NO332277B1 - Fremgangsmate for a sende nedihulls video opp langs en standardkabel ved a benytte digitale datakompresjonsteknikker - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet et nedhulls videosystem som er egnet for bruk med en standard overføringslinje uten at det er nødvendig med koaksial- eller fiberoptisk kabel. Et videokamera nede i hullet overfører et digitalisert videosignal som kan multiplekses med orienterings-, lyd- og andre telemetridata. På overflaten blir en forbedret video fremvist samtidig med behandlet lyd for å gi en operatør en bedre forståelse av tilstandene nede i hullet, l tillegg er det tilveiebrakt flere modi, innbefattende en "dataskur"-modus for å tilveiebringe fullbevegelsesvideo med høy oppløsning, for derved å omgå de alvorlige båndbreddebegrensninger ved vanlige elektriske overføringslinjer.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt nedhulls videosystemer. Mer spesielt angår foreliggende oppfinnelse et nedhulls videosystem ved bruk av elektriske standardoverføringslinjer til å overføre video. Spesielt angår den foreliggende oppfinnelse et nedhulls videosystem og en fremgangsmåte for bruk av elektriske standardoverføringslinjer til å sende video og annen nedhulls informasjon til overflaten for å få en forbedret videoavbildning av tilstander nede i borehullet.

Det moderne samfunn er avhengig av billig og kontinuerlig produksjon av hydrokarboner. På bakgrunn av en begrenset hydrokarbonforsyning i verden, er det nødvendig, for å holde energikostnadene lave, med en kontinuerlig forbedring av brønnboringsteknologien. Dette behovet for forbedret geologisk formasjons-evaluering og hydrokarbonutvinning krever en stor informasjonsmengde ved-rørende parametere og tilstander nede i borehullet. Slik informasjon omfatter typisk karakteristikker ved de grunnformasjoner som gjennomtrenges av borehullet, i tillegg til data vedrørende størrelsen og formen på selve borehullet. Innsamlingen av informasjon vedrørende tilstander nede i borehullet blir vanligvis kalt logging. Logging har vært kjent på området i mange år som en teknikk for å tilveiebringe informasjon vedrørende den spesielle grunnformasjon som bores og kan utføres ved hjelp av mange fremgangsmåter. Ved konvensjonell kabellogging av en oljebrønn blir et instrument eller en sonde senket ned i borehullet etter at en del av eller hele brønnen er blitt boret, og blir brukt til å bestemme visse karakteristikker ved de formasjoner som gjennomskjæres av borehullet. Forskjellige sensorer er blitt brukt til å bestemme spesielle karakteristikker ved formasjonen, omfattende nukleære sensorer, akustiske sensorer, elektriske sensorer og videokamera. Sonder er typisk konstruert som en hermetisk forseglet stålsylinder som rommer sensorene, og som henger ved enden av en lang kabel. Kabelen gir mekanisk understøttelse av sonden, og tilveiebringer også en elektrisk forbindelse mellom sensorene og tilknyttet instrumentering inne i sonden, og elektrisk utstyr som er anbrakt på overflaten. Vanligvis leverer kabelen energi for drift av sonden og blir brukt som en elektrisk leder til å sende informasjonssignaler fra sonden til overflaten, og styresignaler fra overflaten til sonden. I samsvar med konvensjonelle teknikker blir forskjellige parametere ved grunnformasjonene målt og korrelert med sondens posisjon i borehullet, etterhvert som sonden trekkes oppover gjennom borehullet.

Under boring og produksjon kan en lang rekke tilstander nede i hullet hindre eller utelukke utvinning av hydrokarboner fra en brønnboring. Fig. 1 illustrerer en hypotetisk brønnboring 100 og fem forskjellige nivåer 110, 120, 130, 140, 150 i brønnboringen. En forskjellig tilstand finnes ved hvert av disse nivåene. Gasslekkasje inn i brønnboringen ved nivå A 110, ingenting kommer inn i brønn-boringen ved nivå B 120, olje lekker inn i brønnboringen ved nivå C 130, vann lekker inn i brønnboringen ved nivå D 140, og en gjenstand 155 opptar bunn-nivået E 150 i brønnboringen 100. Gjenstanden 155 kan f.eks. være en utstyrsdel som feilaktig er blitt sluppet ned i brønnboringen eller som er brukket av.

Som vanlige fagfolk på området vil forstå, blir en spesiell hydrokarbonstrøm, slik som olje, vanligvis søkt fra en spesiell brønnboring. Derfor er vannlekkasjen

ved nivå D 140 og gasslekkasjen ved nivå A 110 ikke ønskelige og bør begrenses eller minimaliseres, om mulig. Hvis den nøyaktige dybde og beskaffenheten av en gass- eller vannlekkasje kan finnes, kan kjente korrigerende forholdsregler stanse lekkasjene, og derfor er det meget viktig å kjenne dybden og beskaffenheten av en lekkasje. For hindringer og tapte gjenstander 155 i brønnboringen, kan kjente "fiskeverktøy" og teknikker vanligvis fjerne gjenstanden 155 fra borehullet hvis gjenstanden kan ses. Hvis gjenstanden 155 skulle bli etterlatt i brønnboringen, ville boring og operasjoner nede i hullet kompliseres og den eneste valgmulighet kan være å forlate brønnen. På grunn av de uhyre høye kostnadene ved å bore en brønn 100, er det meget fordelaktig å fjerne gjenstanden 155 fra borehullet.

