen a^_ for filteret 170 er styrbar for på ethvert tidspunkt å sikre at optimale forhold oppnås under måling. Styringen av filteret skjer ved hjelp av en computer 172 som mottar egnede data fra en lagringsinnretning og et uttakselement 173 slik det skal beskrives nærmere nedenfor. The memory function a^_ of the filter 170 is controllable to ensure at any time that optimal conditions are achieved during measurement. The control of the filter takes place by means of a computer 172 which receives suitable data from a storage device and an outlet element 173 as will be described in more detail below.

Et signal y opptrer på utgangslederen 174 A signal y appears on the output conductor 174

fra filteret 170 og kan uttrykkes som bestående av inngangsfunksjonen x og hukommelsesfunksjonen a^, slik at from the filter 170 and can be expressed as consisting of the input function x and the memory function a^, so that

hvor stjernen betegner en omhylling. Ved i ligningen (33) å sette xfc = b^ + ufc, blir: som er filterreaksjonen på et rent inngangssignal og: where the star denotes an enclosure. By setting xfc = b^ + ufc in equation (33), becomes: which is the filter response to a clean input signal and:

er støysignalet. Dette er vist i funksjonsskjemaet på fig. 11. is the noise signal. This is shown in the functional diagram in fig. 11.

For å sikre optimale forhold av filteret 170, velges en bestemt tid f.eks. t = tQ og det er nødvendig at øyeblikksverdien av signalet som opptrer på utgangen av filteret på tidspunktet t = tg er så stor som mulig i forhold til den midlere verdi av filterstøyen på dette tidspunkt. For å detektere signalet cfc i det filtrerte utgangssignal ufc, må signal-støyforholdet være: To ensure optimal conditions of the filter 170, a specific time is selected, e.g. t = tQ and it is necessary that the instantaneous value of the signal appearing at the output of the filter at the time t = tg is as large as possible in relation to the mean value of the filter noise at this time. To detect the signal cfc in the filtered output signal ufc, the signal-to-noise ratio must be:

Hvis signalet (bg,b^,...,bn) med lengden (n + 1) bearbeides i et filter med lengden (n + 1) oppnås rekken (Cg,C^,... c , ...c„ i,c„ ) med lengden (2n + 1) hvor c er den If the signal (bg,b^,...,bn) of length (n + 1) is processed in a filter of length (n + 1), the series (Cg,C^,... c , ...c„ is obtained i,c„ ) with length (2n + 1) where c is the

n 2n-l 2n 3 n n 2n-l 2n 3 n

sentrale verdi i rekken. På tidspunktet tQ = t ,p blir central value in the series. At time tQ = t ,p becomes

hvor E {v<2>} er den midlere verdi for støyen. where E {v<2>} is the mean value for the noise.

Det antas her at omgivelsesstøyen u er hvit støy og den maksimale verdi av signal- støyforholdet u kan oppnås når: It is assumed here that the ambient noise u is white noise and that the maximum value of the signal-to-noise ratio u can be achieved when:

hvor k er valgt lik en. Tilstedeværelsen av et signal i støyen når det er tale om hvit støy, kan optimale forhold oppnås når hukommelsen i filteret er gitt ved det inverterte signal, nemlig med koeffisientrekken (bn'bn-l""V* where k is chosen equal to one. The presence of a signal in the noise when it comes to white noise, optimal conditions can be achieved when the memory in the filter is given by the inverted signal, namely with the coefficient feature (bn'bn-l""V*

Hukommelsen i filteret 17 0 er bestemt til enhver tid ved hjelp av computeren 172 som er forbundet med filteret via en kanal 175. Uttrykket kanal betegner her egnede ledere, forbindelser eller overføringsmidler i den grad det er nødvendig. Elementet 173 tjener til å lagre funksjonen b for etterfølgende overføring via kanalen 176 til computeren 172. Computerens funksjon er å reversere inngangsdata uttrykt ved rekken (bg,b^,..-b ) for på utgangskanalen 175 å avgi rekken (bn,b^,...bg) som så tilføres tilpasningsfilteret via kanalen 175 og lagres der som hukommelse for filteret i samsvar med ligningen (39) . The memory in the filter 170 is determined at all times by means of the computer 172 which is connected to the filter via a channel 175. The term channel denotes here suitable conductors, connections or transmission means to the extent necessary. The element 173 serves to store the function b for subsequent transmission via the channel 176 to the computer 172. The computer's function is to reverse input data expressed by the row (bg,b^,..-b ) in order to output the row (bn,b^ ,...bg) which is then supplied to the adaptation filter via channel 175 and is stored there as memory for the filter in accordance with equation (39).

Det filtrerte utgangssignal y som opptrer på utgangslederen 174 fra tilpasningsfilteret 170 tilføres en digital-analogomformer 181. Da signalet y er et signal av digital form, vil den analoge funksjon på utgangslederen 18 2 fra omformeren være et uttrykk i samsvar med symbolene som er brukt som y(t). The filtered output signal y appearing on the output conductor 174 from the matching filter 170 is supplied to a digital-to-analog converter 181. Since the signal y is a signal of digital form, the analog function on the output conductor 18 2 from the converter will be an expression in accordance with the symbols used as y(t).

Det skal bemerkes at det å gjøre signal-støyfor-holdet størst mulig i det filtrerte utgangssignal y^_ er ekvivalent med å gjøre støysignalet v minst mulig sammenlignet med det informasjonsbærende signal c slik at: It should be noted that making the signal-to-noise ratio as large as possible in the filtered output signal y^_ is equivalent to making the noise signal v as small as possible compared to the information-carrying signal c so that:

Utgangsfunksjonen y(t) fra tilpasningsfilteret~ som vist på fig. 10D er meget nær lik funksjonen b(t) The output function y(t) from the adaptation filter~ as shown in fig. 10D is very close to the function b(t)

som er vist på fig. 10C. which is shown in fig. 10C.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen innebærer lagringen av funksjonen bfc ved hjelp av elementet 173. Det som er nødvendig for lagring av b^ skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til fig. 12 og består i følgende seks trinn. An important feature of the invention involves the storage of the function bfc by means of the element 173. What is necessary for the storage of b^ will be explained in more detail below with reference to fig. 12 and consists of the following six steps.

T rinn a. Boringen stoppes, dvs. borkronen 31 løftes i liten avstand fra bunnen av borehullet, drivverket stoppes og dreiebordet 21 stoppes. Step a. The drilling is stopped, i.e. the drill bit 31 is lifted a short distance from the bottom of the borehole, the drive is stopped and the turntable 21 is stopped.

Trinn b. Pumpen fortsetter å arbeide som under normal boring, dvs. en jevn pumpetakt og pumpetrykket er det samme som ved boring. Alle andre interferenskilder slik som stammer fra generatorer, drift av kraner etc. stoppes. Bølgebevegelse og andre støykilder elimineres så langt det er mulig i tilfelle av boring til sjøs. Step b. The pump continues to work as during normal drilling, i.e. a steady pumping cycle and the pump pressure is the same as during drilling. All other sources of interference such as those originating from generators, operation of cranes etc. are stopped. Wave motion and other noise sources are eliminated as far as possible in the case of offshore drilling.

Trinn c. Som ovenfor beskrevet og vist i forbindelse med fig. 5A, er kodingen nede i borehullet bestemt av et tids-styresignal som er tilnærmet synkront med tidsstyresig-nalet på jordoverflaten. Følgelig er det mulig på jordoverflaten å detektere når en enkelt puls frembringes i borehullet og ved å kjenne overføringshastigheten gjennom slamsøylen kan det fastslås det nøyaktige tidspunkt da den hydrauliske puls mottas på overflaten. Det er således mulig å motta en enkelt ventilbølge på overflaten og på forhånd vite tidspunktet når ventilbølgen skal opptre selv om den er foxrstyrret av støy. I mange tilfeller vil en enkelt ventilbølge tre tydelig ut av støyen slik at visuell iakttagelse på en oscilloskop er mulig. Den hydrauliske transient som frembringes, av ventilen 40 mottas; således av■ omformeren 51 på et kjent tidspunkt.. Trinn d. Signalet fra omformeren 51 passerer filteret 150 for selektiv passering av frekvenser i området fra 0,1 til 10 Hz. Da selve boringen er stoppet, kan man se bort fra omgivelsesstøyen U(t) og følgelig er signalet som opptrer på utgangen-fra filteret 150 av formen F(t) = B (t) + P (t) . Step c. As described above and shown in connection with fig. 5A, the coding down in the borehole is determined by a time control signal which is approximately synchronous with the time control signal on the earth's surface. Consequently, it is possible at the surface of the earth to detect when a single pulse is produced in the borehole and by knowing the transfer rate through the mud column, the exact time when the hydraulic pulse is received at the surface can be determined. It is thus possible to receive a single valve wave on the surface and know in advance the time when the valve wave will occur even if it is controlled by noise. In many cases, a single valve wave will stand out clearly from the noise so that visual observation on an oscilloscope is possible. The hydraulic transient produced by the valve 40 is received; thus off ■ the converter 51 at a known time.. Step d. The signal from the converter 51 passes the filter 150 for selective passage of frequencies in the range from 0.1 to 10 Hz. When the drilling itself is stopped, the ambient noise U(t) can be disregarded and consequently the signal appearing at the output of the filter 150 is of the form F(t) = B (t) + P (t).

Trinn e. Signalet F(t) fra filteret 150 passerer et forsinkelseselement 152, en subtraktor 160 og en analog-digitalomformer 163 slik det er beskrevet ovenfor. Vanligvis under boring vil signalet fra omformeren 163 ha formen xfc = bfc + ut hvor ufc er støy som skyldes boring. Da imidlertid boringen er stoppet, vil også her om-givelsesstøyen ufc være umerkelig. Under disse forhold er x ~ bt- Signalet xfc representerer således praktisk talt et støyfritt signal som svarer til ventilbølgen som representerer det informasjonsbærende signal. Step e. The signal F(t) from the filter 150 passes a delay element 152, a subtractor 160 and an analog-to-digital converter 163 as described above. Usually during drilling, the signal from the converter 163 will have the form xfc = bfc + ut where ufc is noise due to drilling. However, since the drilling has stopped, the ambient noise ufc will also be imperceptible here. Under these conditions, x ~ bt- The signal xfc thus practically represents a noise-free signal which corresponds to the valve wave which represents the information-carrying signal.

Trinn f. Funksjonen xfc~ bfc lagres. Step f. The function xfc~ bfc is saved.

Ved de ovenfor angitte trinn vil utgangssignalet At the above steps, the output signal will

fra omformeren 163 bli tilført elementet 17 3 for lagring. from the converter 163 be supplied to the element 17 3 for storage.

Når det gjelder frekvens, kan hukommelsesfunksjonen afc for filteret 170 uttrykkes: In terms of frequency, the memory function afc of the filter 170 can be expressed:

hvor f er frekvensen og B* (f) er en Fourier transformasjon av signalet bfc. where f is the frequency and B* (f) is a Fourier transform of the signal bfc.

Elimineringen av omgivelsesstøy når det er hvit støy, kan i noen tilfeller skje ved hjelp av en autokorrelator i stedet for et tilpasningsfilter slik som filteret 170 på fig. 9. I det tilfellet kan fig. 9 modifi-seres ved å eliminere filteret 174, computeren 172 og elementet 173 og erstattes med en autokorrelator. Inn-gangsklemmene i autokorrelatoren forbindes da med utgangs-ledningene 164 fra analog-digitalomformeren 163. Samtidig blir utgangslederne fra autokorrelatoren forbundet med inngangslederne 174 for digital-analogomformeren 181. Utgangssignalet fra digital- analogomformeren kan passere et forsinkelseselement 190, en inverter 192, en OG-portkrets 193 etc. som vist på fig. 9. I noen tilfeller kan imidlertid utgangssignalet fra digital-analogomformeren tilføres direkte til et registreringsapparat. The elimination of ambient noise when it is white noise can in some cases be done by means of an autocorrelator instead of an adaptive filter such as the filter 170 of FIG. 9. In that case, fig. 9 is modified by eliminating the filter 174, the computer 172 and the element 173 and replacing it with an autocorrelator. The input terminals in the autocorrelator are then connected to the output wires 164 from the analog-to-digital converter 163. At the same time, the output wires from the autocorrelator are connected to the input wires 174 for the digital-to-analog converter 181. The output signal from the digital-to-analog converter can pass a delay element 190, an inverter 192, an AND - gate circuit 193 etc. as shown in fig. 9. In some cases, however, the output signal from the digital-to-analog converter can be fed directly to a recording device.

På fig. 9 er det på utgangslederen 182 fra digital- analogomformeren 181 oppnådd et signal som representerer en funksjon y(t) som er vist på fig. 10D og som har form lik den dobbelte ventilbølge b(t), dvs. In fig. 9, a signal representing a function y(t) which is shown in fig. 10D and which has a shape similar to the double valve wave b(t), i.e.

y(t) ~ b(t) som representerer en enkel bit i det digitale signal som betjener ventilen 40. Det er klart at en slik funksjon ikke er meget anvendelig for å representere et meget kort tidsintervall svarende til en enkelt åpning og lukking av ventilen 40. Det er derfor nødvendig som nevnt i tirnn 3. å omforme den dobbelte ventilbølge til en enkelt kort puls som opptrer samtidig med betjeningen av ventilen. Dette oppnås ved hjelp av et forsinkelseselement 190 styrt av tidsstyregeneratoren 191 sammen med invertereren 192 og OG-portkretsen 193 (koinsidensnettverk) som vist på fig. 9. Forsinkelseselementet 190 mottar på lederen 192 signalet y(t) fra digital- analogomformeren 181. Dette forsinkelseselement styres av tidsstyregeneratoren 191 slik at det på utgangslederen 195 oppnås en forsinkelse lik tidsintervallet T m. Den forsinkede funksjon b(t - Tm) er vist på fig. 10E og tilføres via lederen 195 til invertereren 192 for på lederen 197 fra y(t) ~ b(t) which represents a single bit in the digital signal that operates the valve 40. It is clear that such a function is not very applicable to represent a very short time interval corresponding to a single opening and closing of the valve 40. It is therefore necessary, as mentioned in step 3, to transform the double valve wave into a single short pulse that occurs simultaneously with the operation of the valve. This is achieved by means of a delay element 190 controlled by the timing generator 191 together with the inverter 192 and the AND gate circuit 193 (coincidence network) as shown in fig. 9. The delay element 190 receives on the conductor 192 the signal y(t) from the digital-to-analog converter 181. This delay element is controlled by the time control generator 191 so that a delay equal to the time interval T m is achieved on the output conductor 195. The delayed function b(t - Tm) is shown on fig. 10E and is supplied via the conductor 195 to the inverter 192 because on the conductor 197 from

elementet 192 og oppnå en invertert forsinket dobbelt ventilbølge uttrykt ved -b(t - T m) og som er vist på element 192 and obtain an inverted delayed double valve wave expressed by -b(t - T m ) and which is shown in

fig. 10F. fig. 10F.

