NO326672B1 - Fremgangsmate og system for seismisk borehullslogging - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse angår et system for borehullslogging og et kommunikasjonssystem for bruk ved slike loggesystemer. Spesielt vedrører oppfinnelsen systemer for borehullslogging som innbefatter et antall diskrete loggesonder som er koplet sammen for å danne en gruppe, f .eks. en seismisk borehullsgruppesonde eller flere måleenheter koplet sammen for å danne en streng.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

En fremgangsmåte for å foreta undergrunnsmålinger ved logging av borehull omfatter å kople én eller flere sonder til en kabel som er forbundet med et overflatesystem. Sondene blir så senket ned i borehullet ved hjelp av kabelen og blir så trukket tilbake til overflaten ("logget") gjennom borehullet mens det tas målinger. Lederne i kabelen leverer kraft til sonden fra overflaten og tilveiebringer en rute for elektriske signaler som skal overføres mellom sonden og overflatesystemet. Disse signalene er f.eks. sondestyringssignaler som passerer fra overflatesystemet til sonden, og sondeoperasjonssignaler og data som passerer fra sonden til overflatesystemet.

En skjematisk skisse av et tidligere kjent telemetrisystem for bruk ved logging av borehull, er vist på fig. 1. Det viste systemet omfatter en digital telemetrimodul (DTM) som typisk befinner seg på overflaten, en kabel C, en nedhulls telemetrimodul DTC ved hodet til en sondestreng som innbefatter et antall nedhullssonder T1, T2,... som hver inneholder en respektiv grensesnittenhet IP1, IP2,... gjennom hvilke de er i kommunikasjon med DTC via en første sondebuss FTB. Dette systemet er utformet for å håndtere datastrømmer i motsatte retninger, dvs. fra sondene via de respektive IP'er og FTB, til DTC og så til DTM over kabelen ("oppover") og den motsatte retningen fra DTM til DTC og sondene over den samme bane ("nedover"). Siden hovedformålet med systemet er å tilveiebringe en kommunikasjonsvei fra sondene til overflaten slik at data som er innsamlet av sondene, under bruk kan prosesseres og analyseres på overflaten, idet den anvendte protokoll favoriserer oppoverretningen på bekostning av nedoverretningen for å optimalisere dataflyten fra sondene. Kommunikasjonsveien er splittet i to deler, kabelen C og sondebussen FTB, og driften av disse to er asynkrone i forhold til hverandre. I FTB omfatter oppoverretningen og nedoverretningen begge tofasemodulasjon ved bruk av halvdupleks-systemer eller identisk øyeblikkelig datahastighet og fremkvens synkronisert med en klokke i DTC. Både oppoverforbindelsen og nedoverforbindelsen er halvdupleks. En egnet protokoll for implementering av et slik system er beskrevet i US 5,191,326 og US 5,331,318 hvis innhold herved inkorporeres ved referanse. FTB-signalveien utgjøres typisk av et par koaksialkabler eller en leder i form av et snodd par som løper langs lengden av sondestrengen.

Sondene T1, T2 ... i sondestrengen er typisk en rekke sonder som tar fysiske målinger av den formasjonen som omgir borehullet, f.eks. elektriske, nukleære og akustiske målinger. Sondene er vanligvis forbundet med hverandre for å danne en stiv sondestreng med elektriske ledere som muliggjør data- og kraft-forbindelse mellom eller gjennom sondene. Under bruk må operatøren konfigurere FTB fra overflatesystemet for å indikere antallet noder (dvs. antallet sonder eller verktøy) slik at systemet kan tildele adresser til hver node. Når dette er fastsatt, er det fiksert og må rekonfigureres fullstendig for å endre antallet noder.

Visse borehullssonder finnes vanligvis i form av grupper der et antall lignende (eller identiske) sonder som tar den samme måling, er forbundet med hverandre. En slik løsning blir ofte funnet i seismiske borehullsloggesonder, og eksempler kan finnes i SEISMIC APPLICATIONS, vol. 1, CROSSWELL SEISMOLOGY & REVERSE VSP av Bob A. Hardage, Geophysical Press Ltd., London 1992. På grunn av nødvendigheten av å kople målesondene tett til borehullsveggen i slike tilfeller for å bedre den akustiske deteksjonsevnen, og på grunn av vanskeligheten med å oppnå slik kopling med en meget lang sondestreng, blir det ofte foreslått å forbinde sondene med hverandre med lengder av fleksibel kabel, ofte kalt forankringskabler ("bridles"). Den seismiske avbildnings-gruppen (ASI-sonden til Schlumberger, SST 500-sonden og CGG og andre eksempler på slike "gruppe"- eller "flernivå"-sonder kan finnes i US 5,157,392.