Nedhulls videosystemer har vist seg nyttige til å lokalisere og identifisere de problemer som er skissert på fig. 1, i tillegg til andre. F.eks. kan videokamera-systemet detektere turbulens frembrakt av en lekkasje og kan identifisere forskjellige fluider som lekker inn i brønnboringen. Partikkelformet stoff som strømmer ut gjennom et hull kan detekteres. Hindringer i borehullet kan ses. Formasjons-sprekker og deres orienteringer kan detekteres sammen med skadede, avdelte eller sammenfalte rørledninger og foringsrør. Korrosjonsundersøkelser kan også utføres. Andre årsaker til produksjonstap, slik som sandbroer eller feilfunksjone-rende strømningsreguleringer slik som ventiler, kan identifiseres ved hjelp av video nede i borehullet. Fig. 2 viser et slikt nedhulls videosystem som omfatter en instrumentsonde. Det er vist et brønnloggingssystem 200 som omfatter et borehull eller en brønn-boring 210 og en brønninstrumentsonde 220 som henger i en bærekabel 230. Bærekabelen 230 er festet til en roterbar heiseanordning 235, en overflate-regulator 240 inne i et hus 245 og en transportbar plattform 248. Bærekabelen 230 må være i stand til å strekke seg gjennom en trykkpakkboks 250, smøremiddel-stigerør 252 og en hovedventil 255 som alle er en del av et brønnhode 260. Fig. 3 illustrerer en brønninstrumentsonde 220 og en tilfestet bærekabel 230 i en brønnboring 210. Det er også vist et kabelhode 240, et kamerahode 250, et lyshode 260 og ben 270 som fester lyshodet 260 til kamerahodet 250. Instrumentsonden 220 inneholder det fjerntliggende videokamera og annet elektrisk utstyr, og er forbundet med overflaten ved hjelp av en elektrisk instrumentkabel 230 for derved å muliggjøre overføring av elektrisk kraft til videokameraet og kommunisere data fra videokameraet til overflateutstyret.

Borehullet 210 har ofte en diameter på omkring 21,5 cm (8,5 tommer), men mange brønner har en forholdsvis liten diameter i størrelsesorden 4,5 cm (1,75 tommer). Følgelig er instrumentsonden og dens kabel som er utformet for bruk i en slik brønn, begrenset med hensyn til deres respektive diametre. Dette kan føre til praktiske problemer når det dreier seg om en brønn med høyt trykk. Den brønnen som er vist på fig. 2, er derfor lukket for å hindre ukontrollert utslipp av brønnfluider under høyt trykk. For å innføre et nedhulls videoinstrument i en slik brønn, må videoinstrumentet presses inn i brønnen gjennom hetten. Som kjent på området er små instrumenter lettere å innføre i omgivelser med høyt trykk fordi de oppviser mindre overflateareal som høytrykksfluidene i brønnen kan virke mot. Små differanser i diameterne til nedhulls instrumentkabler kan således ha en uhyre stor virkning på lettheten og omkostningene ved å innføre kabelen og et tilfestet instrument i brønnen. Overføringsledninger med liten diameter har imidlertid vanligvis alvorlige båndbreddebegrensninger. Tidligere er det derfor forsøkt å oppnå tilstrekkelig båndbredde mellom nedhullskameraet og videomonitoren på overflaten ved å anvende koaksialkabel eller fiberoptisk kabel. Hver av disse løsningene er imidlertid beheftet med alvorlige ulemper.

Én ulempe ved koaksialkabel til videooverføring er nødvendigheten av en progressivt større koaksialkabel for lengre brønnboringer. Fordi minimaliseringen

av kabeldimensjonen blir sterkt foretrukket, er tykke koaksialkabler ikke en ideell løsning for nedhulls videooverføring. Og selv om fiberoptiske overføringslinjer har en tilstrekkelig liten diameter, er de meget kostbare og har en tendens til å brekke under de alvorlige påkjenninger nede i borehullet. Ideelt vil hverken koaksialkabler eller fiberoptiske overføringslinjer være nødvendig. I stedet kan de standard elektriske overføringslinjer benyttes til å oppnå tilfredsstillende video ved et sted på overflaten. Fig. 4 illustrerer en standard elektrisk overførings- og bæreledning som brukes til og er forbundet med en brønninstrumentsonde 220. En slik standard elektrisk overføringslinje har konvensjonelt en bredde på 0,55 cm. Overførings-linjen 400 omfatter en kobberleder 410 ved midten av en isolasjon 420 og første og andre armerte lag 430, 440 av armeringstråder viklet i spiralform omkring den ytre isolasjonskappe i motsatte retninger. Tidligere kjente elektriske overførings-linjer slik som den som er vist, har passende diameterprofiler, men mangler den båndbredde som er nødvendig for videooverføring. Fortrinnsvis er dataover-føringshastigheten til disse linjene omkring 34 kilobyte pr. sekund, mens hastigheter på 200 kilobyte pr. sekund vil kunne oppnås i nærmeste fremtid. Likevel er dette uhyre langsomt på bakgrunn av det faktum at ett minutt med nedhulls video kan oppta lagringsplass på 50 megabyte. Fig. 5 illustrerer et tidligere kjent videooverføringssystem. Jordoverflaten 550 deler systemet i både undergrunnskomponenter 500 og overflatekomponenter 560.1 undergrunnen er det innbefattet et nedhulls videokamera 510 og analoge kabeloverføringskretser 520. En overføringslinje 525 fører data fra de analoge kabeloverføringskretser 520 til analoge kabelmottakerkretser 530. En TV-monitor 540 er forbundet med de analoge kabelmottakerkretser 530 og fremviser den video som er mottatt nede fra hullet. Hittil er analoge anordninger blitt brukt fordi analog overføring var den mest effektive måte å overføre video opp gjennom hullet på.