Signalet -b(t - T ) tilføres via lederen 197 til OG-portkretsen 193. Samtidig tilføres signalet b(t) The signal -b(t - T ) is supplied via conductor 197 to the AND gate circuit 193. At the same time, the signal b(t) is supplied

fra digital- analogomformeren 181 via ledere 182 og 200 til OG-portkretsen 193. Hvert signal b(t) og -b(t - T ) inneholder pulser som har positiv og negativ polaritet. Ved å sammenligne sigalet på fig. 10D med signalet på from the digital-to-analog converter 181 via conductors 182 and 200 to the AND gate circuit 193. Each signal b(t) and -b(t - T ) contains pulses having positive and negative polarity. By comparing the sigal in fig. 10D with the signal on

fig. 10F, fremgår det at det bare er en puls på fig. 10D som opptrer samtidig med pulsen på fig. 10F. Denne puls opptrer i tidsintervallet fra t^ til t^ på fig. 10D og fra tg til t^g på fig. 10F. Tidspunkteene t^ og tg er koinsidente fordi t0 = t, + T og tQ = t, + T . På samme fig. 10F, it appears that there is only one pulse in fig. 10D which occurs simultaneously with the pulse in fig. 10F. This pulse occurs in the time interval from t^ to t^ in fig. 10D and from tg to t^g in fig. 10F. The times t^ and tg are coincident because t0 = t, + T and tQ = t, + T . On the same

3 1 m 3 9 1 m 3 1 m 3 9 1 m

måte er tidspunktene t^ og t^^ koinsidente fordi t^ = t-^ + T +T og t,. = t, + T +T. Følgelig utledes en way, the times t^ and t^^ are coincident because t^ = t-^ + T +T and t,. = t, + T +T. Accordingly, a is derived

n m 3 10 1 n m n m 3 10 1 n m

enkelt koinsidenspuls fra den dobbelte ventilbølge b(t) som vist på fig. 10G. OG-portkretsen 193 som på inngangslederne 200 og 197 mottar signaler som representerer funksjonene b(t) og -b(t - T ) frembringer følgelig på utgangslederen 210 en enkelt puls som vist på fig. 10G. single coincident pulse from the double valve wave b(t) as shown in fig. 10G. The AND gate circuit 193 which on the input conductors 200 and 197 receives signals representing the functions b(t) and -b(t - T ) consequently produces on the output conductor 210 a single pulse as shown in fig. 10G.

For enkelthets skyld er det i dette utførelses-eksempel bare vist en enkelt puls som frembringes og som er hovedsakelig koinsident med en enkelt åpning og lukking av ventilen. Det skal imidlertid bemerkes at under virkelig boring og samtidig måling, vil det på utgangslederen 210 opptre en kodet rekke av enkeltpulser som representerer en måling utført av en utvalgt føler for en valgt parameter. For the sake of simplicity, in this embodiment, only a single pulse is shown which is produced and which is mainly coincident with a single opening and closing of the valve. However, it should be noted that during actual drilling and simultaneous measurement, a coded series of single pulses representing a measurement performed by a selected sensor for a selected parameter will appear on the output conductor 210.

Den kodede rekke av enkeltpulser på utgangslederen 210 fra OG-portkretsen 193 tilføres en digital-analogomformer 211 som styres av en tidspulsgenerator 212. På utgangslederen 214 fra digital- analogomformeren 211 oppnås i analog form et signal som representerer målingen av den valgte parameter. Dette signal opptegnes ved hjelp av en opptegningsinnretning 54. The coded sequence of single pulses on the output conductor 210 from the AND gate circuit 193 is supplied to a digital-to-analogue converter 211 which is controlled by a time pulse generator 212. On the output conductor 214 from the digital-to-analogue converter 211, a signal representing the measurement of the selected parameter is obtained in analogue form. This signal is recorded using a recording device 54.

Fig. 13 viser en annen utførelsesform av oppfinnelsen hvor en krysskorrelator kan anvendes i stedet for tilpasningsfilteret for å eliminere støy. Det er en nær analogi mellom behandlingen av de to funksjoneer gitt ved ligningen (20a) og krysskorrelering. Krysskorrelering av de to funksjoner gir det samme resultat som passeringen av den første funksjon gjennom et filter hvis hukommelsesfunksjon er en reversering av den andre funksjon. Fig. 13 viser hvorledes de samme operasjoner som ved et tilpasningsfilter, også kanutføres ved hjelp av en krysskorrelator 200 som har to innganger 201 og 202 og en utgang 203. Signalet x fra analog- digitalomformeren 163 tilføres inngangen 201, mens signalet bfc fra lagringselementet 173 tilføres inngangen 202. Et signal som representerer krysskorreleringen av xfc og bfc opptrer da på utgangen 203. Det er klart at det krysskorrelerte signal på utgangen Fig. 13 shows another embodiment of the invention where a cross-correlator can be used instead of the adaptation filter to eliminate noise. There is a close analogy between the treatment of the two functions given by equation (20a) and cross-correlation. Cross-correlating the two functions gives the same result as passing the first function through a filter whose memory function is a reversal of the second function. Fig. 13 shows how the same operations as with an adaptive filter can also be performed using a cross-correlator 200 which has two inputs 201 and 202 and an output 203. The signal x from the analog-to-digital converter 163 is fed to the input 201, while the signal bfc from the storage element 173 is applied to the input 202. A signal representing the cross-correlation of xfc and bfc then appears at the output 203. It is clear that the cross-correlated signal at the output

20 3 er identisk med signalet y^ uttrykt ved ligningen(33) 20 3 is identical to the signal y^ expressed by the equation (33)

og frembragt ved tilpasningsfilteret 170 på fig. 9. Det krysskorrelerte signal bearbeides videre som vist på fig. 13 på samme måte som signalet fra tilpasningsfilteret 170 på fig. 9. and produced by the adaptation filter 170 in fig. 9. The cross-correlated signal is further processed as shown in fig. 13 in the same way as the signal from the adaptation filter 170 in fig. 9.

Når omgivelsesstøyen er hvis støy, er auto-korreleringen q for støyfunksjonen lik null for t ^ 0. Nedenfor skal behandles det tilfellet at uønsket støy u har en kjent autokorreleringsfunksjon q hvor koeffisienten qfc ikke nødvendigvis er null for t f 0. Dette er tilfelle for autokorrelert støy i motsetning til ren hvit støy hvis autokorrelasjons koeffisient er qQ. En egnet form for et tilpasningsfilter og tilhørende komponenter er vist på fig. 14. I dette tilfellet er det nødvendig ikke bare å lagre det informasjonsbærende signal bfc som f.eks. ved hjelp av elementet 173, men også støysignalet u . På When the ambient noise is if noise, the auto-correlation q of the noise function is equal to zero for t ^ 0. Below we will treat the case that unwanted noise u has a known autocorrelation function q where the coefficient qfc is not necessarily zero for t f 0. This is the case for autocorrelated noise as opposed to pure white noise whose autocorrelation coefficient is qQ. A suitable form of an adaptive filter and associated components is shown in fig. 14. In this case it is necessary not only to store the information-carrying signal bfc as e.g. using the element 173, but also the noise signal u . On

fig. 14 er det derfor anordnet to lagringsinnretninger 17 3 og 224. Lagringsinnretningen 173 utfører en funksjon som er identisk med lagringselementet på fig. 9 og 12. Det tjener til lagring av funksjonen bt. På den annen side er fig. 14, two storage devices 17 3 and 224 are therefore arranged. The storage device 173 performs a function which is identical to the storage element in fig. 9 and 12. It serves to store the function bt. On the other hand is

funksjonen for lagringselementet 224 å lagre støyfunksjonen ufc. Uttak av funksjonene bfc og ufc fra lagringselementet 173 resp. 224 tilføres via kanaler 225 og 226 til en computer 228. Computerens funksjon er å omforme inngangssignalene fra kanalene 225 og 226 til data for å bestemme hukommelsesfunksjonen for tilpasningsfilteret 220 og som tilføres via kanalen 230. the function of the storage element 224 to store the noise function ufc. Withdrawal of the functions bfc and ufc from the storage element 173 or 224 is supplied via channels 225 and 226 to a computer 228. The function of the computer is to transform the input signals from channels 225 and 226 into data to determine the memory function of the matching filter 220 and which is supplied via channel 230.

Forløpet vil nå bli det samme som før, unntatt at det må tas i betraktning at støyen ufc ikke lenger er hvit støy. Tilpasningsfilterne som her skal beskrives er uavhengige av en eventuell forsterkningsfaktor k som for enkelthets skyld er valgt lik en. The process will now be the same as before, except that it must be taken into account that the noise ufc is no longer white noise. The adaptation filters that will be described here are independent of any amplification factor k which, for the sake of simplicity, is chosen equal to one.

Her skal anvendes den samme definisjon av signal-støyforholdet u slik at: The same definition of the signal-to-noise ratio u must be used here so that:

Det er ønskelig å gjøre u størst mulig ved å anta at støysignalet ufc er et autokorrelert signal. Det er hensiktsmessig å innføre matriksangivelse på dette punkt nemlig: It is desirable to make u as large as possible by assuming that the noise signal ufc is an autocorrelated signal. It is appropriate to introduce matrix information at this point, namely:

som betegner rekkevektoren (n + 1) som karakteriserer hukommelsen i tilpasningsfilteret 220. Videre betegner rekkevektoren (n + 1) som definerer tidsreverseringen av signalet bfc og betegner autokorrelasjonsraatriksen(n + 1) ganger (n + 1) for støysignalet. Dette kan uttrykkes: which denotes the row vector (n + 1) which characterizes the memory in the adaptation filter 220. Furthermore, the row vector (n + 1) which defines the time reversal of the signal bfc denotes the autocorrelation matrix (n + 1) times (n + 1) of the noise signal. This can be expressed:

hvor (') betegner matrikstransponering. where (') denotes matrix transposition.

For å gjøre u størst mulig må størrelsen ifølge ligning (46) differensieres overfor filtervektoren a og resultatet blir satt lik null. To make u as large as possible, the magnitude according to equation (46) must be differentiated against the filter vector a and the result is set equal to zero.

Det oppnås da et forhold : A relationship is then achieved:

som kan skrives ut i formen: which can be printed in the form:

Dette er matriksformen av et sett (n + 1) lineære samtidige ligninger med (n + 1) ukjente filterkoeffisienter (a^a^,... an). Løsningen av disse gir det ønskede optimale til-pasningsf ilter i tilfelle av autokorrelert støy. Dette måte er meget effektig, og det er derfor mulig å beregne tilpasningsfilteret av stor lengde ved hjelp av computeren 228. De kjente størrelser i beregningen er støyauto-korreleringsmatriksen q og det tidsreverserte -t/entilbølge-signal b ^, mens de ukjente størrelser er filterkoeffisientene a^_. Filterkoeffisientene representerer hukommelsesfunksjonen for tilpasningsfilteret 220. This is the matrix form of a set of (n + 1) linear simultaneous equations with (n + 1) unknown filter coefficients (a^a^,... an). The solution of these gives the desired optimal matching filter in the case of autocorrelated noise. This method is very efficient, and it is therefore possible to calculate the matching filter of large length using the computer 228. The known quantities in the calculation are the noise auto-correlation matrix q and the time-reversed -t/single-wave signal b ^ , while the unknown quantities are the filter coefficients a^_. The filter coefficients represent the memory function of the adaptive filter 220.

Beregningene som er nødvendig for å bestemme hukommelsesfunksjonen for tilpasningsfilteret 220, utføres av computeren 228. Computeren mottar fra lagringselement-ene 173 og 224 data som gjelder funksjonene b^ og u . Ved mottagelse av q^_, blir den støyautokorrelerte matriks beregnet og ved mottagelsen av bfc blir det tidsreverserte av dette signal bestemt. Deretter blir de ukjente filter-komponenter a beregnet og overført via kanalen 23 0 til tilpasningsfilteret 220. The calculations necessary to determine the memory function of the matching filter 220 are performed by the computer 228. The computer receives from the storage elements 173 and 224 data relating to the functions b^ and u. Upon receipt of q^_, the noise autocorrelated matrix is calculated and upon receipt of bfc, the time-reversed of this signal is determined. The unknown filter components a are then calculated and transferred via the channel 23 0 to the adaptation filter 220.

Utgangssignalet fra til<p>asningsfilteret 220 til-føres en digital- analogomformer 181 og behandles videre på samme måte som utgangssignalet fra tilpasningsfilteret 170 på fig. 9. The output signal from the matching filter 220 is supplied to a digital-to-analogue converter 181 and is further processed in the same way as the output signal from the matching filter 170 in fig. 9.

I frekvensområdet kan hukommelsesfunksjonen for tilpasningsfilteret 220 uttrykkes som: In the frequency range, the memory function of the adaptive filter 220 can be expressed as:

hvor B<*>(f) er Fourier transformasjonen av det tidsreverserte signal b = ( bQ, b-^, ...bn) og Q(f) som er spek-teret for støyen i intervallet (f + df). Den fysiske mening med ligningen (4 9) er enkel. Jo større amplitude-spekteret |B(f)| for signalet er og jo mindre tetthetsspekteret Q(f) for støyen er i intervallet (f,f + df) jo mere vil tilpasningsfilteret slippe gjennom frekvenser i dette intervall. Hvis således tetthetsspekteret Q(f) where B<*>(f) is the Fourier transform of the time-reversed signal b = (bQ, b-^, ...bn) and Q(f) which is the spectrum of the noise in the interval (f + df). The physical meaning of the equation (4 9) is simple. The larger the amplitude spectrum |B(f)| for the signal is and the smaller the density spectrum Q(f) for the noise is in the interval (f,f + df) the more the adaptation filter will let through frequencies in this interval. Thus, if the density spectrum Q(f)

for støyen er mindre i noen intervaller i frekvensbåndet som opptas av signalet, jo mindre vil tilpasningsfilteret dempe i dette intervall. for the noise is smaller in some intervals in the frequency band occupied by the signal, the less the adaptation filter will attenuate in this interval.

Lagring av signalet b^_ i elementet 173 skjer på samms måte som ved trinnene (a) til (f) i forbindelse med fig. 12. Storage of the signal b^_ in the element 173 takes place in the same way as in steps (a) to (f) in connection with fig. 12.

Lagringen av støysignalet ufc ved hjelp av elemenet 224 skjer på annen måte. Som tidligere nevnt i forbindelse med fig. 12, er det mulig å motta og lagre et støyfritt signal. Som følge av synkronisme mellom tidsstyringen på overflaten og nede i borehullet, er det på samme måte mulig å motta og lagre signalløs støy, dvs. signal som mottas av omformeren 51 under normal boring og som inneholder all støy som skyldes boreoperasjonen, men ikke noe informasjonsbærende støy. Også i dette tilfellet kan fig. 12 anvendes for å illustrere fremgangsmåten. Trinnene for å oppnå en registrering av funksjonen u(t) kan være som følger: Trinn ( a \. Vekten på borkronen pådras og normal boreoperasjon foretas. The storage of the noise signal ufc by means of the element 224 takes place in a different way. As previously mentioned in connection with fig. 12, it is possible to receive and store a noise-free signal. As a result of synchronism between the time control on the surface and down in the borehole, it is likewise possible to receive and store signalless noise, i.e. signal received by the converter 51 during normal drilling and which contains all the noise due to the drilling operation, but nothing carrying information noise. Also in this case, fig. 12 is used to illustrate the method. The steps to achieve a registration of the function u(t) can be as follows: Step ( a \. The weight of the drill bit is applied and normal drilling operation is carried out.

Trinn ($) . Det velges et tidsrom da ikke noe informasjonsbærende signal opptrer, f.eks. en pause mellom binære ord. Trinn ( y). Det oppnås et signal som representerer trykk-varias jonen i boreslammet i omformeren 51. Dette signal passerer filteret 150. Da signalet b(t) i det tidsrom som er valgt i trinnet ((3) ikke opptrer, har signalet fra filteret 150 formen F(t) = P(t) + U(t). Step ($) . A period of time is selected when no information-carrying signal appears, e.g. a pause between binary words. Step (y). A signal is obtained that represents the pressure variation in the drilling mud in the converter 51. This signal passes the filter 150. Since the signal b(t) in the time period selected in step ((3)) does not occur, the signal from the filter 150 has the form F (t) = P(t) + U(t).