Ett problem i forbindelse med seismiske flernivå-borehullssonder er at den store mengden med registrerte data for hver sonde er større enn hva som kan håndteres av de nåværende kabeltelemetri-systemer. Den sonde som er beskrevet i US 5,157,392 forsøker å overvinne dette problemet ved å tilveiebringe lagring i hver sonde og i en nedhullsmodul som er forbundet til loggekabelen. Under bruk blir et signal sendt fra et overflatesystem til modulen for å instruere aktivering av måleinnretningene i hver sonde for en forutbestemt tid etter at signalet er mottatt. Dette signalet er koordinert med avfyringen av overflatekilden slik at sondene er aktive når signalet ankommer. For å overvinne begrensningene ved telemetrisystemet, er sondene og nedhullsmodulene forsynt med bufferlagre eller minner som lagrer de registrerte signaler. De lagrede signaler blir så telemetrert til overflaten over loggekabelen når sensorene ikke registrerer og når sonden blir beveget i borehullet.

US 5,585,556 beskriver et system for måling under boring for å ta seismiske målinger. For å overvinne begrensningene ved telemetrisystemet, blir signaler registrert nede i hullet når boringen er stoppet, og en overflatekilde blir aktivert og lagret. En viss behandling blir utført på disse signalene, og de behandlede data blir overført til overflaten. Sonden nede i borehullet må hentes opp for å laste ned alle de lagrede signaler. For å virke er systemet beskrevet med synkroniserte klokker i systemene på overflaten og nede i hullet.

US 4,901,289 omhandler et system for innhenting av seismiske data fra et borehull. Systemet omfatter styremodul, sensorer og sensor-inn/ut-enheter.

EP A 137,724 omhandler et brønnloggeverktøy med akustiske sensorer og datalager, hvorfra data kan overføres i et forutbestemt tidsvindu og ved en forutbestemt samplingsfrekvens.

De systemer som er beskrevet ovenfor har visse begrensninger. Det er ikke mulig å samle inn data kontinuerlig, og overflatesystemet må være nært tilknyttet kildeavfyringssystemet. Dette er ofte ikke mulig, spesielt i marine omgivelser. Det er heller ikke mulig med dette systemet å bestemme i ettertid hvilke data som skal telemetreres til overflaten og hvilke som kan forkastes.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer nye fremgangsmåter for registrering av data i loggesystemer i borehull, nye loggesystemer for borehull og nye seismiske loggesonder og systemer for borehull.

En fremgangsmåte for registrering av data i et borehullsloggesystem i henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen, omfatter å registrere data ved mange måleelementer (slik som seismiske sensorer) i et system nede i hullet på en hovedsakelig kontinuerlig måte; å lagre de registrerte data i et lager nede i borehullet; å bestemme et datatidsvindu og en datasamplingsfrekvens; og å kommunisere, fra lageret til overflatesystemet, data som faller inn i det bestemte tidsvindu og som er samplet ved den bestemte samplingsfrekvens.

Tidsstempeldata blir fortrinnsvis tilknyttet de registrerte data i lageret. Tidsstempeldataene kan være generert med en klokke i systemet nede i hullet. I et slikt tilfelle kan et synkroniseringssignal genereres med en klokke i overflatesystemet, synkroniseringssignalet blir sendt til systemet nede i hullet og brukt til å synkronisere klokken i systemet der nede med klokken i overflatesystemet. Klokken i overflatesystemet kan synkroniseres med et tidssignal fra et GPS-system.

Tidsvinduet og samplingsfrekvensen kan kommuniseres til systemet i borehullet i et signal fra overflatesystemet. Alternativt kan tidsvinduet og samplingsfrekvensen bestemmes som reaksjon på et detektert signal.

Det er også hensiktsmessig å sende til overflatesystemet data vedrørende driften av signalkilden som skaper de signaler som avføles nede i borehullet.

Borehullssystemet innbefatter fortrinnsvis en telemetrimodul nede i borehullet og en sensornettmodul, idet de registrerte data blir lagret i sensornettmodulen og dataene blir kommunisert til overflaten via telemetrimodulen nede i hullet.

Det blir spesielt foretrukket å sammenstille nedihullssystemet på overflaten og forbinde det med overflatesystemet og så senke det ned i borehullet. Ved å levere kraft til systemet nede i borehullet, kan data registreres mens nedihullssystemet blir senket ned i borehullet.