Det er derfor nødvendig med et nedhulls videosystem som kan bruke den vanlige elektriske overføringslinje til videokommunikasjon med overflatekomponenter uten at det nødvendig med koaksiale eller fiberoptiske overførings-linjer. Ideelt ville denne oppfinnelsen tilveiebringe en lett tolkbar indikasjon på tilstandene nede brønnen. En slik oppfinnelse kan fortrinnsvis implementeres med bare minimalt med ytterligere utstyr nede i hullet.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt et nedhulls videosystem som innbefatter et videokamera i stand til å generere et digitalt signal som er representativt for bilder nede i hullet, en overføringslinje koplet til videokameraet for å føre det digitaliserte signal, og en digital videokompressor for å eliminere redundante eller overflødige data som befinner seg i det digitaliserte signal. Fortrinnsvis kan dette systemet bruke en standard elektrisk overføringslinje. Den foretrukne utførelsesform innbefatter også en orienteringssensor innrettet for å generere et datasignal som inneholder orienteringsinformasjon, en nedhulls lydsensor for å generere et datasignal som inneholder lydinformasjon, og andre nedhulls telemetrisensorer som på konvensjonell måte er innbefattet ved kabellogging, idet disse konvensjonelle telemetrisensorene genererer andre datasignaler som er representative for tilstander nede i hullet. Alle disse datasignalene blir fortrinnsvis multiplekset sammen og sendt opp langs borehullet. Etter demultipleksing blir det digitaliserte videosignal behandlet ved hjelp av flankedeteksjon, kontrastforbedring innbefattende farge, og andre bildebehandlingsteknikker for å understreke visse trekk. Orienteringsinformasjon blir fortrinnsvis brukt til kontinuerlig å rotere videobildet slik at det opprettholder et konstant perspektiv. Lydinformasjon, hvis den overføres opp gjennom hullet, blir kringkastet fra en høyttaler og kan analogt med videodata, behandles for å fremheve visse lyder som eksisterer nede i borehullet. Vanligvis blir lydene generert kontinuerlig fra høyttaleren uten avbrudd slik at en operatør på overflaten blir kontinuerlig forsynt med en indikasjon på lydene og tilsvarende tilstander nede i hullet.

Den foretrukne utførelsesform innbefatter også flere modi. I en første modus kan overflateregulatorer som er tilgjengelige for en operatør, manipuleres for å etablere en optimal balanse mellom kompresjonsforhold, rammehastighet og bildestørrelse. En annen modus, referert til som en "dataskur"-modus, tilveiebringer en operatør på overflaten med en kort "dataskur" med video og lyd av høy kvalitet. Denne modus kan brukes når det er spesielt viktig å oppnå den mest nøyaktige avbildning av tilstandene nede i borehullet.

Foreliggende oppfinnelse angår også en fremgangsmåte for å overføre nedhulls videodata til overflaten ved å bruke standard elektriske overføringslinjer. Fremgangsmåten omfatter de trinn å omfatter de trinn å posisjonere en video-deteksjonsanordning nede i borehullet; å generere et første digitalisert signal som svarer til videoen; å komprimere de digitaliserte signaler ved hjelp av en bildetapsteknikk; å overføre det digitaliserte og komprimerte signal opp langs borehullet; å motta det digitaliserte og komprimerte signal på overflaten; og å dekomprimere det digitaliserte og komprimerte signal på overflaten for å gi et annet digitalisert signal.

Foreliggende oppfinnelse omfatter følgelig en kombinasjon av trekk og for-deler som gjør det mulig å overvinne forskjellige problemer ved tidligere kjente anordninger. De forskjellige karakteristikker som er beskrevet ovenfor, samt andre trekk, vil lett kunne oppdages av fagfolk på området ved å lese følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, og under henvisning til de vedføyde tegninger.

For en mer detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, skal det nå vises til de vedføyde tegninger, hvor: fig. 1 illustrerer et hypotetisk borehull;

fig. 2 illustrerer et nedhulls videosystem;

fig. 3 illustrerer et nedhulls videobrønninstrument;

fig. 4 illustrerer en standard elektrisk overføringslinje;

fig. 5 illustrerer et nedhulls analogt videosystem;

fig. 6A er et blokkskjema over en utførelsesform av undergrunns-komponentene ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 6B er et blokkskjema over en utførelsesform av komponentene på overflaten i henhold til foreliggende oppfinnelse;

fig. 7 er et flytskjema over "dataskur"-modusen; og

fig. 8 er et eksempel på en bølgeform som brukes ved wavelet- eller (små-) bølgekompresjon.