Trinn ( 6).Pumpestøysignalet P(t) elimineres. Dette skjer ved hjelp av forsinkelseselementet 152 og subtraktoren 160. Det resulterende signal tilføres analog- digitalomformeren 163. Da ikke noe informasjonsbærende signal opptrer, Step (6). The pump noise signal P(t) is eliminated. This takes place with the help of the delay element 152 and the subtractor 160. The resulting signal is supplied to the analogue-to-digital converter 163. As no information-carrying signal appears,

bfc = 0, vil signalet fra utgangen av analog- digitalomformeren 163 ha formen xfc = ufc. bfc = 0, the signal from the output of the analog-to-digital converter 163 will have the form xfc = ufc.

Trinn ( e) .En registrering av funksjonen x^_ = ufc oppnås ved anvendelse av lagringselementet 224 i utgangen fra analog- digitalomformeren 163 som vist på fig . 12. Step (e). A registration of the function x^_ = ufc is achieved by using the storage element 224 in the output of the analog-to-digital converter 163 as shown in fig. 12.

Av det ovenstående fremgår at hvis støyen er hvit, sikrer tilpasningsfilteret 17 0 og de tilhørende komponenter som vist på fig. 9 optimal verdi av signal-støyforholdet y. Hvis støyen ikke er vhit, men har en kjent autokorrelasjonsfunksjon, vil tilpasningsfilteret 220 og de tilhørende komponenter på fig. 14 sikre optimal verdi av p. From the above it appears that if the noise is white, the adaptation filter 17 0 and the associated components as shown in fig. 9 optimal value of the signal-to-noise ratio y. If the noise is not white, but has a known autocorrelation function, the adaptive filter 220 and the associated components in fig. 14 ensure optimal value of p.

Fig. 15 viser en del av utstyret på jordoverflaten, omfattende et filter som arbeider forskjellig fra tilpasningsfilteret på fig. 9 eller 14. Tilpasningsfilteret på fig. 9 eller 14 gir optimalt signal-støyfer-hold fordi det er et lineært filter. Filteret 240 på Fig. 15 shows part of the equipment on the ground surface, comprising a filter which works differently from the matching filter of fig. 9 or 14. The adaptation filter of fig. 9 or 14 gives optimal signal-noise protection because it is a linear filter. The filter 240 on

fig. 15 er derimot et pulsformende filter eller et Wiener filter som gir optimalt støyforhold ved at det er et lineært filter som gjør kvadratet av differensen mellom det ønskede utgangssignal og det aktuelle utgangssignal minst mulig. fig. 15, on the other hand, is a pulse-shaping filter or a Wiener filter that provides an optimal noise ratio in that it is a linear filter that makes the square of the difference between the desired output signal and the actual output signal as small as possible.

Pulsformingsfilteret 240 på fig. 15 mottar via inngangskanalen data som gjelder funksjonen xfc = b^_ + ufc utledet fra analog- digitalomformeren 163. Det pulsformende filter med en lengde (m + 1) har en hukommelse: The pulse shaping filter 240 in FIG. 15 receives via the input channel data relating to the function xfc = b^_ + ufc derived from the analog-to-digital converter 163. The pulse-shaping filter with a length (m + 1) has a memory:

som omformer i det minste inngangssignalet x^_ = (Xq,x^,... x n) med en lengde (n + 1) til et utgangssignalet (m+n+1) med en lengde z = (zQ,z^,...zm+n)• Et funksjonsdiagram for et slikt filter er vist på fig. 16. Her opptrer tre signaler, nemlig inngangssignalet xfc, det aktuelle utgangssignal zfc og det ønskede utgangssignal bfc. Signalet b er en dobbelt ventilbølge som vist på fig. 10C. which transforms at least the input signal x^_ = (Xq,x^,... x n) with a length (n + 1) into an output signal (m+n+1) with a length z = (zQ,z^, ...zm+n)• A function diagram for such a filter is shown in fig. 16. Three signals appear here, namely the input signal xfc, the relevant output signal zfc and the desired output signal bfc. The signal b is a double valve wave as shown in fig. 10C.

Utgangssignalet z er en omhylling av filter-hukommelsesfunksjonen ffc med inngangsfunksjonen xfc dvs.: The output signal z is an envelope of the filter memory function ffc with the input function xfc, i.e.:

Problemet er å bestemme hukommelsesfunksjonen The problem is to determine the memory function

ffc slik at det aktuelle utgangssignal zfc kommer nærmest mulig det ønskede utgangssignal b^. For valg av hukommelsesfunksjon må følgende størrelser gjøres minst mulig: I = summen av kvadratet av feilen mellom ønsket utgangssignal og det filtrerte ventilbølgesignal + verdien v ffc so that the relevant output signal zfc comes as close as possible to the desired output signal b^. For the selection of the memory function, the following quantities must be made as small as possible: I = the sum of the square of the error between the desired output signal and the filtered valve wave signal + the value v

av den filterte støy, of the filtered noise,

hvor v er en forhåndsbestemt veieparameter. where v is a predetermined weighing parameter.

Beregningene som er nødvendig for å minske I utføres i computeren 245 som har tre inngangskanaler 246, 247 og 248. Lagringselementet 173 leverer til computeren 245 via kanalen 246 data som gjélder funksjonen bfc. Lagringselementet 224 overfører på samme måte til computeren 245 via kanalen 247 data som gjelder funksjonen u . The calculations necessary to reduce I are carried out in the computer 245 which has three input channels 246, 247 and 248. The storage element 173 delivers to the computer 245 via the channel 246 data relating to the function bfc. The storage element 224 transfers in the same way to the computer 245 via the channel 247 data relating to the function u.

Kanalen 248 anvendes for overføring til computeren 245 Channel 248 is used for transmission to computer 245

data som gjelder funksjonen x som også tilføres inngangslederen 241 i det pulsformede filter 240. data relating to the function x which is also supplied to the input conductor 241 in the pulse-shaped filter 240.

Ved mottagning av inngangssignalene bfc,ut og x via kanalene 246,247 resp. 28, vil computeren 245 utføre visse beregninger som skal beskrives nærmere nedenfor og via kanalen 251 levere de ønskede data som gjelder hukommelsesfunksjonen for filteret 240 til det pulsformende filter 240. Det aktuelle filterutgangssignal zfc er i det minste når det gjelder feil så nær som mulig det ønskede utgangssignal b^, med andre ord: When receiving the input signals bfc,out and x via channels 246,247 resp. 28, the computer 245 will perform certain calculations to be described in more detail below and via the channel 251 deliver the desired data relating to the memory function of the filter 240 to the pulse shaping filter 240. The relevant filter output signal zfc is at least in terms of error as close as possible to desired output signal b^, in other words:

som vist på fig. 10D. as shown in fig. 10D.

Nedenfor skal betraktes i detalj de operasjoner som utføres av computeren 245. Med symboler kan størrelsen I uttrykkes: The operations carried out by the computer 245 will be considered in detail below. With symbols, the quantity I can be expressed:

hvor E indikerer middelverdien og hvor: representerer den filterte støy. Ved forenkling av uttrykket for I får man: where E indicates the mean value and where: represents the filtered noise. Simplifying the expression for I yields:

hvor t er en falsk tidsindeks og hvor q er autokorrelasjonen where t is a dummy time index and where q is the autocorrelation

av den mottatte støy. Differensieringen av uttrykket for I i forhold til hver av filterkoeffisientene og ved å gjøre deriveringene lik null, oppnås et sett av samtidige ligninger som er of the received noise. Differentiating the expression for I with respect to each of the filter coefficients and setting the derivatives to zero yields a set of simultaneous equations which are

for t = l,2,...m. I ligningene ovenfor er størrelsene rt, -s ,qt, -s og g^ t kjent, mens størrelsene av f s er ukjente, for t = l,2,...m. In the equations above, the quantities rt, -s ,qt, -s and g^ t are known, while the quantities of f s are unknown,

Beregninger som utføres av computeren 245 tjener til å bestemme parameterne r- t- s, c* t- s og gt ^ra inn9an9~s~ funksjonene som tilføres på kanalene 248,247 og 246, og deretter løse ligningene (56) for de ukjente størrelser fg. Parameterne rt_s»»v» °9 9 4- er ^e^inert som følger: Parameteren rfc_s er autokorrelasjonen av inngangssignalet x^_ som tilføres computeren 245 via kanalen 248. Parameteren q er autokorrelasjonen av støysignalet u^ som tilføres computeren 245 via kanalen 247. Parameterne g er definert som kryssproduktkoeffisientene mellom det ønskede utgangssignal bfc og inngangssignalet xfc, slik at: Calculations performed by the computer 245 serve to determine the parameters r- t- s, c* t- s and gt ^ra inn9an9~s~ the functions supplied on the channels 248, 247 and 246, and then solve the equations (56) for the unknown quantities f.g. The parameters rt_s»»v» °9 9 4- are ^e^ined as follows: The parameter rfc_s is the autocorrelation of the input signal x^_ supplied to the computer 245 via the channel 248. The parameter q is the autocorrelation of the noise signal u^ supplied to the computer 245 via the channel 247. The parameters g are defined as the cross product coefficients between the desired output signal bfc and the input signal xfc, so that:

for t=0,l,2,...m. I uttrykket for g blir det ønskede utgangssignal bg tilført computeren 245 via kanalen 246 og inngangssignalet xfc tilføres via kanalen 248. Parameteren v er en veieparameter som gis en egnet verdi slik det skal beskrives nærmere nedenfor. for t=0,l,2,...m. In the expression for g, the desired output signal bg is supplied to the computer 245 via channel 246 and the input signal xfc is supplied via channel 248. The parameter v is a weighing parameter which is given a suitable value as will be described in more detail below.

Parameterne r+-_s'c34-_s °9 g. 13631:611111163 således The parameters r+-_s'c34-_s °9 g. 13631:611111163 thus

av computeren 245 og deretter løser denne ligningene og leverer på utgangskanalen 251 størrelsene f ssom tilføres hukommelsen i det pulsdannende filter 240. Utgangssignalet by the computer 245 and then this solves the equations and delivers on the output channel 251 the quantities f which are supplied to the memory in the pulse-forming filter 240. The output signal

z fra filteret 240 ligger i det minste energimessig så nær som mulig det ønskede utgangssignal bfc. z from the filter 240 is, at least in terms of energy, as close as possible to the desired output signal bfc.

Da ligningens rna triks, nemlig [rt_s + V(3-(-_^ Then the rna trick of the equation, namely [rt_s + V(3-(-_^

har form av en autokorrelasjonsmatriks, kan ligningene løses effektivt ved gjentagelsesmetoden. has the form of an autocorrelation matrix, the equations can be solved efficiently by the iteration method.

Det skal bemerkes at behandlingstiden som er nødvendig for å løse de ovenfor angitte samtidige ligninger It should be noted that the processing time required to solve the simultaneous equations given above

2 2

i et filter med m koeffisienter er proporsjonal med m for gjentagelsesmetoden sammenlignet med m 3 for vanlig metode for løsning av samtidige ligninger. En annen fordel ved å anvende gjentagelsesmetoden er at det bare krever computerlagringsplass som er proporsjonal med m i stedet in a filter with m coefficients is proportional to m for the iteration method compared to m 3 for the usual method of solving simultaneous equations. Another advantage of using the iteration method is that it only requires computer storage space proportional to m instead

2 2

for m som tilfelle er ved vanlige metoder. for m as is the case with normal methods.

Ved konstruksjonen av et pulsformende filter må to betingelser tas i betraktning, nemlig (a) så nær som mulig å forme funksjonen z^ til den ønskede funksjon bfc. (b) å frembringe så lite utgangsenergi som mulig når uønsket stasjonær støy er det eneste inngangssignal. In the construction of a pulse-shaping filter, two conditions must be taken into account, namely (a) as closely as possible to shape the function z^ to the desired function bfc. (b) to produce as little output energy as possible when unwanted stationary noise is the only input signal.

I mange praktiske tilfeller er det nødvendig med et filter for å imøtekomme begge de ovenfor nevnte betingelser samtidig, og man står derfor overfor det problem å finne et egnet kompromiss mellom de to betingelser. Derfor velges en egnet verdi av parameteren v som en innbyrdes veiing mellom de to betingelser. In many practical cases, a filter is required to meet both of the above-mentioned conditions at the same time, and one is therefore faced with the problem of finding a suitable compromise between the two conditions. Therefore, a suitable value of the parameter v is chosen as a mutual weighing between the two conditions.

Det er situasjoner hvor paremeteren v er null. I dette tilfellet får ligningen (53) en enklere form, There are situations where the parameter v is zero. In this case, equation (53) takes a simpler form,

nemlig: in fact:

og computeren 245 trenger ikke data som representerer ut-I dette tilfellet kan lagringselementet 224 på fig. 15 sløyfes og computeren 245 behøver bare å ha to inngangskanaler, nemlig 246 og 248. and the computer 245 does not need data representing out- In this case, the storage element 224 of FIG. 15 is looped and the computer 245 only needs to have two input channels, namely 246 and 248.

Det fremgår her at virkemåten av et pulsdannende filter og et tilpasningsfilter ikke er nøyaktig lik, dvs. It appears here that the operation of a pulse-forming filter and an adaptation filter are not exactly the same, i.e.

for et gitt inngangssignal er utgangssignalet fra disse filqre ikke identiske. Uttrykket yfc~ bfc som kan anvendes for et tilpasningsfilter er ovenfor anvendt for å indikere at signalet uttryket ved y som representerer utgangssignalet fra et tilpasningsfilter, har stor tilnærmelse til den dobbelte ventilbølge bfc. Følgeliy ble det påpekt at den samme kurve i fig. 10D representerer funksjonene y(t) såvel som funksjonen b(t). Det skal bemerkes at uttrykket zfc ~ bfc som er anvendbart for et pulsdannende filter er ovenfor anvendt for å indikere at signalet uttrykt ved 7. som representerer utgangssignalet fra et pulsformende filter, har stor tilnærmelse til den dobbelte ventilbølge bfc. Følgelig kan den samme kurve på fig. 10D representere funksjonen z(t) såvel som funksjonen b(t). Strengt tatt kan den samme kurve ikke anvendes for å representere funksjonene b(t), y(t) og z(t). Da imidlertid både y(t) og z(t) er nær tilnærmelse til b(t), kan det antas å være tilstrekkelig for forklaringens skyld å anvende samme kurve for forklaring av funksjonen av et tilpasningsfilter som et pulsformingsfilter. for a given input signal, the output signal from these filters are not identical. The expression yfc ~ bfc which can be used for a matching filter has been used above to indicate that the signal expressed by y representing the output signal from a matching filter has a close approximation to the double valve wave bfc. Consequently, it was pointed out that the same curve in fig. 10D represents the functions y(t) as well as the function b(t). It should be noted that the expression zfc ~ bfc applicable to a pulse-shaping filter is above used to indicate that the signal expressed at 7. representing the output of a pulse-shaping filter closely approximates the double valve wave bfc. Consequently, the same curve in fig. 10D represent the function z(t) as well as the function b(t). Strictly speaking, the same curve cannot be used to represent the functions b(t), y(t) and z(t). However, since both y(t) and z(t) are close approximations to b(t), it can be assumed to be sufficient for the sake of explanation to use the same curve for explaining the function of an adaptation filter as a pulse shaping filter.