Et borehullsloggesystem i henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen, omfatter et overflatesystem; og et nedhullssystem som er forbundet med

overflatesystemet og som innbefatter: en rekke måleelementer; et lager; midler for å føre data fra måleelementene til lageret; og anordninger for å kommunisere data i et forutbestemt tidsvindu og ved en forutbestemt samplingsfrekvens fra lageret til overflatesystemet.

Et seismisk borehullsloggesystem i henhold til et tredje aspekt ved oppfinnelsen, omfatter en overflateenhet; en seismisk nedhullsdetektorgruppe forbundet med overflateenheten og omfattende en styremodul som innbefatter et lager; og en rekke skytler som hver har en sensor, idet skytlene er forbundet med styremodulen og er innrettet for å registrere seismiske signaler og overføre data til styremodulen på en hovedsakelig kontinuerlig måte; hvor styremodulen kommuniserer data til overflatesystemet i et forutbestemt tidsvindu og ved en forutbestemt samplingsfrekvens.

Systemet nede i borehullet er fortrinnsvis koplet til overflatesystemet ved hjelp av en loggekabel som utgjør en kraft- og data-kommunikasjonsvei.

Gruppen nede i borehullet kan videre omfatte en telemetrimodul til hvilken styremodulen er koplet og via hvilken den kommuniserer med overflatesystemet. Gruppen kan videre innbefatte en klokke som leverer tidsdata som skal tilknyttes de seismiske signaler som registreres i styremodul-lageret. Klokken er fortrinnsvis synkronisert med en klokke i overflateenheten ved hjelp av styresignaler sendt fra overflateenheten.

Når systemet videre også innbefatter en seismisk kilde, kan overflateenheten motta tidssignaler som indikerer drift av kilden, idet tidssignalene blir brukt til å bestemme tidsvinduet og samplingsfrekvensen.

En seismisk borehullsloggesonde i henhold til et fjerde aspekt ved oppfinnelsen, omfatter en styremodul som innbefatter et lager; og en rekke skytler som hver innbefatter en sensor og er forbundet med styremodulen slik at når den forsynes med kraft, registrerer den seismiske signaler hovedsakelig kontinuerlig og overfører de registrerte signaler til styremodulen hvor de blir registrert i lageret.

Når lageret er fullt, blir det foretrukket at nye signaler mottatt fra skytlene blir overskrevet på gamle data som allerede befinner seg i lageret. Styremodulen kan også innbefatte en klokke som tilveiebringer tidsdata som skal tilknyttes de registrerte seismiske signaler. Styremodulen innbefatter fortrinnsvis en første styringsenhet som kan tilkoples et overflatesystem, og en annen styringsenhet som styrer operasjonen til skytlene uavhengig av eventuell andre borehullsloggesonder som er koplet til overflateenheten.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk skisse av et telemetrisystem for borehullsbruk; Fig. 2 viser en seismisk borehullsloggesonde utformet ifølge et aspekt ved oppfinnelsen; Fig. 3 viser nettopologien til sonden på fig. 2; Fig. 4 viser mer detaljert den modul som brukes i sonden på fig. 2; Fig. 5 viser mer detaljert den skyttelelektronikk som benyttes i sonden på fig. 2; og Fig. 6 viser detaljer ved nettgrensesnittet til skyttelelektronikken som er vist på fig. 5.

BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med et seismisk borehullslogge-verktøy med flere skytler som vist skjematisk på fig. 2. Sonden omfatter en overflateenhet 100 hvorfra en sondestreng 110 er opphengt i borehullet 120 ved hjelp av konvensjonell loggeheptakabel 130. Forbindelsen mellom kabelen 130 og sondestrengen 110 blir tilveiebrakt ved hjelp av en telemetrimodul nede i borehullet (DTC) 140 som kommuniserer med overflateenheten 100 på den måte som er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1. En sondemodul 150 er tilkoplet undertelemetrimodulen 140. En gruppe sondeskytler 160i, 1602,..., 160n, er koplet til sondemodulen 150, og en gruppeavslutning 180 er anordnet ved den nedre ende av gruppen koplet til den siste skyttel 160n. Hver skyttel 160 omfatter et skytterlegeme 162, en forankringsarm 164 og en treakset geofonpakke 166. Skytlene 160 er forbundet i et arrangement ende mot ende med forankringskabler 168 laget av loggeheptakabel. Antallet skytler i gruppen kan variere fra én til 20 avhengig av behovene. Andre sondeelementer kan også være forbundet med telemetrimodulen 140 nede i borehullet over sondemodulen 150.