Det vises nå til fig. 6A og 6B hvor den foretrukne utførelsesform omfatter en undergrunnsdel 600 og en overflatedel 660. Undergrunnsdelen 600 som er vist på fig. 6A, innbefatter et nedhulls videokamera 610, en nedhulls mikrofon 612 og en nedhulls sondeorienteringssensor 614, idet hver av disse er koplet til en respektiv analog/digital-omformer (ADC) 620, 622, 624. Selv om ADC 620 er vist atskilt fra videokameraet 610, kan det nedhulls videokamera 610 og ADC 620 være integrert med hverandre slik at det nedhulls videokamera 610 genererer et digitalisert signal langs linjen 621. Likeledes kan andre analoge komponenter være kombinert med en ADC eller lignende. En mikroprosessor 630 er tilkoplet hver analog/digital-omformer 620, 622, 624. Mikroprosessoren 630 er også tilkoplet et tilhørende lager 635, nedhulls telemetrisensorer 616 og en kabelmodem-sender/mottaker 655 via en demultiplekser 652. Videokompresjonsbrikken 640, audiokompresjonsbrikken 642 og den digitale multiplekser 650 er forbundet med mikroprosessoren 630. Den digitale multiplekser 650 er også tilkoplet kabelmodemet 655. Kabelmodemet 655 virker som en kombinert sender/mottaker og er via den elektriske linje 661 forbundet med utstyr i overflatedelen 660. Kabelen 661 kan være en overføringslinje av enhver passende type, men den er spesielt tenkt som en standard elektrisk bærekabel for kabelomgivelser som vist på fig. 4.

Fig. 6B illustrerer overflatekomponentene 660 ifølge foreliggende oppfinnelse. Det er vist en kabelmodem-sender/mottaker 662 koplet til den elektriske linje 661, en digital multiplekser 665, en videodekompresjonsbrikke 670 og en lyd-behandlingsbrikke 672. Det er også vist en mikroprosessor 680 som innbefatter en bildebehandlingsseksjon 686 og en bilderotasjonsseksjon 688. Tilkoplet mikroprosessoren 680 er et tilhørende lager 682. Mikroprosessoren 680 er koplet til en videomonitor 694 gjennom en digital/analog-omformer (DAC) 690. Lyd-behandlingsbrikken 672 er forbundet med en høyttaler 695 gjennom DAC 692. Det er også vist styrekretser og en multiplekser 667 på overflaten innrettet for å gjøre det mulig for en operatør 699 å justere forskjellige parametere ved under-grunnskomponentene 600.

Det vises nå til både fig. 6A og 6B hvor elementene 610, 612 og 614 hver samler inn informasjon vedrørende tilstander nede i hullet. Videokameraet 610 registrerer videobildedata, mens mikrofonen 612 detekterer lyder og omformer dem til elektriske signaler. Uttrykket "lyd" slik det brukes her, refererer til akustiske frekvenser som er forskjellige fra de som vanligvis brukes i forbindelse med akustiske loggeanordninger, idet "lyd"-frekvensene kan oppfattes av det menneskelige øre. Den nedhulls orienteringssensor 614 registrerer asimut og avviket fra senit for videokameraet 610. Etter digitalisering ved hjelp av den tilsvarende ADC 620, 622 eller 624 blir informasjonen fra sensorene 610, 612 og 614 sendt til en mikroprosessor 630. Nedhulls telemetrisensorer 616 sender også digitaliserte data til mikroprosessoren 630. På dette tidspunkt kan den mottatte informasjon lagres ved hjelp av mikroprosessoren 630 i ukomprimert form i lageret 635. Alternativt kan mikroprosessoren 630 lagre videodata og lyddata i lageret 635 etter passende kompresjon. Hvis videobildene blir komprimert før de lagres i lageret 635, vil de vanligvis være komprimert ved et lavere kompresjonsforhold enn det som brukes ved den umiddelbare overføring av bildene til overflaten. Dette muliggjør senere en mer nøyaktig undersøkelse av videoen nede i hullet, om nødvendig. I alle fall overfører mikroprosessoren 630 når den sender orienteringsdataene og tele-metrisensordataene direkte til multiplekseren 650 via linje 649, videodataene til videokompresjonsbrikken 640 via linje 641, og sender lyddata til audiokompresjonsbrikken 642 via linje 643. Videokompresjonsbrikken 640 tilveiebringer så et komprimert videosignal til multiplekser 650, og audiokompresjonsbrikken 642 tilveiebringer et komprimert audiosignal til multiplekseren 650. Multiplekseren 650 forsyner så kabelmodemet 655 med et multiplekset signal som innbefatter video-, lyd-, orienteringsinformasjon og andre data fra sensorene 616 som indikerer karakteristikker nede i borehullet. Alternativt kan video- og audio-signalene kombineres før kompresjon. Kabelmodemet 655 overfører dette digitaliserte informasjonssignalet som innbefatter videodata, langs kabelen 661 til overflatekomponentene 660.

Forut for foreliggende oppfinnelse ble videosignaler sendt fra video-kameraer nede i borehullet ved hjelp av analoge signaler, som vist på fig. 5. Analoge signaler ble brukt fordi overføringen av et analogt videosignal opptok mindre båndbredde enn dets ukomprimerte digitale motstykke. Foreliggende oppfinnelse anvender derimot en videokompresjonsbrikke 640 til å lette digital overføring. Videodekompresjonsbrikken 670 kan være en analog ADV-brikke 601. Fortrinnsvis benytter kompresjonsbrikken 640 en digital kompresjonsprotokoll som benytter "små" bølgeteori. Likevel, som fagfolk på området ville forstå, kan MPEG og andre typer kompresjonsteknikker også anvendes. Videosignalet blir dekomprimert på overflaten ved hjelp av videodekompresjonsbrikken 670.