På fig. 17 har utgangslederen 162 fra subtraktoren 160 både det informasjonsbærende signal b(t) og støysignalet u(t). Signalet b(t) er den dobbelte ventilbølge som er vist på fig. 10C. Blandingen av signalet b(t) og u(t) tilføres analog- digitalomformeren 163 som på utgangslederen 164 avgir de omformede digitalsignaler bfc og v, In fig. 17, the output conductor 162 from the subtractor 160 has both the information-carrying signal b(t) and the noise signal u(t). The signal b(t) is the double valve wave shown in fig. 10C. The mixture of the signal b(t) and u(t) is supplied to the analog-to-digital converter 163 which emits the converted digital signals bfc and v on the output conductor 164,

som svarer til analogsignalene b(t) og u(t). Blandingen av disse to signaler blir tilført inngangslederen 300 i et toppdannende filter 351. Dette filter har i foreliggende tilfelle form av et Wiener filter hvor den ønskede form ganske enkelt er en topp. which corresponds to the analogue signals b(t) and u(t). The mixture of these two signals is supplied to the input conductor 300 in a peak-forming filter 351. This filter in the present case has the form of a Wiener filter where the desired shape is simply a peak.

Som nevnt ovenfor består en dobbelt ventilbølge b(t) som vist på fig. 10C av to halve ventilbølger, dvs. As mentioned above, a double valve wave b(t) as shown in fig. 10C of two half valve waves, i.e.

den halve ventilbølge "A" og den halve ventilbølge "B". Halvbølgen "B" følger etter halvbølgen "A" etter en tid T . the half valve wave "A" and the half valve wave "B". The half-wave "B" follows the half-wave "A" after a time T .

Virkemåten av det toppdannende filter som anvendes på fig. 17 er å omforme de to halvbølger til respektive klare topper. En dobbelt ventilbølge bfc blir derfor omformet ved hjelp av det toppdannende filter 351 til et par topper. The operation of the peak forming filter used in fig. 17 is to transform the two half-waves into respective clear peaks. A double valve wave bfc is therefore transformed by means of the peak forming filter 351 into a pair of peaks.

fig. 18A til 18F viser seks mulige posisjoner av et par topper M^ og N, i forhold til den dobbelte ventilbølge som tilføres inngangen 300 i filteret 351. fig. 18A to 18F show six possible positions of a pair of peaks M^ and N, relative to the double valve wave applied to the input 300 of the filter 351.

På samtlige figurer 18A til 18F er T k tidsintervallet mellom toppene M og N^. er det punkt hvor toppen M^ skjærer abscissen uttrykt i millisekunder. Avstanden OH^ representerer tidsposisjonen for toppene i forhold In all figures 18A to 18F, T k is the time interval between the peaks M and N^. is the point where the peak M^ intersects the abscissa expressed in milliseconds. The distance OH^ represents the time position of the peaks in relation

til den dobbelte ventilbølge. På fig. 18A er således tidsforsinkelsen OH^ = 0, dvs. at den første topp M^ befinner seg ved begynnelsen av den dobbelte ventilbølge. De fem kurver på fig. 18B til 18F viser en økende verdi for tidsforsinkelsen OH^. En av disse kurver representerer den maksimale verdi av tidsforsinkelse for hvilken oppløs-ningsevnen for filteret er størst. For denne tidsforsinkelse er utgangssignalet fra filteret vesentlig skarpere enn for noen annen tidsforsinkelse. Måten å oppnå den optimale verdi av tidsforsinkelsen, den optimale lengde av hukommelsen i filteret og den optimale verdi for tidsintervallet T, skal beskrives nærmere nedenfor. to the double valve wave. In fig. 18A is thus the time delay OH^ = 0, i.e. that the first peak M^ is located at the beginning of the double valve wave. The five curves in fig. 18B to 18F show an increasing value of the time delay OH^. One of these curves represents the maximum value of time delay for which the resolving power of the filter is greatest. For this time delay, the output signal from the filter is significantly sharper than for any other time delay. The way to obtain the optimal value of the time delay, the optimal length of the memory in the filter and the optimal value of the time interval T will be described in more detail below.

De to topper på utgangen fra filteret 351 representerer en enkelt bit i det digitale signal som betjener ventilen 40. Det er som påpekt i forbindelse med fig. 9 ønskelig å omforme de to topper til en enkelt topp eller puls. Det kan her anvendes et system som er lik det på fig. 9. Det anvendes derfor et forsinkelseselement 303 styrt av en tidspulsgenerator 304 i kombinasjon med en inverter 306 og en OG-portkrets 307 som tjener som koinsidenskrets. Disse komponenter er anordnet på samme måte som på fig. 9. Graden av forsinkelse er imidlertid på fig. 17 forskjellig fra fig. 9. På fig. 17 The two peaks at the output from the filter 351 represent a single bit in the digital signal that operates the valve 40. As pointed out in connection with fig. 9 desirable to transform the two peaks into a single peak or pulse. A system similar to that in fig. can be used here. 9. A delay element 303 controlled by a time pulse generator 304 is therefore used in combination with an inverter 306 and an AND gate circuit 307 which serves as a coincidence circuit. These components are arranged in the same way as in fig. 9. However, the degree of delay is in fig. 17 differs from fig. 9. On fig. 17

må forsinkelseselementet 303 frembringe et utgangssignal som er forsinket i forhold til inngangssignalet med tiden T, , mens på fig. 9 er forsinkelsen i forsinkelseselementet the delay element 303 must produce an output signal which is delayed in relation to the input signal by the time T, , while in fig. 9 is the delay in the delay element

193 lik T . 193 equal to T .

m m

En kodet rekke av enkeltpulser opptrer på utgangen fra OG-portkretsen 307 og disse tilføres en digital- analogomformer 308 som er styrt av en tidsstyregenerator 309. På utgangen fra digital- analogomformeren 308 opptrer et signal i analog form som representerer verdien av den valgte parameter i borehullet. Dette signal opptegnes på en opptegningsinnretning 54. A coded series of single pulses appears at the output of the AND gate circuit 307 and these are supplied to a digital-to-analogue converter 308 which is controlled by a timing control generator 309. At the output of the digital-to-analogue converter 308 a signal appears in analogue form that represents the value of the selected parameter in the borehole. This signal is recorded on a recording device 54.

I noen tilfeller avhengig av de elektroniske kretser som velges i de forskjellige komponenter på fig. 17, er inverteren 306 ikke nødvendig fordi dets funksjon kan utføres ved egnet utforming av OG-portkretsen. In some cases depending on the electronic circuits selected in the various components of fig. 17, the inverter 306 is not required because its function can be performed by suitable design of the AND gate circuit.

Fig. 19 viser en alternativ anordning for støy-eliminering ved hjelp av et toppdannende filter. På fig. 17 ble spesielle hjelpemidler anvendt for å eliminere pumpe-støy, nemlig forsinkelseselementet 152 i kombinasjon med subtraktoren 160. På fig. 19 er støyelimineringen forenklet ved at forsinkelseselementet 152 og subtraktoren 160 er sløyfet. På fig. 19 blir signalet F(t) på utgangen 151 fra filteret 150 digitalisert ved hjelp av en analog-digitalomformer 350 og deretter tilført det toppdannende filter 351a som er utformet forskjellig fra det toppdannende filter 351.På fig. 17 er dette filter beregnet på å omdanne en dobbelt ventilbølge som f.eks. vist på Fig. 19 shows an alternative device for noise elimination by means of a peak-forming filter. In fig. 17, special aids were used to eliminate pump noise, namely the delay element 152 in combination with the subtractor 160. In fig. 19, the noise elimination is simplified in that the delay element 152 and the subtractor 160 are looped. In fig. 19, the signal F(t) on the output 151 of the filter 150 is digitized by means of an analog-to-digital converter 350 and then supplied to the peak-forming filter 351a, which is designed differently from the peak-forming filter 351. In fig. 17, this filter is intended to convert a double valve wave such as e.g. shown on

fig. 18A til 18F til et par topper atskilt med et intervall Tfc. Filteret 351a på fig. 19 er på den annen side beregnet på å omdanne en enkelt ventilbølge til en enkelt topp. Forskjellige posisjoner av denne topp i forhold til en enkelt ventilbølge er vist på fig. 20A til 20F. fig. 18A to 18F to a pair of peaks separated by an interval Tfc. The filter 351a in fig. 19, on the other hand, is intended to convert a single valve wave into a single peak. Different positions of this peak in relation to a single valve wave are shown in fig. 20A to 20F.

Det skal erindres at hver enkelt ventilbølge It should be remembered that each individual valve wave

som tilføres inngangen i filteret 351a og hver enkelt topp som leveres fra filteret, representerer en enkelt bit i digitalsignalene som betjener ventilen 40. Den kodede rekke av topper i digitalsignalet fra filteret 351a til-føres en digital- analogomformer 352 hvor de omformes til en kodet rekkefølge av topper hvor hver topp representerer en enkelt bit av informasjonen som er kodet av which is supplied to the input of the filter 351a and each individual peak delivered from the filter represents a single bit in the digital signals operating the valve 40. The coded sequence of peaks in the digital signal from the filter 351a is supplied to a digital-to-analog converter 352 where they are converted into a coded sequence of peaks where each peak represents a single bit of the information encoded by

måleutstyret nede i borehullet. Rekken av disse bit representerer i digital form målingen av den valgte parameter. Det er imidlertid nødvendig for opptegning og/ eller indikering å gjengi målingene i analog form. Følgelig blir signalet fra digital- analogomformeren 352 tilført en digital- analogomformer 36 2 som leverer et signal med en verdi som representerer målingen av det nevnte parameter. Dette signal opptegnes ved hjelp av en opptegningsinnretning 54. the measuring equipment down in the borehole. The series of these bits represents in digital form the measurement of the selected parameter. However, it is necessary for recording and/or indication to reproduce the measurements in analogue form. Accordingly, the signal from the digital-to-analog converter 352 is supplied to a digital-to-analog converter 36 2 which supplies a signal with a value representing the measurement of the said parameter. This signal is recorded using a recording device 54.

Det skal bemerkes at omformingen av den dobbelte ventilbølge til to topper ved hjelp av filteret351 på It should be noted that the transformation of the double valve wave into two peaks by means of the filter 351 on

fig. 17 eller omforingen av en enkel ventilbølge til en enkelt topp ved hjelp av filteret 351a på fig. 19 bare kan være en tilnærmelse. En ren topp, dvs. en delta-funksjon kan ikke oppnås. Hensikten med oppfinnelsen er imidlertid å øke oppløsningsevnen, dvs. å oppnå et utgangssignal som er vesentlig skarpere enn inngangssignalet. fig. 17 or the conversion of a single valve wave into a single peak by means of the filter 351a of fig. 19 can only be an approximation. A pure peak, i.e. a delta function cannot be achieved. However, the purpose of the invention is to increase resolution, i.e. to achieve an output signal that is significantly sharper than the input signal.

Teoretisk kan et toppdannende filter beregnes nøyaktig hvis filterets hukommelsesfunksjon var uendelig lang. For et nøyaktig filter er det også nødvendig generelt å forsinke de ønskede topper uendelig i forhold til inngangssignalet. I praksis er det imidlertid nød-vendig å ha et filter med en endelig hukommelsesfunksjon slik at det i beste fall bare kan oppnås en tilnærmelse. Theoretically, a peak-forming filter could be calculated exactly if the filter's memory function were infinitely long. For an accurate filter it is also generally necessary to delay the desired peaks infinitely relative to the input signal. In practice, however, it is necessary to have a filter with a finite memory function so that at best only an approximation can be achieved.

I praksis kan filterets hukommelsesfunksjon In practice, the filter's memory function can

være i størrelsesorden av varigheten av inngangssignalet. Det skal antas at det er mulig å anbringe den ønskede be of the order of magnitude of the duration of the input signal. It must be assumed that it is possible to place the desired one

topp i enhver valgt posisjon, f.eks. som vist i de seks posisjoner på fig. 18A til 18F for filteret 301 på fig. 17 og i likhet med fig. 20A til 20F for filteret 351 på fig. 19. Den optimale posisjon av toppene bestemmes for hver av disse tilfeller. Det skal bemerkes at posisjonen av toppen er en viktig faktor for oppnåelse av den beste tilnærmelse av utgangssignalet til den ønskede topp. top in any selected position, e.g. as shown in the six positions in fig. 18A to 18F for the filter 301 of FIG. 17 and similarly to fig. 20A to 20F for the filter 351 of FIG. 19. The optimal position of the peaks is determined for each of these cases. It should be noted that the position of the peak is an important factor in obtaining the best approximation of the output signal to the desired peak.

Det toppdannende filter er i foreliggende tilfelle også et pulsdannende filter av Wiener typen og be-tingelsene for konstruksjonen av dette er analogt med det In the present case, the peak-forming filter is also a pulse-forming filter of the Wiener type and the conditions for its construction are analogous to the

som er beskrevet ovenfor. as described above.

For å bestemme den optimale verdi av tidsforsinkelsen og den optimale lengde av hukommelsesfunksjonen for filteret 301 på fig. 17, er det nødvendig å gjøre en opptegning av en dobbelt ventilbølge bfc som er den digitale versjon av b(t). De nødvendige trinn for oppnåelse av en slik opptegning er angitt med (a) til (f) ovenfor under henvisning til fig. 12. Det opptegnede signal b^ lagres i lagringsinnretningen 173 på fig. 12. For å bestemme den optimale verdi av tidsforsinkelsen og den optimale lengde av hukommelsesfunksjonen for filteret 351a, er det nød-vendig å gjøre en opptegning av en enkelt ventilbølge B^To determine the optimal value of the time delay and the optimal length of the memory function for the filter 301 of FIG. 17, it is necessary to plot a double valve wave bfc which is the digital version of b(t). The necessary steps for obtaining such a drawing are indicated by (a) to (f) above with reference to fig. 12. The recorded signal b^ is stored in the storage device 173 in fig. 12. In order to determine the optimum value of the time delay and the optimum length of the memory function for the filter 351a, it is necessary to make a plot of a single valve wave B^

som er den digitale versjon av B(t). which is the digital version of B(t).

De forskjellige posisjoner av toppen fra filteret 3 51a på fig. 19 svarende til de forskjellige forsinkelser som vist på fig. 20A til 20F, kan uttrykkes: The different positions of the top from the filter 3 51a in fig. 19 corresponding to the different delays as shown in fig. 20A to 20F, can be expressed:

(1,0,0, 0,0): Forsinkelse = 0 (1,0,0, 0,0): Delay = 0

(0,1,0, 1,0): Forsinkelse = m + n - 1. (0,1,0, 1,0): Delay = m + n - 1.

(0,0 0,1): Forsinkelse = m + n. (0.0 0.1): Delay = m + n.

Virkemåten av et toppdannende filter svarer til de forskjellige forsinkelser som er vist på funksjonsskjemaene 21A, The operation of a peak forming filter corresponds to the various delays shown in the functional diagrams 21A,

21B og 21C. I alle disse tilfeller er inngangsventil-bølgen den samme Bfc som er opptegnet og lagret som forklart ovenfor. Det ønskede utgangssignal på fig. 21A er en topp (1,0,0) dvs. ingen forsinkelse. Den tilsvarende hukommelsesfunksjon for null forsinkelse er F° = (F^F^jF^, F°) og det virkelige utgangssignal er W° = (W°,W°, W°). Det samme gjelder for fig. 21B og 21C. Til hver posisjon av toppen svarer en energifeil E. Det normaliserte minimum av energifeil E representerer en meget hensiktsmessig måte å måle virkemåten av et pulsdannende filter av Wiener typen på og særlig et toppdannende filter. Når filteret arbeider perfekt, er E=0, hvilket betyr at det ønskede signal og det aktuelle utgangssignal stemmer overens for alle verdier av tiden. På den annen side svarer tilfellet E = 1 til det dårligste resultat , dvs. at det ikke er noen 21B and 21C. In all these cases the input valve waveform is the same Bfc recorded and stored as explained above. The desired output signal in fig. 21A is a peak (1,0,0) i.e. no delay. The corresponding memory function for zero delay is F° = (F^F^jF^, F°) and the real output signal is W° = (W°,W°, W°). The same applies to fig. 21B and 21C. Each position of the peak corresponds to an energy error E. The normalized minimum of energy error E represents a very appropriate way of measuring the operation of a pulse-forming filter of the Wiener type and in particular a peak-forming filter. When the filter works perfectly, E=0, which means that the desired signal and the actual output signal agree for all values of the time. On the other hand, the case E = 1 corresponds to the worst result, i.e. that there is none

overensstemmelse mellom ønsket'signal og virkelig signal. I stedet for størrelsen E er det ønskelig å anvende kompli-mentet av E som skal betegnes som filterets virkeparameter P, slik at: agreement between the desired signal and the actual signal. Instead of the size E, it is desirable to use the complement of E, which is to be designated as the filter's operating parameter P, so that:

En perfekt filtervirkning vil derfor oppnås når P = 1, og den dårligste virkning når P = 0. A perfect filter effect will therefore be achieved when P = 1, and the worst effect when P = 0.