Sondemodulen 150 og skytlene 160 definerer et nett hvis topologi er skjematisk vist på fig. 3. Forbindelsene mellom modulen 150 og den første skyttelen 160i og mellom de tilstøtende skytler 160n, 160n+i er til veiebrakt av heptakabel-forbindelser 168. Kablene har åtte elektrisk ledende veier, ledere #1-#7 og armeringen. Modulen 150 innbefatter en styringsmodul 152 som kommuniserer med telemetrisystemet via en grensesnittpakke slik som de som finnes i andre telemetrisystemer fra et borehull til overflaten, og med nettet av skytler 160 nedenfor, og AC- og DC-kraftforsyninger 154,156. Hver skyttel 160 innbefatter en skyttelmodul 162 med kommando- og data-grensesnitt så vel som AC- og DC-kraftforsyninger 164,166. Kommandolinjesignaler CMD er implementert på ledere #2, #3, # 5 og #6 i kabelen ved å bruke T5-modus-transformatorer. Datalinjesignaler DATA blir implementert på lederne #2, #3, #5 og #6 i kabelen ved å bruke T2-modustransformatorer. Ledere #1 og #4 og armeringen blir brukt til kraftforsyning langs nettet. Kommandolinjen er implementert i en kjedekoplet, punkt til punkt utforming med ny tidsinnstilling og gjentakelse i hver skyttel. Datalinjen er implementert i en kjedet punkt til punkt utforming med ny tidsinnstilling og toveis datatransmisjon i hver skyttel.

Bruken av loggekabel som forankringskabler gir et antall fordeler. Loggekabel er hovedsakelig billig og finnes i mengdevis på et brønnsted, noe som betyr at forankringskabler lett kan tas i bruk i henhold til behovene på brannstedet, noe som gir større fleksibilitet i den innbyrdes skyttelavstand. Den innbyrdes skyttelavstand behøver i virkeligheten ikke å være jevn over gruppen. Loggekabel gir dessuten en god elektrisk kraftforsyningsvei over gruppen for å muliggjøre hurti-gere og mer pålitelig drift av skytlene. Bruk av modusomformere eller modus-transformatorer (f.eks. T5 eller T7) på lederne for datakommunikasjon betyr at denne kraften kan leveres uten å ødelegge datakvaliteten eller datahastigheten.

Fig. 4 viser modulen 150 mer detaljert. Modulen er forbundet med sondebussen (FTB) i sondestrengen ved hjelp av en grensesnittpakke IP som virker på hovedsakelig samme måte som den IP som finnes i andre nedhullssonder og utgjør en del av styringsmodulen CM som kommuniserer med telemetrisystemet og sondestrengen for å sende data opp gjennom hullet og motta kommandoer sendt ned fra overflaten.

Modulen 150 innbefatter også en sensornettstyring (SNM, sensor network master) som sender og mottar kommandoer CMD+, CMD- og data DATA+, DATAsignaler til og fra nettet ved å benytte forankringskablene 168 som signalvei. Styringen SNM innbefatter skyttelnett-styringsfunksjoner SNC, en protokoll-behandler PH og sendings/mottakings-funksjoner TX/RX. En AC/DC-kraftforsyning PS1 utgjør en elektrisk kraftkilde for elektronikken i modulen og for skyttelelektronikken og sensorene. En AC/AC-inverter PS2 leverer kraft til motorer som driver skyttelforankringsmekanismen. Et bufferlager MEM er tilveiebrakt for styringsenheten og sensornett-styringsmodulene CM, SNM og en klokke CLK som kan synkroniseres med en klokke i overflateenheten via telemetrisystemet som leverer tidsinformasjon til nettet.

Klokken CLK er implementert som en oscillator i en faselåst sløyfe under styring av en utpekt DSP, og mater ut en VS I-klokke verd i som økes inkrementalt under virkning av oscillatoren.

Skyttelelektronikken er vist mer detaljert på fig. 5 og 6 omfatter to hoved-funksjonsblokker. En inngangsmodul 200 håndterer datainnsamling og styring ved skyttelnivå, mens en ugangsmodul 210 håndterer kommunikasjon med skyttel-nettet.