Wavelet- eller småbølgekompresjonsteknikken er en kompresjonstaps-teknikk. Det innebærer valg av en spesiell småbølgeform basert på det signal som analyseres. Fig. 8 viser en mulig småbølgeform som kan velges. Riktig skalering (dvs. strekking eller krymping) og tidsforskyvning av småbølgeformen tilnærmes en del av overføringssignalet. En koeffisient indikerer hvor bra den manipulerte småbølgeform svarer til orienteringssignalet. Gjentatt valg av småbølgeformer, skalering og tidsforskyvning gir en rekke småbølger som er tilnærmet lik over-føringssignalet. Serien med småbølger blir så komprimert ved egnet matematisk transformasjon. Denne transformasjonen gir en gruppe energikoeffisienter. Utelatelse av matematiske koeffisienter med liten eller ingen energi, som er vanlig for kompresjonstapsteknikker, hindrer overføring av redundante eller overflødige data. Kompresjonsforholdet varierer i samsvar med det antall koeffisienter som er utelatt etter transformering og før overføring. Jo mer betydelig utelatelsen er, jo høyere blir kompresjonsforholdet, og jo lavere blir den rekonstruerte bildekvalitet.

Som forklart ovenfor har tidligere forsøk på å bruke kabeloverføringslinjen som bærer for et videooverføringssignal, sviktet på grunn av alvorlige båndbreddebegrensninger. Disse begrensningene blir forverret fordi det foretrekkes å sende ytterligere informasjon som indikerer tilstander nede i borehullet, sammen med videodataene. Selv om denne komplikasjonen ikke løses fullstendig ved foreliggende oppfinnelse, benytter foreliggende oppfinnelse disse andre informasjonssignaler til å skape en synergisk videopresentasjon for forenklet betraktning av videoen, som forklart nedenfor. På bakgrunn av disse båndbreddebegrensningene må likevel visse kompromisser gjøres av en operatør 699, i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Et begrensende kriterium er f.eks. den rammer-pr.-sekund- eller sekunder-pr.-ramme-hastigheten ved hvilken informasjon blir overført fra borehullet. F.eks. kan et begrensende kriterium være den bilder-pr.-sekund- eller sekunder-pr.-bildehastighet ved hvilken informasjon blir overført fra borehullet. Over tid krever en langsommere videobildehastighet overføring av færre data opp langs hullet enn en hurtigere videobildehastighet, men den video som mottas på overflaten blir progressivt mer rykkvis etterhvert som videobildehastigheten blir langsommere. En bildehastighet på 30 bilder pr. sekund er standard på de fleste fjernsynsskjermer, mens en hastighet på 24,9 bilder pr. sekund er vanlig på kino. Over-føringshastigheter så lave som tyve (-20-) bilder pr. sekund kan ikke skjelnes av det menneskelige øye fra den fullbevegelsesvideo som ses på fjernsyn eller på kino. Femten bilder pr. sekund er en aksepterbar hastighet for en menneskelig observatør, og omfatter en minimal grad av rykkevirkning. Ved å bruke tidligere kjente teknikker vil de bilder som fremvises på overflaten endre seg med en hastighet på omkring 1 bilde for hvert 9. sekund.

Et annet kriterium som er viktig ved nedhulls videooverføring, er kompresjonsforholdet. Et kompresjonsforhold lik 1:1 indikerer at ingen kompresjon har funnet sted og at all informasjon i videosignalet blir overført opp langs hullet. Progressivt høyere kompresjonsforhold krever overføring av færre data, men med en tilsvarende degradering av videobildekvaliteten. En minimal videokompresjon resulterer likevel i et bilde som ikke innbefatter noen merkbar forskjell fra et ukomprimert videobilde. For småbølgeteknologi kan et kompresjonsforhold på 30:1 ikke skjelnes fra et ukomprimert signal av det menneskelige øye, mens et kompresjonsforhold på 60:1 medfører en minimal forringelse av videosignalet.

Et annet kriterium som påvirker den datamengde som må sendes opp langs hullet, er bildestørrelsen. Jo større bildestørrelsen er (dvs. jo større antall piksler er), jo mer informasjon er nødvendig pr. videobilde. Derfor kan en mindre bildestørrelse benyttes til å minimalisere den datamengde som er nødvendig å overføre opp langs hullet, men det begrenser betraktningsområdet. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer overflatestyringer 698 som tillater en observatør på overflaten å justere bildehastighet, kompresjonsforhold og bildestørrelse for derved å justere den video som fremvises på videomonitoren 694. Styringene 698 genererer datasignaler som blir overført til multiplekseren 667 og kabelmodemet 662. Etter overføring og mottakelse nede i hullet av modemet 655 og demulti-plekseren 652, utfører mikroprosessoren 630 de ønskede justeringer.

Den optimale balansering av disse kriterier avhenger delvis av den hastighet med hvilken videokameraet blir senket ned i borehullet. Som vanlige fagfolk på området vil forstå, gjør en raskere nedsenkningshastighet det vanskeligere å gjenkjenne og identifisere problemer nede i hullet. Én måte å løse dette på, er f.eks. å bruke et høyt datakompresjonsforhold slik som 100:1 eller høyere, for derved å gjøre det mulig for en operatør å oppfatte grovt hva som skjer nede i hullet, inntil et interessant område blir sett eller antydet på annen måte. Ved det tidspunkt kan en operatør gjenspore banen over en viss avstand, senke nedsenkningshastigheten for det nedhulls videokamera og øke videobildets oppløsning etter ønske.