Fig. 22 viser fremgangsmåten ved måling av parameteren P. En computer 4 00 har tre inngangssignaler 401, 402 og 404. Kanalen 401 mottar fra lagringselementet 403 data som representerer en halv ventilbølge B^, kanalen 402 mottar fra tidsforsinkelseselementet 405 data som gjelder topper med forskjellige tidsforsinkelser, og kanalen 404 mottar data fra hukommelsesvarighetsstyreinn-retningen 406 som gjelder topper med forskjellig hukommelsesvarighet. Utgangen 410 fra computeren 4 00 er forbundet med et måleinstrument 411 for måling av parameteren Fig. 22 shows the procedure for measuring the parameter P. A computer 400 has three input signals 401, 402 and 404. The channel 401 receives from the storage element 403 data representing a half valve wave B^, the channel 402 receives from the time delay element 405 data concerning peaks with different time delays, and the channel 404 receives data from the memory duration controller 406 concerning peaks with different memory durations. The output 410 from the computer 400 is connected to a measuring instrument 411 for measuring the parameter

P. P.

For konstant filtervarighet, må det antas at det er minst en verdi for tidsforsinkelsen hvor P er størst mulig. Fig. 23 viser en kurve for P som funksjon av tidsforsinkelsen for flere filtre med fast varighet. Det høyeste punkt på kurven M.^ svarer til en tidsforsinkelse ON-^ og valget av dette tidspunkt fører til optimal tidsforsinkelse for filteret. Det skal bemerkes at kurven på fig. 23 gjelder filter med fast varighet. For constant filter duration, it must be assumed that there is at least one value for the time delay where P is the largest possible. Fig. 23 shows a curve for P as a function of the time delay for several filters with a fixed duration. The highest point on the curve M.^ corresponds to a time delay ON-^ and the selection of this point in time leads to an optimal time delay for the filter. It should be noted that the curve in fig. 23 applies to filters with a fixed duration.

Det fremgår også hva som hender hvis filterets hukommelsesvarighet økes med en konstant tidsforsinkelse. It also shows what happens if the filter's memory duration is increased with a constant time delay.

Fig. 2 4 viser en kurve for parameteren P som funksjon av filterets lengde for en ønsket og en fast tidsforsinkelse. Det fremgår av denne, kurve at den nærmer seg asymptotisk Fig. 2 4 shows a curve for the parameter P as a function of the length of the filter for a desired and a fixed time delay. It is clear from this curve that it approaches asymptotically

til den største verdi av P jo lengre filteret er. Kurvene på fig. 23 og 24 oppnås ved hjelp av innretningen på to the largest value of P the longer the filter is. The curves in fig. 23 and 24 are obtained by means of the device on

fig. 22. fig. 22.

De to viktige kriterier er filterets forsinkelses-tid og hukommelsesvarigheten. Man kan alltid forbedre filteret ved å øke varigheten av hukommelsesfunksjonen, men i praksis kan denne ikke gjøres uendelig lang. På den annen side kan man tilstrebe at det ønskede utgangssignal har en tidsforsinkelse som fører til den største verdi av parameteren P for en valgt filtervarighet. Denne tidsforsinkelse i filteret er ikke på noen måte en ulempe og kan forbedre filteret vesentlig. The two important criteria are the filter's delay time and the memory duration. One can always improve the filter by increasing the duration of the memory function, but in practice this cannot be made infinitely long. On the other hand, one can strive for the desired output signal to have a time delay that leads to the largest value of the parameter P for a selected filter duration. This time delay in the filter is not in any way a disadvantage and can significantly improve the filter.

Parameteren P som funksjon av tidsforsinkelsen og en konstant varighet som vist på fig..23 eller parameteren P som funksjon av filterets hukommelsesvarighet for en konstant tidsforsinkelse som vist på fig. 24, kan være til stor hjelp, men forteller ikke hele historien. Det ideelle vil være å undersøke avhengigheten av P av tidsforsinkelsen og hukommelsesvarigheten for alle praktiske verdier av disse variable. En måte å oppnå dette på er å tegne opp P ved å ta tidsforsinkelsen som ordinat og hukommelsesvarigheten som abscisse. En gruppe verdier P kan så tegnes opp og av disse fremgår hvilken kombinasjon av tidsforsinkelse og hukommelsesvarighet som gir optimal filtervirkning. Dette er vist på fig. 25 for tre parametere P]_'P2 Q<3 P3 • Det ^et ner er størst interesse for, er den største verdi av P for best mulig filtervirkning. Fig. 25 gjør det mulig å velge den beste kombinasjon av filterets tidsforsinkelse og hukommelsesvarigheten. The parameter P as a function of the time delay and a constant duration as shown in fig..23 or the parameter P as a function of the filter's memory duration for a constant time delay as shown in fig. 24, can be of great help, but does not tell the whole story. The ideal would be to investigate the dependence of P on the time delay and memory duration for all practical values of these variables. One way to achieve this is to plot P by taking the time delay as the ordinate and the memory duration as the abscissa. A group of values P can then be drawn up and from these it can be seen which combination of time delay and memory duration gives the optimal filter effect. This is shown in fig. 25 for three parameters P]_'P2 Q<3 P3 • What we are most interested in is the largest value of P for the best possible filter effect. Fig. 25 makes it possible to choose the best combination of the filter's time delay and the memory duration.

Selv om måleutstyret er utstyrt for binær koding kan også andre kodemetoder enkelte ganger være egnet. Even if the measuring equipment is equipped for binary coding, other coding methods can sometimes also be suitable.

For eksempel for en gammastråleføler eller et elektronisk kompass-helningsmeter kan pulstidskode være å foretrekke. For example, for a gamma ray sensor or an electronic compass inclinometer, pulse time code may be preferable.

I noen tilfeller særlig hvor flere tall skal sendes i tur og orden, har pulstidskoding fordeler. Når det gjelder et elektronisk kompass er det nødvendig i tur og orden å sende fem tall for måling av en magnetisk kurs. Ved å anvende pulstidskoding kan det gjøres vesentlige bespar-elser både med hensyn til energi som er nødvendig for batteriet og den tid det tar å overføre data. In some cases, particularly where several numbers are to be sent in turn, pulse time coding has advantages. In the case of an electronic compass, it is necessary to send five numbers in order to measure a magnetic course. By using pulse time coding, significant savings can be made both with regard to the energy required for the battery and the time it takes to transfer data.

Vanlig pulstidskoding er vist på fig. 26A f.eks. for overføring av verdien av tre parametere. En rekke spenningspulser overføres og varigheten t^,t2 og t^ for de enkelte pulser a,b og c representerer størrelsen av parameteren som skal overføres. Det skal bemerkes at mellom hver puls er det nødvendig med en pause for å Conventional pulse timing coding is shown in fig. 26A e.g. for passing the value of three parameters. A number of voltage pulses are transmitted and the duration t^,t2 and t^ for the individual pulses a,b and c represent the size of the parameter to be transmitted. It should be noted that between each pulse a pause is necessary to

skille pulsene fra hverandre. På fig. 26A er pulsene a,b og c analoge med tre binære ord som hver er atskilt fra hverandre med et tidsintervall T w. Disse pauser virker naturligvis uheldige for hurtig dataoverføring fordi pausene i seg selv ikke inneholder noen informasjon. Lang varighet av pulsene er også uheldig for fjernmålesysternet. separate the pulses from each other. In fig. 26A, the pulses a,b and c are analog with three binary words each separated from each other by a time interval T w. These pauses naturally seem unfavorable for fast data transmission because the pauses themselves do not contain any information. Long duration of the pulses is also unfortunate for the remote measurement system.

I foreliggende tilfelle er det anvendt pulstidskoding som vist på fig. 2 6B hvor det ikke er varigheten av pulsen som er et mål for parameteren, men tiden mellom to etter hverandre følgende meget korte pulser. In the present case, pulse time coding is used as shown in fig. 2 6B where it is not the duration of the pulse that is a measure of the parameter, but the time between two consecutive very short pulses.

I stedet for å overføre lange pulser med variabel varighet, anvendes korte pulser med konstant varighet, f.eks. noen millisekunder og tiden mellom pulsene er et mål for størrelsen av parameteren. På denne måte er det ikke nødvendig med noe ekstra tid for å skille pulsene fra hverandre. På fig. 26B er parameteren nr. 1 representert ved tiden t^ mellom pulsen Pq og P^. Parameteren nr.2 Instead of transmitting long pulses of variable duration, short pulses of constant duration are used, e.g. a few milliseconds and the time between the pulses is a measure of the size of the parameter. In this way, no extra time is needed to separate the pulses from each other. In fig. 26B, parameter No. 1 is represented at time t^ between pulse Pq and P^. The parameter no.2

er representert ved tiden t2 mellom pulsen P^ og P2, og parameteren nr. 3 er representert ved tiden t^ mellom pulsen P2 og P^. Pulsen P-^ representerer slutten av tidsintervallet t^ og også begynnelsen av tidsintervallet t2, pulsen P2 representerer slutten av tidsintervallet t2is represented at time t2 between pulse P^ and P2, and parameter No. 3 is represented at time t^ between pulse P2 and P^. The pulse P-^ represents the end of the time interval t^ and also the beginning of the time interval t2, the pulse P2 represents the end of the time interval t2

og også begynnelsen av tidsintervallet t^ osv. Det opptrer derfor i dette tilfellet ikke noe tidstap mellom hvert viktige tidsintervall, dvs. at T wpå fig. 26A er null. and also the beginning of the time interval t^ etc. There is therefore no time loss in this case between each important time interval, i.e. that T w in fig. 26A is zero.

Ved å anvende pulsene P^,P2 og P^ både til å indikere slutten av et tidsintervall og begynnelsen av neste tidsintervall blir tidstapet null og all tid anvendes for overføring av data. Ved binær koding blir hvert ord umiddelbart etterfulgt av neste ord. Bare ved slutten av en rekke ord er det en pause T . I neste rekke vil tidsintervallene pg'Pl'P2'P3 vanligvis være noe forskjellige for de dataene som er representert med tidene tl't2't3 vanli9v:i-3 varierer og hver rekke data representerer f.eks. en ny tilstand i borehullet. By using the pulses P^, P2 and P^ both to indicate the end of a time interval and the beginning of the next time interval, the time loss becomes zero and all time is used for the transmission of data. In binary coding, each word is immediately followed by the next word. Only at the end of a series of words is there a pause T. In the next series, the time intervals pg'Pl'P2'P3 will usually be somewhat different for the data represented by the times tl't2't3 vanli9v:i-3 vary and each series of data represents e.g. a new condition in the borehole.

Fig. 30 viser en innretning for pulstidskoding ifølge oppfinnelsen. Ved praktisk måleutstyr for borehull anvendes naturligvis moderne elektroniske integrerte kretser, men for enkelthets skyld viser fig. 30 en mekanisk trinnkopler og et enkelt mekanisk relé. Følerne 1,2 og 3 er forbundet med tilsvarende kontakter i velgeren 285 som drives av en elektromagnetisk innretning med en vikling 286 ut fra trinnvelgeren i posisjonen "O". Batteriet 288 vil da via en motstand 289 lade en kondensator 290 Fig. 30 shows a device for pulse time coding according to the invention. Practical measuring equipment for boreholes naturally uses modern electronic integrated circuits, but for the sake of simplicity, fig. 30 a mechanical step switch and a simple mechanical relay. The sensors 1,2 and 3 are connected to corresponding contacts in the selector 285 which is operated by an electromagnetic device with a winding 286 from the step selector in the "O" position. The battery 288 will then charge a capacitor 290 via a resistor 289

med en strøm som er bestemt av motstanden 289,kapasiteten av kondensatoren 290 og spenningen av batteriet 288. En trigger 291 frembringer en enkelt elektrisk puls når spenningen som tilfører denne overskrider en forhåndsbestemt spenning. Utgangssignalet fra triggeren 291 energiserer viklingen 286 og den bevegelige kontakt 287 i trinnkopleren 285 beveger seg til neste kontakt. Samtidig som triggeren 291 energiserer reléet 292, utlades kondensatoren 290 til jord. with a current determined by the resistor 289, the capacity of the capacitor 290 and the voltage of the battery 288. A trigger 291 produces a single electrical pulse when the voltage supplying it exceeds a predetermined voltage. The output signal from the trigger 291 energizes the winding 286 and the movable contact 287 in the tap-changer 285 moves to the next contact. At the same time that the trigger 291 energizes the relay 292, the capacitor 290 discharges to ground.

Når den bevegelige kontakt 287 beveges til neste stilling, gjentas forløpet med den unntagelse at i stedet for at spenningen fra batteriet 288, blir utgangsspenningen fra føler nr. 1 forbundet med kretsen og pulsen P^ frembringes på det tidspunkt da kondensatoren igjen er ladet til triggerspenningen for triggeren 291. Denne tid er When the movable contact 287 is moved to the next position, the process is repeated with the exception that instead of the voltage from the battery 288, the output voltage from sensor No. 1 is connected to the circuit and the pulse P^ is produced at the time when the capacitor is again charged to the trigger voltage for the trigger 291. This time is

RC RC

proporsjonal med verdien ( —^ ) hvor R er verdien av motstanden 289, C er kapasitete<s>n av kondensatoren 290 og Vg er utgangsspenningen fra føleren. Tiden t^ er inverst proporsjonal med utgangsspenningen fra føleren. proportional to the value ( —^ ) where R is the value of the resistor 289, C is the capacity of the capacitor 290 and Vg is the output voltage from the sensor. The time t^ is inversely proportional to the output voltage from the sensor.

Etter aktivisering av triggeren 291 ved spenningen fra føler nr. 1, gjentas forløpet og når spenningen på kondensatoren 290 når triggerspenningen, frembringer triggeren 291 en skarp puls som energiserer reléet 292, utlader kondensatoren 290 og energiserer trinnkopleren 285 slik at den bevegelige kontakt 287 beveges til neste kon- After activation of the trigger 291 by the voltage from sensor No. 1, the process is repeated and when the voltage on the capacitor 290 reaches the trigger voltage, the trigger 291 produces a sharp pulse which energizes the relay 292, discharges the capacitor 290 and energizes the tap-changer 285 so that the movable contact 287 moves to next con-

takt. tact.

Trinnkopleren 285 mates frem i tur og orden og forbinder følerne 1,2 og 3 med motstanden 289. Pulser som frembringes av triggeren 291 når den bevegelige kontakt 287 befinner seg i stillingen"0"svarer til pulsen PQ på fig. 26B og pulsen som frembringes av triggeren når den bevegelige kontakt 287 befinner seg i stillinger som forbinder følerne 1,2 resp. 3, frembringes pulser ,og P^. De tilhørende tidsintervaller t^,t2,t3 representerer inverst proporsjonalt spenningen fra de enkelte følere. The step coupler 285 is fed forward in turn and connects the sensors 1,2 and 3 with the resistor 289. Pulses produced by the trigger 291 when the movable contact 287 is in the "0" position corresponds to the pulse PQ in fig. 26B and the pulse produced by the trigger when the movable contact 287 is in positions which connect the sensors 1,2 resp. 3, pulses ,and P^ are produced. The associated time intervals t^,t2,t3 represent inversely proportionally the voltage from the individual sensors.