Som vist på fig. 5 innbefatter skyttelen en sensorpakke 220 med en vibrator 222 og tre geofonakselerometere (GAC) 224x, 224y, 224z orientert i ortogonale retninger, en motor 226 som driver en forankringsarm (ikke vist) og forskjellige andre hjelpefunksjoner, slik som systemkontrollsensorer (f.eks. temperatur) 228a, forankringsarm-kraftsensor 228b, forankringsarm-koplingsposisjonssensor 228c, armposisjonssensor 228d og forankringsmotorstyring 228e.

Utgangen fra hver GAC 224 blir levert til en tilordnet I-A ADC 230x, 230y, 230z som mater ut et digitalt signal til et respektivt filter 232x, 232y, 232z i utgangsmodulen 210. Utgangen fra filtrene 232 blir ført til en skyttelmodul 234 hvorfra signalene blir ført langs nettet til modulen og til overflaten.

Utgangsmodulen 210 innbefatter et nettgrensesnitt 236 som på fig. 6 viser mer detaljert forbindelsene til heptakabelledere #2, #3, #5 og #6 for kommandosignaler (CMD1, CMD2, CMDB1, CMDB2) i T5-modus, og datasignaler (DATAA+, DATAA-, DATAB+, DATAB-) i T2-modus; og til ledere #1, #4, #7 og ARMOR for AC- og DC-kraft til skyttelfunksjonen og motorstyringen (forbindelsene mellom nettgrensesnittet og resten av utgangsmodulen er utelatt for tydelighets skyld på fig. 6).

Utgangsmodulen 210 mottar ikke bare GAC-utgangene, den er også forsynt med en synk/klokke-gjenvinningsfunksjon 238 og en utgang til en testsignal-generator 240 i inngangsmodulen 200. Testsignalgeneratoren 240 kan brukes til å drive vibratoren 222 i sensorpakken 220 eller tilføres, via en bryter 242, GAC-signallinjene som er koplet til forforsterkerne 225. Utgagnsmodulen 210 kommuniserer også med hjelpefunksjonene 228 i inngangsmodulen 200 via en passende A/D-omformer og en inngangsmultiplekser 244.

Under bruk blir sondestrengen montert på overflaten, og hvis mer enn én type sonde er tilstede i strengen, vil en gruppesonde slik som den beskrevet ovenfor, typisk være den sonde som er nærmest bunnen i strengen. Når gruppen er plassert i brønnen, blir et signal sendt fra overflaten for å energisere sonden, idet signalet blir sendt langs gruppen med skytler fra modulen. Ved energisering registrerer hver skyttel seg automatisk i nettet styrt av modulen. Nettverket av skytler kjøres så fullstendig under styring av styremodulen.

Klokken i modulen eller hylsen blir innledningsvis synkronisert med klokken i telemetrisystemet på overflaten via det digitale telemetrisystem, men kjøres uavhengig av denne klokken bortsett fra periodisk resynkronisering.

Når nettet er blitt aktivt, samler det inn data kontinuerlig, idet GACene i hver skyttel registrerer seismiske signaler uten avbrudd. Disse dataene blir tidsstemplet i hver skyttel ved å bruke nettklokken, og blir overført over nettet til hylsen hvor de blir lagret i bufferlageret. Dataene i bufferlageret blir sendt tilbake til overflaten over det digitale telemetrisystem i den rekkefølge hvor de ble mottatt, men uavhengig av innsamlingen av dataene ved hjelp av skytlene. Skulle bufferlageret bli fulgt, overskriver nye innsamlede data de gamle data. På grunn av fremskaffelsen av nettklokken blir det mulig å registrere data kontinuerlig og tidsstemple dataene uten å være avhengig av det digitale telemetrisystem. Innsamlingen av dataene er således forholdsvis uavhengig av ytelsen til telemetrisystemet til overflaten. Overføringen av data til overflaten kan finne sted under styring av det digitale telemetrisystemet med den hastighet som er tilgjengelig uten å ødelegge gruppens evne til å samle inn data ved en optimal hastighet.

Siden sensorene blir aktive ved energisering, er et mulig å bruke dem som nedsenkingsmonitorer når gruppen blir senket ned i borehullet. Sensorene vil detektere signaler som skyldes støy på veien etter hvert som sonden kjøres ned i borehullet. Hvis sensorene på én eller flere skytler slutter å motta signaler, er det en indikasjon på at gruppen har kilt seg fast ved vedkommende sensorer, og nedsenkingen kan stoppes før forankringskablene eller loggekabelen floker seg.