Etter at kabelmodemet 662 mottar det multipleksede signal, sender det signalet til en digital demultiplekser 665 som atskiller det i dets komponentdeler. Lyddata blir ført til lyd prosessoren 672. Videodata blir levert til videodekomprime-ringsbrikken 670 og deretter til prosessoren 680. Sondeorienterings- og andre telemetridata blir ført direkte til prosessoren 680. Etter respektiv behandling 672, 686, 688 og transformering 692, 690 til en analog form, genererer høyttaleren 695 lyder som indikerer tilstander nede i hullet, og videomonitoren 694 fremviser de rekonstruerte videobilder.

Et spesielt nyttig telemetrisignal for foreliggende oppfinnelse, er en nedhulls sondeorienteringssensor 614 som indikerer asimut og avviket fra senit for borehullet. Slik informasjon kan fremvises på videomonitoren 694, men blir fortrinnsvis tilført mikroprosessoren 680 slik at den kan utføre bilderotasjon 688 før videosignalet blir fremvist på videomonitoren 694. Denne informasjonen kan videre fremvises på videomonitoren 694 eller lignende for å hjelpe en seer eller over-flateoperatør til å analysere helningen og orienteringen av borehullet.

Nedhulls telemetrisensorer 616 kan være forskjellige velkjente bore- og posisjonssensorer, og informasjon fra disse kan registreres for å skape bore-logger, som kjent på området. I tillegg kan signaler fra de nedhulls telemetrisensorer 616 brukes av mikroprosessoren 680 i dens bildebehandlingsdel 686. Bildebehandlingsdelen 686 i mikroprosessoren 680 tilpasser og manipulerer videosignalet for å forenkle betraktning av en observatør på overflaten. Ved å integrere informasjon fra nedhulls telemetrisensorer 616 i bildebehandlingsdelen av mikroprosessoren 680, kan spesielle aspekter eller bilder ved videoen frem-heves og derved gjøres tydelige for å observatøren på overflaten. F.eks. kan kantdeteksjon, kontrastfremhevning med farger, og andre videoteknikker benyttes til å frembringe et klarere, lettere forståelig videosignal for en observatør 699. Mikroprosessoren 680 kan også programmeres for å gjenkjenne og fremheve spesielle former eller bilder. Videoen nede i borehullet i henhold til foreliggende oppfinnelse, vil således bli utnyttet mer effektivt fordi informasjonssignaler fra telemetrisensorene 616 nede i borehullet ikke ganske enkelt blir anbrakt på en logg, men vil i stedet også bli anbrakt på videoskjermen for umiddelbar og forenklet tolkning. Alternativt kan videodataene fremvises på nytt ved matematisk å projisere dataene, slik som ved teksturkartlegning av en overflate, slik som et plan eller en sylinder. Denne bildebehandlingsløsningen krever fortrinnsvis ikke noen ytterligere båndbredde eller ytterligere utstyr nede i borehullet. I tillegg blir bildebehandlingen 686 forenklet fordi informasjonen blir overført langs kabelen 661 fra komponentene 600 nede i borehullet i et digitalt format.

Videre registrerer mikrofonen 612 nede i hullet lyder. Fordi lydinformasjon fra borehullet opptar betydelig mindre båndbredde enn videoinformasjon, er det mulig å presentere lyder fra borehullet i sanntid for en overflateobservatør. Over-våkning i sanntid av lyder nede i hullet bidrar til å løse mange av de problemer som er beskrevet i forbindelse med fig. 1. For eksempel lager gass- og vann-lekkasjer signaturlyder som kan detekteres og identifiseres av en erfaren observatør eller en prosessor på overflaten. Lydbehandlingen 672 kan benyttes til å fremheve visse lyder som utsendes fra høyttaleren 695, på tilsvarende måte som videobildet blir forsterket for å fremheve visse egenskaper. En operatør på overflaten som er handikappet av en lavere enn ideell kombinasjon av bilde-størrelse, kompresjonsforhold og videobildehastighet, kan således bruke de lyder som genereres i henhold til foreliggende oppfinnelse til å fokusere på visse områder i borehullet. Spesielle lyder kan indikere at det nedhulls videokamera er nær et problemområde og derfor bør heves, senkes langsommere eller justert på annen måte. Den foretrukne utførelsesforms anvendelse av lyder som kan detekteres av det menneskelig øre, forbedrer i drastisk grad virkningen av video nede i borehullet, spesielt når båndbreddebegrensninger er tilstede.