Kurvene 26A og 26B viser prinsippet for pulstidskoding som kan anvendes nede i borehullet i stedet for analog- digitalomformeren 102 på fig. 4A. Dekodingen på overflaten utføres ved vanlig pulstidskoding og skal ikke beskrives nærmere her. Curves 26A and 26B show the principle of pulse time coding which can be used down the borehole instead of the analog-to-digital converter 102 in fig. 4A. The decoding on the surface is carried out by ordinary pulse time coding and shall not be described in more detail here.

På fig. 26C representerer TPq,TP-^,TP2,TP^ etc. In fig. 26C represents TPq,TP-^,TP2,TP^ etc.

en rekke pulser som mottas på detekteringsstedet på jordoverflaten. Disse pulser opptrer på tidspunkter TqjT-^, a series of pulses received at the detection site on the Earth's surface. These pulses occur at times TqjT-^,

T2 ,T3 etc. Ved pulstidskodingen som er beskrevet i forbindelse med fig. 26B, anvendes tiden mellom etter hverandre følgende pulser for å indikere størrelsen av en parameter. Hvis 3 parametere skal fjernmåles, kan koden være som vist på fig. 26C hvor: ^ - Tg er et tidsintervall som representerer T2, T3 etc. In the case of the pulse time coding described in connection with fig. 26B, the time between successive pulses is used to indicate the magnitude of a parameter. If 3 parameters are to be measured remotely, the code can be as shown in fig. 26C where: ^ - Tg is a time interval representing

parameteren nr. 1. the No. 1 parameter.

T2~ Tl er et tidsintervall som representerer T2~ Tl is a time interval representing

parameteren nr. 2. the #2 parameter.

T3~ T2 er et tidsintervall som representerer T3~ T2 is a time interval that represents

Parameteren nr. 3. The No. 3 parameter.

Ved slampulsmåling under boring er det i noen tilfeller nødvendig å måle med stor presisjon. Da lydens hastighet i slamsøylen ikke alltid er konstant og støy og dempning varierer, kan tidsintervallene mellom pulser som mottas på jordoverflaten ikke være nøyaktig overensstemm-ende med tidsintervallet mellom pulsene som frembringes nede i borehullet. Med andre ord er det ofte en usikkerhet på jordoverflaten når det gjelder det nøyaktige tidspunkt When measuring mud pulses during drilling, it is sometimes necessary to measure with great precision. As the speed of sound in the mud column is not always constant and noise and attenuation vary, the time intervals between pulses received on the earth's surface cannot exactly correspond to the time interval between the pulses produced down in the borehole. In other words, there is often an uncertainty on the Earth's surface when it comes to the exact time

for mottagelsen av en bestemt puls. for the reception of a specific pulse.

Det skal antas at den absolutte usikkerhet for tidspunktet da hver puls detekteres er pluss eller minus 0,2 sekunder eller totalt 0,4 sekunder. For å oppnå en nøyaktig på + 1% for T, - TQ med en total absolutt feil på 0,4 sekunder, må tiden mellom pulsene være minst 0,4 x 100 eller 40 sekunder. Da apparaturen videre ikke alltid frembringer en klar, skarp puls, er minst to detekteringer nødvendig. Hvis begge detekteringer gir samme resultat, er dataene bekreftet. Følgelig for å oppnå ønsket nøyaktig på + 1%, vil 80-120 sekunder være nødvendig pr. målt parameter, altså ca. 2 minutter pr. parameter. , It shall be assumed that the absolute uncertainty for the time at which each pulse is detected is plus or minus 0.2 seconds or a total of 0.4 seconds. To achieve an accuracy of + 1% for T, - TQ with a total absolute error of 0.4 seconds, the time between pulses must be at least 0.4 x 100 or 40 seconds. Furthermore, as the apparatus does not always produce a clear, sharp pulse, at least two detections are necessary. If both detections give the same result, the data is confirmed. Consequently, to achieve the desired accuracy of + 1%, 80-120 seconds will be required per measured parameter, i.e. approx. 2 minutes per parameter. ,

Ved den forbedrede pulstidskoding ifølge oppfinnelsen oppnås i tillegg meget større nøyaktighet. For hver puls <p>ø'Pl'P2'P3 sendes ikke bare en enkelt slam-trykkpuls, men en gruppe på minst tre i ulik avstand beliggende slamtrykkpulser som vist på fig. 26D som nedenfor skal betegnes en trippelgruppe. Tidsavstanden i hver trippelgruppe kan være t^ som er tiden fra den første puls til den andre puls, t2 som er tiden fra den andre puls til den tredje puls og t^ som er tiden fra den første puls til den tredje puls. I dette tilfellet representerer også Tq tidspunktet for ankomsten av trippelgruppen TPq, ankomsttidspunktet for trippelgruppen TP^ T^ ankomsttidspunktet for trippelgruppen TP2 og T, ankomsttidspunktet for trippelgruppen TP^, og With the improved pulse time coding according to the invention, much greater accuracy is also achieved. For each pulse <p>ø'Pl'P2'P3 not only a single mud pressure pulse is sent, but a group of at least three mud pressure pulses located at different distances as shown in fig. 26D which will be designated below as a triple group. The time interval in each triple group can be t^ which is the time from the first pulse to the second pulse, t2 which is the time from the second pulse to the third pulse and t^ which is the time from the first pulse to the third pulse. In this case, Tq also represents the time of arrival of the triple group TPq, the arrival time of the triple group TP^ T^ the arrival time of the triple group TP2 and T, the arrival time of the triple group TP^, and

- Tq er tidsintervallet som representerer parameteren - Tq is the time interval that represents the parameter

Nr. 1. No. 1.

T2 - er tidsintervallet som representerer parameteren. T2 - is the time interval representing the parameter.

Nr. 2. No. 2.

T3~<T>2 er tidsintervallet som representerer parameteren. T3~<T>2 is the time interval representing the parameter.

Nr. 3 . No. 3.

Fordelen ved dette system er at hvis det opptrer en øyeblikksfeil som bevirker at en puls i gruppen ikke mottas, kan feilen øyeblikkelig oppdages fordi en trippelgruppe inneholder to pulser i stedet for tre. Da videre tidsrommene t^,t2,t^ er ulike og kjente, kan det bestemmes hvilken puls i gruppen som mangler og sluttelig fordi t^,t2ft^ er kjente, kan det sørges for riktig korreksjon for å bestemme tidsintervallene - Tq, The advantage of this system is that if a momentary error occurs which causes a pulse in the group not to be received, the error can be instantly detected because a triple group contains two pulses instead of three. Furthermore, since the time intervals t^,t2,t^ are different and known, it can be determined which pulse in the group is missing and finally, because t^,t2ft^ are known, the correct correction can be provided to determine the time intervals - Tq,

- T2, T2 - med samme nøyaktighet som om alle pulsene hadde vært til stede i trippelgruppen. Trippelgruppen har videre en ytterligere fordel, nemlig fordi det er vanskelig å bestemme nøyaktig ankomsttidspunktet for en bestemt puls, muliggjør trippelgruppen en vesentlig bedre bestem-melse av ankomsttidspunktet. Det kan f.eks. tas den aritmetiske middelverdi av ankomsttidene for hver puls i trippelgruppen eller ved anvendelse av moderne computer-teknikk og oppta enda bedre nøyaktighet for ankomsttidspunktet. A - T2, T2 - with the same accuracy as if all the pulses had been present in the triple group. The triple group also has a further advantage, namely because it is difficult to determine the exact arrival time of a particular pulse, the triple group enables a significantly better determination of the arrival time. It can e.g. take the arithmetic mean value of the arrival times for each pulse in the triple group or by using modern computer technology and record even better accuracy for the arrival time. A

Fig. 29 viser det elektroniske logiske system som frembringer trippelgruppepulsene som er vist på fig. 26D. En føler 101 frembringer en elektrisk spenning som indikerer størrelsen av parameteren nede i borehullet. Denne spenning tilføres en spenningsstyrt oscillator 601, som er forbundet med en scaler 602 som igjen er forbundet med en trigger 603 som frembringer en rekke elektriske pulser som er åtskilt med tidsintervaller som representerer størrelsen av spenningen fra føleren 101. Tidsintervallet mellom pulsene Pq og P^ på fig. 26B er derfor et mål for en parameter som måles av en av sensorene 101 på fig. 4A. Fig. 29 shows the electronic logic system which produces the triple group pulses shown in Fig. 26D. A sensor 101 produces an electrical voltage that indicates the magnitude of the parameter down in the borehole. This voltage is supplied to a voltage-controlled oscillator 601, which is connected to a scaler 602 which in turn is connected to a trigger 603 which produces a series of electrical pulses which are separated by time intervals representing the magnitude of the voltage from the sensor 101. The time interval between the pulses Pq and P^ on fig. 26B is therefore a measure of a parameter measured by one of the sensors 101 in FIG. 4A.

Den del av fig. 29 som er innrammet med The part of fig. 29 which is framed with

strekede linjer viser kretsene 607,608 og 609 som frembringer trippelgruppepulsene. Disse kretser er elektroniske monostabile multivibratorer som i samsvar med pulsen fra triggeren 603 frembringer en enkelt puls med varig- dashed lines show the circuits 607, 608 and 609 which generate the triple group pulses. These circuits are electronic monostable multivibrators which, in accordance with the pulse from the trigger 603, produce a single pulse of permanent

het D3_#D2 resp. D3 som vist på fig. 29. Kretsen ; 610 avgir på utgangen et signal som er proporsjonalt med den første tidsderiverte av inngangssignalet. Utgangssignalehe called D3_#D2 or D3 as shown in fig. 29. The circuit; 610 outputs a signal that is proportional to the first time derivative of the input signal. Output signal

G,H og I som er pulser av motsatt polaritet er atskilt ved tidsintervallene Dj_rD2 0<? D3 • Likerettere 611 slipper bare igjennom positive pulser som parallelt tilføres lederen 612 hvilket resulterer i et signal J som er det ønskede signal som vist på fig. 26D. Hver enkelt puls som frembringes av triggeren 603 vil derfor frembringe tre pulser og ulike tidsintervaller i form av en trippelgruppe J. I praksis er intervallet D, gjort meget kort sammenlignet med D2 og D3 og bør bare være få mikrosekunder, mens D2 og D-, er intervaller fra noen få millisekunder til flere hundre millisekunder. Ved analyse av forløpet kan man derfor anta = 0. G,H and I which are pulses of opposite polarity are separated by the time intervals Dj_rD2 0<? D3 • Rectifiers 611 only let through positive pulses which are supplied in parallel to the conductor 612 which results in a signal J which is the desired signal as shown in fig. 26D. Each single pulse produced by the trigger 603 will therefore produce three pulses and different time intervals in the form of a triple group J. In practice, the interval D is made very short compared to D2 and D3 and should only be a few microseconds, while D2 and D-, are intervals from a few milliseconds to several hundred milliseconds. When analyzing the course, one can therefore assume = 0.

I utgangssignalét J på fig. 29, indikerer derfor pulsen P-^ slutten av utgangspulsen fra 6 07 som i praksis også betyr begynnelsen av utgangspulsen fordi pulslengden er antatt å være null, pulsen P2 betegner slutten av utgangspulsen fra 608, og pulsen P3 betegner slutten av utgangspulsen fra 609. I og med at Dj_ kan anses å være null, vil derfor tidsintervallet t-^ = D2, tidsintervallet t^ = og tidsintervallet t2 = D-^-D.,. Den del av fig. 29 som er innrammet med strekede linjer avgir trippelgrupper J på utgangen 612 som reaksjon på en enkelt puls som påtrykkes inngangen. In the output signal J in fig. 29, the pulse P-^ therefore indicates the end of the output pulse from 6 07 which in practice also means the beginning of the output pulse because the pulse length is assumed to be zero, the pulse P2 denotes the end of the output pulse from 608, and the pulse P3 denotes the end of the output pulse from 609. I and since Dj_ can be considered to be zero, the time interval t-^ = D2, the time interval t^ = and the time interval t2 = D-^-D., will therefore. The part of fig. 29 which is framed by dashed lines emits triple groups J at the output 612 in response to a single pulse applied to the input.

Innretningen på fig. 29 kan på fig. 4A legges The device in fig. 29 can on fig. 4A is added

inn mellom en valgt føler 101 og drivkilden 104. Med andre ord,når pulstidskoding ifølge fig. 29 anvendes,er analog- digitalomformeren 102 og prosessoren 103 sløyfet fordi de er innrettet for binær koding, og energikilden 104 drives direkte av utgangen fra forsterkeren 613 på in between a selected sensor 101 and the drive source 104. In other words, when pulse time coding according to fig. 29 is used, the analog-to-digital converter 102 and the processor 103 are looped because they are designed for binary coding, and the energy source 104 is driven directly by the output of the amplifier 613 on

fig. 29. fig. 29.

Når pulstidskoding med trippelgrupper anvendes When pulse time coding with triple groups is used

i stedet for binær koding, er det nødvendig å dekode trippelgruppesignalene på jordoverflaten. På fig. 9,12, 13,17 og 19 antas signalene som sendes nede fra borehullet å være binære signaler. For å endre systemet for mottagning av signaler som er pulstidskodet med trippelgrupper som vist på fig. 29 og 26D, er det nødvendig å anordne en instead of binary coding, it is necessary to decode the triple group signals on the earth's surface. In fig. 9,12, 13,17 and 19, the signals sent down from the borehole are assumed to be binary signals. To change the system for receiving signals which are pulse time coded with triple groups as shown in fig. 29 and 26D, it is necessary to arrange one

bestemt dekoder som f.eks. vist på fig. 27 mellom filteret 150 og den etterfølgende apparatur. For dette formål blir lederen 151 på fig. 9,12,13,17 og 19 brutt og en egnet dekoder innført. I enkelte tilfeller er det mere ønskelig å anbringe dekoderen mellom subtraktoren 160 og analog-digitalomformeren 163 i lederen 162. specific decoder such as shown in fig. 27 between the filter 150 and the subsequent apparatus. For this purpose, the conductor 151 in fig. 9,12,13,17 and 19 broken and a suitable decoder introduced. In some cases, it is more desirable to place the decoder between the subtractor 160 and the analog-to-digital converter 163 in the conductor 162.

På fig. 27 er det anordnet en seleksjonskrets 316 som frembringer en enkelt utgangspuls som reaksjon på en trippelgruppe. Denne puls tilføres en tid-amplitudeomformer 317, dvs. en elektronisk krets som frembringer en likespenning på lederen 319 som er en forhåndsbestemt funksjon av tiden mellom to inngangspulser som påtrykkes inngangen fra lederen 318. Utgangssignalet fra omformeren tilføres en analog- digitalomformer 320. In fig. 27, a selection circuit 316 is arranged which produces a single output pulse in response to a triple group. This pulse is supplied to a time-amplitude converter 317, i.e. an electronic circuit which produces a direct voltage on the conductor 319 which is a predetermined function of the time between two input pulses applied to the input from the conductor 318. The output signal from the converter is supplied to an analog-to-digital converter 320.