Når den ønskede dybde er nådd, blir skytlene forankret i borehullet under virkning av forankringsarm-mekanismen. Ved å måle forankringsarm-kraften kan den sannsynlige kvaliteten av data som er registrert til enhver gitt tid, evalueres. Hvis forankringskraften er lav, er det mulig at skytlene ikke er i skikkelig kontakt med borehullsveggen og at alle data for denne perioden har en suspekt kvalitet. Forankringsarm-kraften måles i én av et antall hjelpemålinger og operasjoner som kan foretas ved hver skyttel. Disse innbefatter temperaturmålinger, forankringsarm-koplingsposisjonsmåling, armposisjonsmåling, forankringsmotor-drift og vibratordrift. Siden det ikke er nødvendig å ha alle disse hjelpefunksjonene tilgjengelige til enhver tid, blir et mindre antall kanaler gjort tilgjengelige for signalene, typisk tre kanaler selv om andre antall kanaler kan brukes, avhengig av tilgjengelighet. Driften av disse funksjonene er på en multiplekset basis i henhold til mottatte kommandosignaler. Mens seismisk datainnsamling er på en kontinuerlig basis, blir hjelpefunksjoner følgelig utført på en periodisk basis.

Når det er ønskelig å flytte gruppen til en annen posisjon i borehullet, blir et signal sendt fra overflaten til hylsen som så videresender kommandoer til skytlene om å stoppe innsamling av data og frigjøre forankringsarmen for hver skyttel. Hjelpesensorene i hver skyttel muliggjør bekreftelse på at den er frigjort og at gruppen kan flyttes til en annen posisjon hvor skytlene kan låses på plass igjen ved bruk av forankringsarmene. Igjen gjør hjelpesensorer det mulig å bekrefte riktig utplassering av hver skyttel før ny datainnsamling begynner.

Ved start begynner hver sensor i skytlene 160 å samle inn data med en forutbestemt samplingsfrekvens (f.eks. 0,5ms, 1 ms, 2ms, 4ms, osv.), som blir overført til sondehylsen 150 og blir lagret i bufferlageret MEM. Ved begynnelsen av sesjonen blir den innledende klokkeverdi TO låst og sendt til overflateenheten 100. Ved hver FTB-sekundramme etter dette, blir klokkeverdien låst og sendt til overflateenheten sammen med den tilsvarende verdi fra en klokke i DTC (ikke vist) som er synkronisert med en klokke i overflateenheten 100. For en FTB-rammelengde på 16ms, mottar således overflateenheten 100 hvert 32ms et par med verdier som omfatter VSI-klokken t(n) og det tilsvarende DTC-tidsstempel DTS-tidsstempel t(n) (som er relatert til klokkeverdien i overflateenheten 100). Sekvensen er som følger:

1. Start.

2. Lås VSI-klokke og send t(0) til overflaten. (Begynn datainnsamling fra

skytler og lagre dataene i bufferlageret med tilsvarende VSI-klokkeverdi t(n)).

3. Hopp over en FTB-ramme.

4. Lås VSI-klokken og send verdien VSI-klokke t(n) til overflaten sammen

med DTC-slaveklokketidsstempelet, DTS-tidsstempel t(n).

5. Hopp over en FTB-ramme.

6. Lås VSI-klokke og send verdien VSI-klokke t(n) til overflaten med DTC-slaveklokketidsstempelet, DTS-tidsstempelet t(n).

7. Hopp over en FTB-ramme.

8. Osv.

I overflatesystemet 100, blir de siste 256 par med VSI-klokker t(n) og DTS-tidsstempler t(n) akkumulert i lageret.

Når det er ønskelig å innhente sampler av de innsamlede signaler, blir klokken i overflatesystemet 100 låst i henhold til tiden Te for en viss hendelse. Dette kan settes internt i overflatesystemet 100 eller kan utløses av en ekstern hendelse, slik som avfyringskommandoen for en kilde på overflaten eller deteksjon av kildeavfyring. Overflatesystemet omsetter Te fra overflateklokketid (DTS-tid) til VSI-klokketid ved å bruke de lagrede 256 verdiene av VSI-klokken t(n) og DTS-tidsstempelet t(n) og enkel ekstrapolering til Te. Tiden Ts for å påbegynne samling av dataene, blir så beregnet uttrykt ved VSI-klokkeverdien som er i fase med VSI-data/tidsstempel-parene i bufferlageret MEM. DTS-tiden Ts blir beregnet fra ek-strapoleringen og brukt til å generere et kommandosignal i overflatesystemet, som blir sendt til en overflatesensor (om en slik er tilstede) og ned i hullet over telemetrisystemet. Denne kommandoen leverer Ts-verdien til VSI og antallet sampler som skal sendes opp gjennom hullet. Sondehylsen bruker denne kommandoen til å bestemme hvilke data som skal innhentes fra bufferlageret MEM og sendes til telemetrimodulen for kommunikasjon til overflatesystemet 100 over kabelen. Sekvensen er som følger:

1. Lås oveflateklokke for å oppnå Te

2. Omsett Te fra DTS-tid til VSI-klokketid

3. Beregn Ts i VSI-klokketid fra Te

4. Omsett Ts fra VSI-klokketid til DTS-tid og generer kommandosignal

5. Omsett kommandosignal nede i hullet

6. Motta kommandosignal ved telemetrimodul DTC nede i hullet og overfør

til sondehylse over FTB

7. Motta FTB-kommandosignal i sondehylse og bestem VSI-klokketidsverdi

Ts for å starte data som skal hentes fra bufferet og det antall sampler som skal hentes.

8. Hent data og send dem til DTC for kommunikasjon til overflaten over

kabel.

Ved å bruke det systemet som er beskrevet ovenfor, blir det mulig å atskille innsamlingen av data fra overføringen av data til overflaten (ved bruk av VSI-klokken) og å bare overføre til overflaten de data som er nødvendig (ved å korrelere VSI-klokken med overflateklokken). Dette optimaliserer bruken av telemetribåndbredden ved å unngå sending av uønskede data. Selv om samplingsfrekvensen typisk er forutbestemt for skytlene, kan den justeres ved å levere de nødvendige kommandosignaler fra overflaten.

Fordi VSI-klokken løper uavhengig av overflateklokken, er det nødvendig, ved bestemmelse av Te, å avrunde dens verdi til den nærmeste VSI-klokkeverdi. Denne avrundingen varierer fra tilfelle til tilfelle med opp til ett samplingsintervall (typisk 1 ms). Siden mengden er målbar i overflatesystemet, kan den anvendes senere når dataene blir analysert.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet ovenfor i forbindelse med en seismisk gruppesonde, vil man forstå at konseptet kan anvendes på andre sonder, enten i forma av grupper med lignende sensorer eller strenger med forskjellige sensorer og sonder.

Claims (25)

1. Fremgangsmåte for registrering av data i et borehullsloggesystem som omfatter et overflatesystem (100) forbundet med et system nede i borehullet (120) som har flere måleelementer, hvor data registreres ved hvert måleelement på en hovedsakelig kontinuerlig måte og de registrerte data lagres i et lager (MEM) nede i hullet, karakterisert ved: i) å bestemme et datatidsvindu og en datasamplingsfrekvens; og ii) å kommunisere, fra lageret (MEM) til overflatesystemet (100), data som faller innenfor det bestemte tidsvindu og som er samplet ved den bestemte samplingsfrekvens.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å tilordne tidsstempeldata til de registrerte data i lageret (MEM).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor der er en klokke i systemet nede i hullet, idet fremgangsmåten omfatter å generere tidsstempeldata med klokken (CLK) i systemet nede i hullet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor der er en klokke i overflatesystemet (100), idet fremgangsmåten omfatter å generere et synkroniseringssignal i overflatesystemet (100), å sende synkroniseringssignalet til systemet nede i hullet, og å bruke synkroniseringssignalet til å synkronisere klokken (CLK) i systemet nede i hullet (120) med klokken i overflatesystemet (100).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor klokken i overflatesystemet (100) blir synkronisert med et tidssignal fra et GPS-system.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, omfattende å kommunisere det bestemte tidsvindu og samplingsfrekvensen til systemet nede i hullet (120) i et signal fra overflatesystemet (100).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, omfattende å bestemme tidsvinduet og samplingsfrekvensen som reaksjon på en detektert hendelse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å operere en signalkilde til å generere signaler detektert av måleelementene i systemet nede i hullet (120), og å sende data vedrørende driften av signalkilden til overflaten.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor systemet nede i borehullet (120) innbefatter en telemetrimodul og en sensornettmodul, idet fremgangsmåten omfatter å lagre de registrerte data i sensornettmodulen og kommunisere dataene til overflaten via telemetrimodulen nede i hullet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor systemet nede i hullet (120) blir montert og koplet til overflatesystemet (100) og så senket ned i borehullet (120), idet fremgangsmåten omfatter å levere kraft til systemet nede i borehullet (120) og å registrere data etter hvert som systemet blir senket ned i borehullet (120).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å utføre hjelpeoperasjoner ved måleelementene på en ikke-kontinuerlig basis, og å kommunisere data ved-rørende hjelpefunksjonene mellom overflatesystemet (100) og systemet nede i borehullet (120) på en ikke-kontinuerlig basis.