Fig. 28A viser seleksjonskretsen 316 i detalj. Inngangssignalet tilføres parallelt til monostabile multivibratorer 321, 322 og 323 som frembringer en enkelt utgangspuls av forhåndsbestemt varighet som reaksjon på inngangspulsen. Multivibratoren 3 21 frembringer en lang puls med varigheten 13, multivibratoren 322 frembringer en puls med kortere varighet 12 og multivibratoren 323 leverer en puls av enda kortere varighet 1^ som vist på fig. 28A. Signalet fra multivibratorene tilføres kretser som frembringer et utgangssignal som er proporsjonalt med første tidsderiverte av inngangssignalet. Utgangssignalet fra disse kretser tilføres invertere 325 som frembringer et utgangssignal som er en gjengivelse av inngangssignalet men med motsatt fortegn som vist på fig. 28A. Utgangs-signalene fra inverterne tilføres likerettere 326 som bare slipper gjennom den positive puls 326a, 326b resp. 326c. Disse pulser tilføres koinsidenskretser 327 eller OG-portkretser. Hver koinsidenskrets 327 leverer en utgangspuls på utgangen c bare når en puls på inngangen a og en puls på inngangen b opptrer samtidig. Utgangssignal-ene fra alle tre koinsidenskretsene 327 tilføres via lederen 329 til en tid-amplitudeomformer 317. Omformeren 317 leverer en likespenning som er en forhåndsbestemt funksjon av tiden mellom to etter hverandre følgende inngangspulser. Utgangssignalet fra omformeren 317 tilføres en analog- digitalomformer 320 som omformer likespenningen til binært kodede pulser. Fig. 28A shows the selection circuit 316 in detail. The input signal is applied in parallel to monostable multivibrators 321, 322 and 323 which produce a single output pulse of predetermined duration in response to the input pulse. The multivibrator 3 21 produces a long pulse of duration 13, the multivibrator 322 produces a pulse of shorter duration 12 and the multivibrator 323 delivers a pulse of even shorter duration 1^ as shown in fig. 28A. The signal from the multivibrators is fed to circuits that produce an output signal that is proportional to the first time derivative of the input signal. The output signal from these circuits is supplied to inverters 325 which produce an output signal which is a reproduction of the input signal but with the opposite sign as shown in fig. 28A. The output signals from the inverters are supplied to rectifiers 326 which only let through the positive pulse 326a, 326b or 326c. These pulses are fed to coin side circuits 327 or AND gate circuits. Each coin side circuit 327 delivers an output pulse on output c only when a pulse on input a and a pulse on input b occur simultaneously. The output signals from all three coincidence circuits 327 are supplied via the conductor 329 to a time-amplitude converter 317. The converter 317 supplies a DC voltage which is a predetermined function of the time between two successive input pulses. The output signal from the converter 317 is supplied to an analogue-to-digital converter 320 which converts the direct voltage into binary coded pulses.

Seleksjonskretsen krever imidlertid en mere detaljert beskrivelse. Pulsene P^,P2,P3 som leveres av forsterkeren 613 på fig. 29 tilføres drivkretsen 104 på fig. 4A og overføres til jordoverflaten som slamtrykkpulser ved hjelp av ventilen 40. På jordoverflaten detekteres disse slamtrykkpulser f.eks. av elementer på fig. 9 som omfatter omformeren 51, filteret 151, forsinkelseselementet 152 og subtraktoren 160. Pulsene som opptrer på lederen 162 på fig. 9,12,13 eller 17 skal betegnes TP^ TP2 og TP-j svarende til pulsene P1'P2 og P3 som frem_ bringes nede i borehullet. The selection circuit, however, requires a more detailed description. The pulses P^, P2, P3 which are delivered by the amplifier 613 in fig. 29 is supplied to the drive circuit 104 in fig. 4A and is transmitted to the soil surface as mud pressure pulses by means of the valve 40. On the soil surface, these mud pressure pulses are detected, e.g. of elements on fig. 9 which comprises the converter 51, the filter 151, the delay element 152 and the subtractor 160. The pulses appearing on the conductor 162 in fig. 9,12,13 or 17 shall be denoted TP^ TP2 and TP-j corresponding to the pulses P1'P2 and P3 which are produced down the borehole.

Fig. 28B, 28C,28D,28E viser reaksjonen på fig. 28 av pulsene TP17TP2 og TP^. Når pulsen TP-^ opptrer på lederen 151 eller 162 på fig. 28A, vil alle tre multivibratorene 321,322 og 323 trigges og hver av dem frembringer utgangspulser med egen karakteristikk og fastlagt og fast lengde 1^, 1^ og 1^. Når pulsen TP^ trigger mutlivibratorene, frembringes utgangsspenninger A^,B^,C^ som vist på fig. 28B. Fig. 28B, 28C, 28D, 28E show the reaction on fig. 28 of the pulses TP17TP2 and TP^. When the pulse TP-^ occurs on conductor 151 or 162 in fig. 28A, all three multivibrators 321, 322 and 323 will be triggered and each of them will produce output pulses with their own characteristic and determined and fixed length 1^, 1^ and 1^. When the pulse TP^ triggers the mutlivibrators, output voltages A^,B^,C^ are produced as shown in fig. 28B.

Når pulsen TP2 tilføres multivibratoren 321 blir den ikke trigget fordi den allerede befinner seg i trigget tilstand. Pulsen TP2 trigger imidlertid multivibratorene 322 og 323 fordi de enda ikke er trigget, When the pulse TP2 is supplied to the multivibrator 321 it is not triggered because it is already in the triggered state. However, the pulse TP2 triggers the multivibrators 322 and 323 because they are not yet triggered,

og disse frembringer pulsene B2 og C2 som vist på fig. 28B. Når pulsen P^ opptrer, blir ikke multivibratorene 321 og 322 trigget fordi de allerede er trigget. Pulsen TP^ trigger imidlertid multivibratoren 3 23 fordi den allerede har vendt tilbake til utgangstilstanden og den frembringer utgangspulsen C, som vist på fig. 28B. and these produce the pulses B2 and C2 as shown in fig. 28B. When the pulse P^ occurs, the multivibrators 321 and 322 are not triggered because they are already triggered. However, the pulse TP^ triggers the multivibrator 3 23 because it has already returned to the initial state and it produces the output pulse C, as shown in Fig. 28B.

Tidsintervallene 13,12 og 1^ fra multivibratorene 321, 322 og 323 er proporsjonert slik at de svarer til tidsforsinkelsene som følge av multivibratorene 609, 608 og 607 på fig. 29 og følgelig vil slutten av gruppen iv aisse puiser opptre samtiaig og aen or åpne uo-pori;-cretsene på fig. 28A. Fig. 28B viser tilstandene når alle pulsene TP.^, rP2 og TP3 opptrer. The time intervals 13, 12 and 1^ from the multivibrators 321, 322 and 323 are proportioned so that they correspond to the time delays resulting from the multivibrators 609, 608 and 607 in fig. 29 and consequently the end of the group iv aisse puiser will appear simultaneously and aen or open the uo-pori;-crets in fig. 28A. Fig. 28B shows the conditions when all the pulses TP.^, rP.sub.2 and TP.sub.3 occur.

Fig. 28C viser de samme forhold som fig. 28B, Fig. 28C shows the same conditions as fig. 28B,

nen en av pulsene mangler, nemlig TP^. nen one of the pulses is missing, namely TP^.

Fig. 28D viser de samme forhold, men her mangler pulsen TP2 og på fig. 28E mangler pulsen TP3 . Det skal Demerkes at uansett hvilken puls som mangler, vil utgangs-pulsene fra to av multivibratorene alltid være avsluttet så tidspunktet T. Dette anvendes for alltid å frembringe ninst to pulser samtidig på tidspunktet T uansett hvilken puls som mangler. Så lenge minst to pulser i gruppen Jetekteres, vil tidspunktet for opptreden av utgangspulsen på 329 på fig. 28A være det samme. Pulsen 328a på fig. 2 8A frembringes når en gruppe pulser mottas på jordoverflaten Dg pulsen 328a vil opptre når hvilken som helst av to pulser i gruppen detekteres på overflaten. Fig. 28D shows the same conditions, but here the pulse TP2 is missing and in fig. 28E lacks the pulse TP3. It should be noted that regardless of which pulse is missing, the output pulses from two of the multivibrators will always be terminated at time T. This is used to always produce at least two pulses simultaneously at time T regardless of which pulse is missing. As long as at least two pulses in the group are detected, the time of appearance of the output pulse of 329 in fig. 28A be the same. The pulse 328a in fig. 2 8A is produced when a group of pulses is received at the earth's surface Dg pulse 328a will occur when any two pulses in the group are detected at the surface.

Tid- amplitudeomformeren 317 på fig. 28A frem-aringer en likespenning som har et forhåndsbestemt funksjonsforhold til tiden mellom etter hverandre følg-ende pulser 3 28a. En analog- digitalomformer 3 20 omformer amplituden av likespenningen til et binært ord. De binære Drd følger etter hverandre i hurtig rekkefølge bestemt av carakteristikkene for omformeren 3 20 og den tilhørende tidsstyregenerator. The time-amplitude converter 317 in fig. 28A produces a DC voltage which has a predetermined functional relationship to the time between consecutive pulses 3 28a. An analog-to-digital converter 3 20 converts the amplitude of the DC voltage into a binary word. The binary Drds follow one another in rapid succession determined by the characteristics of the converter 3 20 and the associated timing generator.

Det fremgår således at innretningen på fig. 28A omformer pulstidskoding med trippelgrupper til binær code og de kretser som følger etter lederen 151 eller L62 på fig. 9,12,13 og 17 vil funksjonere på nøyaktig samme måte som om dataene opprinnelig ble overført i binær Geodet form fra borehullet. It thus appears that the device in fig. 28A converts pulse timing coding with triple groups to binary code and the circuits following conductor 151 or L62 of FIG. 9,12,13 and 17 will function in exactly the same way as if the data was originally transmitted in binary Geodet form from the borehole.

For å oppnå sjokkbølger som beskrevet ovenfor, foreligger visse grenser for K^ r dvs. endringsgraden av åpningen av ventilen, og ^ som'er tiden for åpen strømning2 . Eksperimenter har vist at K z9 må i det minste være 5 cm /sek. og fortrinnsvis ligge innenfor området 20-150 cm<2>/sek. Tfa^ må høyst være 500 millisekunder og In order to achieve shock waves as described above, there are certain limits for K^ r ie the degree of change of the opening of the valve, and ^ which is the time for open flow2. Experiments have shown that K z9 must be at least 5 cm/sec. and preferably lie within the range 20-150 cm<2>/sec. Tfa^ must be no more than 500 milliseconds and

fortrinnsvis ligge i området 50-150 millisekunder. preferably in the range of 50-150 milliseconds.

Videre må synkroniseringspulsene fra tidsstyregeneratoren 155 enten være forbundet med pumpeakselen eller med en faselåst sløyfe. Andre hjelpemidler for å oppnå styrepulsfrekvens synkront med pumpen kan naturligvis anordnes. F.eks. kan det anvendes en kjent pumpeslag-teller som vanligvis anvendes i forbindelse med pumpestangen og som frembringer en elektrisk puls pr. pumpeslag. Tiden mellom slike etter hverandre følgende pulser kan deles i et tilstrekkelig f.eks. 512 eller 1024 i like tidsintervaller ved hjelp av en mikroprosessor eller en faselåst sløyfe eller på annen måte. I de tilfeller hvor pumpestangen ikke er tilgjengelig, kan en tidsstyrefrekvens lik den fra generatoren 155 frembringes av en mikroprosessor. Furthermore, the synchronization pulses from the time control generator 155 must either be connected to the pump shaft or with a phase-locked loop. Other aids to achieve a control pulse frequency synchronous with the pump can of course be arranged. E.g. a known pump stroke counter can be used which is usually used in connection with the pump rod and which produces an electrical pulse per pump strokes. The time between such consecutive pulses can be divided into a sufficient e.g. 512 or 1024 at equal time intervals using a microprocessor or a phase-locked loop or some other means. In those cases where the pump rod is not available, a timing control frequency similar to that from the generator 155 can be produced by a microprocessor.

Ved små dybder kan det forekomme at ventil-bølgene ikke dannes riktig. I slike tilfeller er det nød-vendig å ha et tilstrekkelig volum av slam som strømmer i borstammen og tilstrekkelig hydrostatisk trykk nær ventilen. Det er klart at oppfinnelsen ikke bare er begrenset til spesielle ventilbølger som vist, men kan anvendes ved andre former av trykkpulser som kan detekteres på jordoverflaten som følge av betjeningen av ventilen 40. At shallow depths, it may happen that the valve waves are not formed correctly. In such cases, it is necessary to have a sufficient volume of mud flowing in the drill stem and sufficient hydrostatic pressure near the valve. It is clear that the invention is not only limited to special valve waves as shown, but can be used for other forms of pressure pulses that can be detected on the earth's surface as a result of the operation of the valve 40.

Forskjellige digitalfiltre såsom tilpasningsfiltre, pulsdannende filtre og toppdannende filtre er beskrevet ovenfor i detalj. Særlig er virkemåten at hvert digitalfilter beskrevet tydelig ved detaljbeskrivelse av virkemåten. Det er klart at ved å anvende moderne computer-teknikk, kan det tilveiebringes nødvendige programmer på basis av beskrivelsen i forbindelse med fig. 9,12,13,14, 16,17,19,20. Various digital filters such as adaptive filters, pulse forming filters and peak forming filters are described above in detail. In particular, the mode of operation is that each digital filter is described clearly by a detailed description of the mode of operation. It is clear that by using modern computer technology, necessary programs can be provided on the basis of the description in connection with fig. 9,12,13,14, 16,17,19,20.

Forskjellige digitalfiltre som er beskrevet, kan også ha andre former for bearbeidelse av målinger ved slampulser ved hjelp av ventiler av annen type enn den ovenfor beskrevne ventil. De andre former kan omfatte styrt struping av slamstrømmen i hovedslamstrømmen. De digitalfiltre som ovenfor er beskrevet, kan anvendes for enhver form for fjernmålesystem under boring og annen form for overvåkning hvor boreutstyret fjernes for å senke måleutstyret ned i borehullet. Det kan anvendes for fjernmålesystemet som anvender pulser som representerer enhver form for energi, slik som f.eks. elektromagnetisk akustisk eller annen pulsenergi. Different digital filters that have been described can also have other forms of processing measurements in the case of sludge pulses using valves of a different type than the valve described above. The other forms may include controlled throttling of the sludge flow in the main sludge flow. The digital filters described above can be used for any type of remote measurement system during drilling and other forms of monitoring where the drilling equipment is removed to lower the measuring equipment into the borehole. It can be used for the remote measurement system that uses pulses that represent any form of energy, such as e.g. electromagnetic acoustic or other pulse energy.

Pulstidskodingen med trippelpulsgruppe som beskrevet ovenfor, kan også anvendes for akustisk, overvåkning i borehull for å oppnå en meget effektiv métode for automatisk korreksjon av feil som skyldes uteblivelse av puls i målingen ved overføringen av de akustiske bølger. The pulse time encoding with triple pulse group as described above can also be used for acoustic monitoring in boreholes to achieve a very effective method for automatic correction of errors due to the absence of a pulse in the measurement during the transmission of the acoustic waves.

Pulstidskoding med trippelpulsgrupper har et meget bredt anvendelsesområde utenfor overvåkning av borehull. Det kan anvendes i ethvert kommunikasjonssystem for overføring av meldinger fra en sendestasjon til en mot-tagerstasjon såvel som forskjellige typer av akustisk overvåkning forskjellig fra overvåkning under boring. Pulse time coding with triple pulse groups has a very wide application area outside borehole monitoring. It can be used in any communication system for the transmission of messages from a sending station to a receiving station as well as different types of acoustic monitoring other than monitoring during drilling.