12. Borehullsloggesystem omfattende et overflatesystem, et nedhullssystem tilkoplet overflatesystemet (100), en rekke måleelementer, et lager og en anordning for å overføre data fra måleelementene til lageret (MEM), karakterisert ved at det omfatter en anordning for å kommunisere data i et forutbestemt tidsvindu og ved en forutbestemt samplingsfrekvens fra lageret (MEM) til overflatesystemet (100).

13. Seismisk borehullsloggesystem, omfattende: i) en overflateenhet; ii) en seismisk detektorgruppe nede i hullet (120) koplet til overflateenheten; iii) en styremodul (150) innbefattende et lager (MEM); og iv) en rekke skytler (160) som hver har en sensor, idet skytlene er forbundet med styremodulen (150) og er innrettet for å registrere seismiske signaler og sende data til styremodulen på en hovedsakelig kontinuerlig måte; karakterisert ved at styremodulen (150) kommuniserer data til overflatesystemet (100) i et forutbestemt tidsvindu og ved en forutbestemt samplingsfrekvens.

14. System ifølge krav 13, hvor systemet nede i borehullet (120) er koplet til overflatesystemet (100) ved hjelp av en loggekabel (130) som utgjør en kraft- og datakommunikasjonsvei.

15. System ifølge krav 13, hvor gruppen nede i hullet (120) videre omfatter en telemetrimodul til hvilken styremodulen (150) er koplet og via hvilken den kommuniserer med overflatesystemet (100).

16. System ifølge krav 13, hvor den seismiske detektorgruppen nede i borehullet (120) innbefatter en klokke (CLK) som leverer tidsdata som skal tilordnes seismiske signaler registrert i styremodullageret (MEM).

17. System ifølge krav 16, hvor klokken (CLK) er synkronisert med en klokke i overflateenheten ved hjelp av styresignaler sendt fra overflateenheten.

18. System ifølge krav 13, videre omfattende en seismisk kilde, hvor overflateenheten mottar tidssignaler som indikerer drift av kilden, idet tidssignalene blir brukt til å bestemme tidsvinduet og samplingsfrekvensen.

19. System ifølge krav 13, hvor hver skyttel (160) innbefatter funksjonelle hjelpeelementer som opererer på en ikke-kontinuerlig basis, og hvor data vedrørende driften av de funksjonelle hjelpeelementene føres mellom overflateenheten (100) og skytlene (160) på en ikke-kontinuerlig måte.

20. System ifølge krav 19, hvor et antall kanaler er tilgjengelig for kommunikasjon av dataene vedrørende operasjonen til de funksjonelle hjelpeelementer, idet antallet kanaler er mindre enn antallet funksjonelle hjelpeelementer, og hvor dataene blir overført over kanalene via et multiplekser-arrangement.

21. System ifølge krav 13, hvor i) styremodulen (150) innbefatter en uavhengig klokke (CLK) for å levere et tidsstempel nede i borehullet (120); og ii) skytlene (160) er innrettet slik at når den forsynes med kraft, registrerer den de seismiske signaler hovedsakelig kontinuerlig og sender de registrerte signalene til styremodulen (150) hvor de blir registrert i lageret; hvor iii) styremodulen er anordnet slik at når lageret (MEM) er fullt, blir nye signaler som mottas fra skytlene, overskrevet på gamle data som allerede er i lageret.

22. System ifølge krav 21, hvor styremodulklokken (CLK) er i stand til å motta et synkroniseringssignal fra en klokke i et overflatesystem, hvor klokken i overflatesystemet (100) videre blir synkronisert med et tidssignal fra et GPS-system.

23. System ifølge krav 22, hvor styremodulen (150) også innbefatter en klokke som leverer tidsdata som skal tilknyttes de registrerte seismiske signaler.

24. System ifølge krav 23, hvor styremodulen (150) innbefatter en første styringsenhet som kan forbindes med et overflatesystem, og en annen styringsenhet som styrer driften av skytlene uavhengig av eventuelle andre borehullsloggesonder som er koplet til overflateenheten.

25. System ifølge krav 21, hvor hver skyttel (160) innbefatter funksjonelle hjelpeelementer som operer på en ikke-kontinuerlig basis og for hvilken data passerer mellom styringsenheten og skytlene på en ikke-kontinuerlig basis.