Det er klart at for å oppta og lagre en ventil-bølge for senere anvendelse i digitale filtre som beskrevet ovenfor, må det tas visse forholdsregler som beskrevet ovenfor. Det er enkelte ganger ønskelig å utlede en enkelt ventilbølge heller enn en dobbelt ventilbølge slik som på fig. 19 ved hjelp av et toppdannende filter 351A. For utledning av en enkelt ventilbølge er det hensiktsmessig å synkronisere frembringelsen av signalet som frembringes nede i borehullet med detekteringen på jordoverflaten. Dette kan gjøres ved å erstatte en av følerne 1,2,3 og 4 nede i borehullet på fig. 4A med en tidssignalgenerator som vil bevirke jevn tidsavstand mellom betjeningene av pumpen 4 0 på fig. 4A. Virkemåten er da som følger: a) ved å stoppe og starte slampumpene på jordoverflaten i riktig rekkefølge idet bryteren 91 på fig. 4A forbindes med den modifiserte føler, dvs. generatoren får jevnt fordelte pulser. Da vil en rekke pulser frembringes av ventilen på kjente tidspunkter. Naturligvis må det der korrigeres for utbredelsestiden av pulsen fra borehullet til jordoverflaten. b) Utstyret på jordoverflaten styres av en egen tidsstyregenerator som er synkron med tiden og fasen for signal-senderen nede i borehullet. c) Ved egnet kopling på jordoverflaten kan utledning og lagring av den dobbelte ventilbølge avbrytes slik at It is clear that in order to record and store a valve wave for later use in digital filters as described above, certain precautions must be taken as described above. It is sometimes desirable to derive a single valve wave rather than a double valve wave as in fig. 19 using a peak forming filter 351A. For derivation of a single valve wave, it is appropriate to synchronize the generation of the signal that is generated down in the borehole with the detection on the earth's surface. This can be done by replacing one of the sensors 1,2,3 and 4 down in the drill hole in fig. 4A with a time signal generator which will cause an even time interval between the operations of the pump 40 in fig. 4A. The way it works is then as follows: a) by stopping and starting the mud pumps on the ground surface in the correct order, as the switch 91 in fig. 4A is connected to the modified sensor, i.e. the generator receives evenly distributed pulses. Then a series of pulses will be generated by the valve at known times. Naturally, there must be a correction for the propagation time of the pulse from the borehole to the earth's surface. b) The equipment on the ground surface is controlled by a separate time control generator which is synchronous with the time and phase of the signal transmitter down in the borehole. c) With a suitable connection on the earth's surface, the discharge and storage of the double valve wave can be interrupted so that

lagringsinnretningen forbindes bare på tidspunktet for en ventilbølge, og er automatisk koplet ut under den etterfølgende andre ventilbølge. Naturligvis kan samme operasjon utføres manuelt. Dette er lett når ventil-bølgen er tydelig og klart overdøver støyen. Når ventil-bølgen er druknet i støy, kan det automatiske system som er beskrevet ovenfor anvendes. the storage device only connects at the time of one valve wave, and is automatically disconnected during the subsequent second valve wave. Naturally, the same operation can be performed manually. This is easy when the valve wave is clear and clearly drowns out the noise. When the valve wave is drowned in noise, the automatic system described above can be used.

Det er to interfererende støysignaler som utydeliggjør mottagelsen av et brukbart signal B(t) (se ligning 22). Den ene er representert ved pumpestøyen P(t) og den andre representert ved støy U(t) som skyldes forskjellige boreoperasjoner andre enn pumpestøyen. For å eliminere disse interfererende signaler er det foreslått tre filtersystemer. There are two interfering noise signals that obscure the reception of a usable signal B(t) (see equation 22). One is represented by the pump noise P(t) and the other represented by noise U(t) which is due to various drilling operations other than the pump noise. To eliminate these interfering signals, three filter systems have been proposed.

Det første av disse er analogfilteret 150,for å undertrykke den kontinuerlige komponent fra omformeren som representerer trykket som frembringes av pumpen 27 og andre frekvenser utenfor det området som er av interesse. The first of these is the analog filter 150 to suppress the continuous component from the transducer representing the pressure produced by the pump 27 and other frequencies outside the range of interest.

Det andre omfatter et forsinkelseselement 152 og en subtraktor 160 for å undertrykke eller eliminere pumpe-støyen P (t) . The second comprises a delay element 152 and a subtractor 160 to suppress or eliminate the pump noise P(t).

Det tredje omfatter en korrelator eller et digitalfilter som kan være et tilpasningsfilter, et pulsformende filter eller et toppdannende filter og også inneholde forskjellige elementer slik som lagringselementer og computere for å bestemme den optimale verdi av hukommelseselementene for de tilsvarende digitale filtre (se fig. 9,12,13,14 og 15). Hensikten med dette tredje system er å eliminere eller undertrykke støy U(t). The third comprises a correlator or a digital filter which can be an adaptive filter, a pulse shaping filter or a peak forming filter and also contain various elements such as storage elements and computers to determine the optimal value of the memory elements for the corresponding digital filters (see Fig. 9, 12,13,14 and 15). The purpose of this third system is to eliminate or suppress noise U(t).

Disse tre filtreringssystemer er forbundet These three filtration systems are connected

i kaskade. Ved utførelser som er beskrevet ovenfor, er det første filtersystem forbundet med trykkomformeren 51, in cascade. In the embodiments described above, the first filter system is connected to the pressure converter 51,

det andre er forbundet med utgangslederen 151 og det tredje er forbundet med utgangslederen 164 for det andre system. the second is connected to the output conductor 151 and the third is connected to the output conductor 164 of the second system.

Hver av de ovenfor nevnte filtersystemer er lineære systemer. Virkemåten av disse systemer kan derfor byttes om eller reverseres. I første rekke kan det første filter komme først, og det andre og tredje filtersystem kan byttes om. I enkelte tilfeller kan det være nødvendig å benytte alle tre filtersystemene. I andre tilfeller kan to være tilstrekkelig, og i enkelte tilfeller bare ett av filtersystemene. Systemet mellom lederen 182 og 210 kan enkelte ganger elimineres, og en digital- analogomformer 211 kan anordnes for å motta den dobbelte ventilbølge. Each of the above mentioned filter systems are linear systems. The operation of these systems can therefore be changed or reversed. In the first row, the first filter can come first, and the second and third filter systems can be changed. In some cases, it may be necessary to use all three filter systems. In other cases, two may be sufficient, and in some cases only one of the filter systems. The system between conductor 182 and 210 can sometimes be eliminated, and a digital-to-analog converter 211 can be arranged to receive the double valve wave.

Når signalet frembringes slik som i trinn (f) ovenfor og lagres, kan det krysskorreleres med signalet som frembringes av omformeren 51 og det forhåndsbehandlede signal på lederen 162 som vist på fig. 9-19. I tilfelle av krysskorrelering med signalet fra omformeren 51, vil den andre ventilbølge i dobbeltventilbølgen bli eliminert ved egnede hjelpemidler slik at det kan foretas en krysskorrelering med den enkle ventilbølge fra omformeren 51. When the signal is produced as in step (f) above and stored, it can be cross-correlated with the signal produced by the converter 51 and the pre-processed signal on the conductor 162 as shown in fig. 9-19. In case of cross-correlation with the signal from the converter 51, the second valve wave in the double-valve wave will be eliminated by suitable means so that a cross-correlation can be made with the single valve wave from the converter 51.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for telemetrering av data i et borehull fylt med borevæske, omfattende generering av individuelle databærende væsketrykksignaler nede i borehullet, hvilke signaler er arrangert i en kodet sekvens i væsken og denne kodede sekvens representerer størrelsen av en parameter nede i borehullet, frembringelse av tilsvarende individuelle databærende trykkendringer nær overflaten, hvilken bore-hullvæske også får påtrykket forstyrrende trykkendringer som bevirkes av boreoperasjonene som derved maskerer de nevnte databærende trykkendringer, hvor trykkendringene i borevæsken som representerer superponering av de nevnte databærende trykkendringer og de nevnte forstyrrende trykkendringer blir mottatt nær overflaten, og de superponerte trykkendringer omdannes til elektriske superponerte digitale signaler, karakterisert ved at det ved overflaten frembringes et elektrisk digitalt bølgeformsignal som representerer bølgeformen av de nevnte databærende trykkendringer, at det elektriske digitale bølgeformsignal innføres i hukommelsen i et digitalt filter, at det digitale filter opereres med de nevnte elektriske superponerte digitale signaler påtrykket filterets inngang og de elektriske digitale bølge-formsignaler i filterets hukommelse, og at det fra det digitale filterets utgang avledes elektriske signaler som representerer de nevnte databærende trykkendringer, hvor den maskerende virkning av de nevnte forstyrrende trykkendringer er redusert til et minimum.1. Method for telemetry of data in a borehole filled with drilling fluid, comprising generation of individual data-carrying fluid pressure signals down the borehole, which signals are arranged in a coded sequence in the fluid and this coded sequence represents the magnitude of a parameter down the borehole, generation of corresponding individual data-carrying pressure changes near the surface, which borehole fluid is also impressed by disturbing pressure changes caused by the drilling operations which thereby mask the said data-carrying pressure changes, where the pressure changes in the drilling fluid representing the superposition of the said data-carrying pressure changes and the said disturbing pressure changes are received near the surface, and the superimposed pressure changes are converted into electrical superimposed digital signals, characterized by that an electrical digital waveform signal is produced at the surface which represents the waveform of the aforementioned data-carrying pressure changes, that the electrical digital waveform signal is entered into the memory in a digital filter, that the digital filter is operated with the aforementioned electrical superimposed digital signals applied to the filter's input and the electrical digital waveform signals in the filter's memory, and that electrical signals are derived from the digital filter's output representing the aforementioned data-bearing pressure changes, where the masking effect of the aforementioned disturbing pressure changes is reduced to a minimum. 2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at det digitale filter foretar en konvolusjon av de elektriske superponerte digitale signaler og de elektriske digitale bølgeform-signaler.2. Method according to claim 1, characterized in that the digital filter performs a convolution of the electrical superimposed digital signals and the electrical digital waveform signals. 3. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at det digitale filter foretar en krysskorrelasjon av de elektriske superponerte digitale signaler med de elektriske digitale bølgeform-signaler.3. Method according to claim 1, characterized in that the digital filter performs a cross-correlation of the electrical superimposed digital signals with the electrical digital waveform signals. 4. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at det som digitalt filter anvendes et tilpasset filter.4. Method according to claim 1, characterized in that a customized filter is used as digital filter. 5. Fremgamgsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at det som digitalt filter anvendes et spisspulsfilter.5. Method according to claim 1, characterized in that a peak pulse filter is used as digital filter.
NO802466A 1979-08-21 1980-08-19 PROCEDURE FOR TELEMETERATION OF DATA IN A DRILL HOLE FILLED WITH DRILL. NO162687C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US6852679A 1979-08-21 1979-08-21

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO802466L NO802466L (en) 1981-02-23
NO162687B true NO162687B (en) 1989-10-23
NO162687C NO162687C (en) 1990-01-31

Family

ID=22083136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO802466A NO162687C (en) 1979-08-21 1980-08-19 PROCEDURE FOR TELEMETERATION OF DATA IN A DRILL HOLE FILLED WITH DRILL.

Country Status (9)

Country Link
AU (2) AU544112B2 (en)
BR (1) BR8005132A (en)
CA (1) CA1177948A (en)
DE (1) DE3031599A1 (en)
FR (1) FR2475111B1 (en)
GB (1) GB2066989B (en)
MX (1) MX150151A (en)
NL (1) NL8004599A (en)
NO (1) NO162687C (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3028813C2 (en) * 1980-07-30 1983-09-08 Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah Method and device for the remote transmission of information
GB8506833D0 (en) * 1985-03-15 1985-04-17 Gearhart Geodata Services Ltd Hydraulic power supply
GB8916459D0 (en) * 1989-07-19 1989-09-06 Forex Neptune Serv Tech Sa Method of monitoring the drilling of a borehole
US8013756B2 (en) * 2006-06-16 2011-09-06 Baker Hughes Incorporated Estimation of properties of mud
CN110661580B (en) * 2019-11-04 2022-03-01 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 Slurry pulse data coding method and transmission method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2787795A (en) * 1953-06-26 1957-04-09 George E Snodgrass Boat propelling pole
US2887298A (en) * 1958-02-26 1959-05-19 Harry D Hampton Well bore inclinometer
US3791043A (en) * 1971-06-09 1974-02-12 Scient Drilling Controls Indicating instruments
US4001773A (en) * 1973-09-12 1977-01-04 American Petroscience Corporation Acoustic telemetry system for oil wells utilizing self generated noise
US3983948A (en) * 1974-07-01 1976-10-05 Texas Dynamatics, Inc. Method and apparatus for indicating the orientation of a down hole drilling assembly
US3964556A (en) * 1974-07-10 1976-06-22 Gearhart-Owen Industries, Inc. Downhole signaling system
US4078620A (en) * 1975-03-10 1978-03-14 Westlake John H Method of and apparatus for telemetering information from a point in a well borehole to the earth's surface
CA1124228A (en) * 1977-12-05 1982-05-25 Serge A. Scherbatskoy Systems, apparatus and methods for measuring while drilling

Also Published As

Publication number Publication date
NO162687C (en) 1990-01-31
CA1177948A (en) 1984-11-13
FR2475111B1 (en) 1985-09-06
DE3031599A1 (en) 1981-03-26
NL8004599A (en) 1981-02-24
DE3031599C2 (en) 1991-07-04
MX150151A (en) 1984-03-26
GB2066989A (en) 1981-07-15
BR8005132A (en) 1981-02-24
AU544112B2 (en) 1985-05-16
GB2066989B (en) 1984-01-11
NO802466L (en) 1981-02-23
AU4616985A (en) 1985-12-05
AU6112080A (en) 1981-02-26
FR2475111A1 (en) 1981-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5113379A (en) Method and apparatus for communicating between spaced locations in a borehole
CN106050201B (en) Downhole flow, the cable-free type layered water injection method that pressure and temperature monitors can be achieved
CA2362041A1 (en) Method of locating a cementing plug in a subterranean well
US4513403A (en) Data encoding and synchronization for pulse telemetry
CA2537186C (en) Downhole power generation and communications apparatus and method
WO2018145215A1 (en) System and method for wireless control of well bore equipment
NO342358B1 (en) Reciprocating pulse sensor for mud pulse telemetry and a method for transmitting pressure pulses from a downhole site through a flowing fluid into a borehole
US20010043509A1 (en) Method and apparatus for improved communication in a wellbore utilizing acoustic signals
US20060002232A1 (en) Acoustic telemetry transceiver
US11713653B2 (en) Self-powered wellbore motor
NO324104B1 (en) Apparatus and method for mud pulse telemetry by means of a reciprocating pulse system.
EP1812683A1 (en) System and method for wireless communication in a producing well system
NO168546B (en) PROCEDURE FOR PERFORMING MEASUREMENTS IN A DRILL.
US6757218B2 (en) Semi-passive two way borehole communication apparatus and method
CN102159969A (en) Method of communication using improved multi frequency hydraulic oscillator
CA2505896A1 (en) A method for enhancing the stability of a water sensitive, reactive subterranean formation
NO162687B (en) PROCEDURE FOR TELEMETERATION OF DATA IN A DRILL HOLE FILLED WITH DRILL.
CN109424357A (en) A kind of rotary valve pressure pulse generator
US10753177B2 (en) Method and apparatus for actuating downhole tools
CN111594127B (en) Sliding sleeve pressure wave communication method adopting efficient decoding mode
WO2013022646A2 (en) Systems and methods for downhole communications using power cycling
CN207080220U (en) Underground rotary valve pressure pulse generator
GB2120431A (en) Well logging
GB2120433A (en) Measuring while drilling
GB2120432A (en) Measuring-while-drilling