For ytterligere å lette vanskelighetene i forbindelse med en begrenset båndbredde, innbefatter foreliggende oppfinnelse også flere driftsmodi. I tillegg til den modus som er beskrevet ovenfor, hvor operatøren 699 kan bruke styringer 698 til å finne en optimal balanse mellom bildehastighet, kompresjonsforhold og bildestørrelse, er en "dataskur"-modus innbefattet. Denne modus omgår problemet med utilstrekkelig båndbredde som umuliggjør betraktning med høy oppløsning, fullbevegelsesvideo på overflaten. I "dataskur"-modusen vil seeren se en skur eller en episode med høy oppløsning, fullbevegelsesvideo, etter en pause hvor videolengde ikke blir presentert på videomonitoren. Mikroprosessoren 630 nede i hullet sender en spesiell "dataskur" med fullbevegelsesvideo, f.eks. ett minutt med fullbevegelsesvideo, i løpet av en forlenget periode. Den tidsmengde som er nødvendig for å overføre denne fullbevegelsesvideo vil naturligvis avhenge av den oppløsning og bildestørrelse som ønskes av operatøren, men et tidsforhold på 1:10 kan være typisk, slik at ett minutt med høykvalitets video kan overføres over en ti minutters periode. På videofremvisningen vil derfor et helt minutt med fullbevegelsesvideo følge en ni eller ti minutters pause. Foreliggende oppfinnelse muliggjør således betraktning av problemområder nede i hullet på fullbevegelsesvideo ved høy oppløsning, til tross for mangelen på koaksialkabler eller fiberoptikk.

"Dataskur"-modusen virker i samsvar med trinnene på fig. 7. "Dataskur"-modusen blir valgt av en operatør ved trinn 700. Et tilsvarende kommandosignal blir sendt ned til mikroprosessoren 630 ved trinn 710. Ved trinn 720 lagrer mikroprosessoren 630 i lageret 635 de videobilder som kontinuerlig overføres til mikroprosessoren 630 av videokameraet 610. Avhengig av lagringskapasiteten 635, kan den lagrede video være ukomprimert digital video, eller kan være komprimert av videokompressoren 640. De bilder som sendes fra borehullet blir levert til mikroprosessoren 680 og blir lagret i lageret 682 i trinn 740. Når endelig en tilstrekkelig datamengde er blitt mottatt på overflaten, blir en "dataskur" med video vist på videomonitoren 694. Lyd svarende til den forsinkede videoskur blir fortrinnsvis kringkastet slik at operatøren blir forsynt med et eksepsjonelt nøyaktig portrett av tilstander og aktiviteter nede i hullet. Denne løsningen er spesielt anvendelig når en rekke atskilte "problemområder" finnes nede i hullet og deres posisjoner er tilnærmet kjent.

En ytterligere modus er en hybridmodus hvor videomonitoren vil ha en "fokus"-del fremvist på videomonitoren. Videomonitoren vil således fremvise forskjellige områder, hvor hvert område presenterer video som er blitt komprimert med forskjellige kompresjonsforhold. Dermed vil "fokus"-området eller -områdene ha en høyere oppløsning enn andre områder på videoskjermen. En slik "fokus"-modus ville forbedre høykvalitetsvideo for områder av spesiell interesse og likevel opprettholde en tilstrekkelig bildestørrelse og bildehastighet.

Selv om foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er blitt vist og beskrevet, kan modifikasjoner gjøres av fagfolk på området uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. De utførelsesformer som er beskrevet her er bare eksempler og ikke begrensende. Mange varianter og modifikasjoner av systemet og apparatet er mulig og ligger innenfor oppfinnelsens ramme. Beskyttelsesområdet er følgelig ikke begrenset til de her beskrevne utførelsesformer, men er bare begrenset av de etterfølgende patentkrav hvis ramme skal innbefatte alle ekvivalenter som faller inn under kravene.

Claims (16)

1. Videosystem for bildeopptak idet et videokamera blir senket i et borehull, omfattende: a) et videokamera (610) innrettet for nedsenkning i et borehull, idet videokameraet (610) er i stand til å generere et digitalisert signal som er representativt for bilder nede i hullet idet videokameraet (610) blir senket i borehullet, b) en kabel i kommunikasjon med videokameraet (610), karakterisert vedat det videre omfatter: c) en lydsensor (612) innrettet for innføring i et borehull og utformet for detektering av lyder, idet lydsensoren (612) er egnet for etterfølgende generering av et elektrisk lydsignal som er representativt for de detekterte lyder, der nevnte lydsensor (612) er forbundet til nevnte kabel som er i form av en standard elektrisk overføringslinje, slik at overføringslinjen (661) er forbundet for mottakelse av både det digitaliserte bildesignal og det elektriske lydsignal, d) en digital videokompressor (640) utformet for tilkopling til overføringslinjen (661), idet videokompressoren (640) er egnet for mottakelse av en ukomprimert form av det digitaliserte signal, og videre egnet for etterfølgende generering av en komprimert form av det digitaliserte signal, hvor den digitale videokompressor (640) er programmert for benyttelse av bildetapskompresjon for redusering av båndbreddebehovene til det digitaliserte signal, e) en videopresentasjonsanordning (694) i kommunikasjon med nevnte over-føringslinje, der videopresentasjonsanordningen (694) er konfigurert for mottakelse av et signal korresponderende til nevnte digitaliserte signal som er representativt for nevnte nedhulls bilder, og som respons vil videopresentasjonsanordningen (694) kringkaste et visuelt bilde, og f) en høyttaler (695) i kommunikasjon med nevnte overføringslinje (661), der høyttaleren (695) er konfigurert for mottakelse av et signal korresponderende til nevnte elektriske lydsignal og for kringkasting, som reaksjon, av en tilsvarende audiopresentasjon samtidig med det korresponderende kringkastede videobilde for de respektive deler av brønnhullet.

2. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert vedat den digitale videokompressor er innrettet for bruk av wavelet-kompresjon, og der nevnte lydsensor er en mikrofon.

3. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert ved: en orienteringssensor (614) innrettet for generering av et orienteringsdata-signal, og innrettet for innføring i borehullet, idet orienteringssensoren (614) er utformet for tilkopling til den digitale videokompressor (640).

4. Videosystem ifølge krav 3, karakterisert ved: en digital videodekompressor (670) innrettet for tilkopling til den digitale videokompressor (640), idet videodekompressoren (670) er innrettet for mottakelse av den komprimerte form av det digitaliserte signal og videre innrettet for etterfølgende generering av et annet digitalisert signal, idet det annet digitaliserte signal er i en dekomprimert form, hvor den digitale videokompressor er utformet for anvendelse av bildetapskompresjon; en bilderotasjonsseksjon (688) tilkoplet den digitale videodekompressor, hvor bilderotasjonsseksjonen er programmerbar for å kombinere det digitaliserte signal og orienteringssignalet for videopresentasjon; og en videomonitor tilkoplet bilderotasjonsseksjonen.

5. Videosystem ifølge krav 4, karakterisert ved: en multiplekser (650) innrettet for tilkopling til den digitale videokompressor (640) og til orienteringssensoren (614), idet multiplekseren er utformet for å multiplekse orienteringsdatasignalet og det digitaliserte signal, og deretter tilveiebringe et multiplekset signal som omfatter orienteringsdatasignalet og det digitaliserte signal; en demultiplekser (665) innrettet for tilkopling til den digitale videodekompressor (670) og egnet for mottakelse av det multipleksede signal, idet demulti- plekseren er innrettet for å demultiplekse det multipleksede signal i orienteringsdatasignalet og det digitaliserte signal.

6. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert vedat lydsensoren (612) detekterer omgivende lyd, og der nevnte elektriske lydsignal som er representativt for de detekterte lyder, korresponderer med den omgivende lyd.

7. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert ved: en multiplekser (650) koplet mellom den digitale videokompressor (640) og lydsensoren (612), idet multiplekseren er utformet for å multiplekse det elektriske lydsignal og det digitaliserte signal.

8. Videosystem ifølge krav 7, karakterisert vedat lydsensoren (612) er en mikrofon.

9. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert ved: en telemetrisensor (616) egnet for innføring i et borehull og utformet for generering av et telemetridatasignal, idet telemetrisensoren (616) er tilkoplet den digitale videokompressor (640); en bildeprosessor (630) tilkoplet telemetrisensoren (616) og til videokameraet (610), hvor bildeprosessoren er programmerbar for å endre, basert på telemetrisdatasignalet, utvalgte deler av det digitaliserte signal, slik at ved en presentasjon av det digitaliserte signal blir aspekter ved presentasjonen som svarer til de utvalgte deler fremhevet.

10. Videosystem ifølge krav 9, karakterisert vedat presentasjonen er en videopresentasjon.

11. Videosystem ifølge krav 4, karakterisert vedat presentasjonen er en matematisk projeksjon av en overflate.

12. Videosystem ifølge krav 1, karakterisert ved: en digital videodekompressor (670) utformet for tilkopling til den digitale videokompressor (640), idet videodekompressoren (670) er innrettet for mottakelse av den komprimerte form av det digitaliserte signal og videre innrettet for etterfølgende generering av et annet dekomprimert digitalisert signal, hvor den digitale videokompressor (640) er utformet for anvendelse av bildetapskompresjon, og at det annet digitaliserte signal er i en dekomprimert form; en mikroprosessor (630) innrettet for tilkopling til overføringslinjen; og styrekretser innrettet for tilkopling til mikroprosessoren (630), idet styre-kretsene er utformet for å justere blant kompresjonsforhold, bildehastighet og antall piksler, for å oppnå en balanse.

13. Fremgangsmåte for å overføre nedihulls video og lyd over en kabel i form av en standard elektrisk overføringslinje idet et videokamera (610) senkes i et borehull,karakterisert vedfølgende trinn: (a) å nedsenke i borehullet en lyddeteksjonsanordning (612), (b) å generere et første digitalisert signal som svarer til videodata fra nevnte videokamera (610) og lyddata fra nevnte lyddeteksjonsanordning (612), (c) å komprimere det første digitaliserte signal ved hjelp av henholdsvis en bildetapsteknikk og audiokompresjon, (d) å overføre det første digitaliserte og komprimerte signal opp langs borehullet via kabelen i form av en standard elektrisk overføringslinje, (e) å motta det første digitaliserte og komprimerte signal på overflaten, (f) å dekomprimere det første digitaliserte og komprimerte signal på overflaten for å frembringe et dekomprimert signal omfattende nevnte videodata og lyddata, og (g) å kringkaste nevnte dekomprimerte videodatasignal og lyddatasignal via henholdsvis en datapresentasjonsanordning og en høyttaler for således å samtidig presentere nevnte video og korresponderende lyddata for en respektiv del av brønnhullet.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, karakterisert vedat fremgangsmåten ytterligere omfatter trinnet med å tilveiebringe posisjoneringsdata ved å tilveiebringe en orienteringssensor (614) nede i hullet, idet orienteringssensoren genererer orienteringsdata, og at overføringen innbefatter overføring av orienteringsdataene.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedytterligere å omfatte følgende trinn: (h) å tilpasse det dekomprimerte signal, lyddataene og orienteringsdataene ved hjelp av bildefremheving, og (i) å presentere for observasjon det resulterende signal fra tilpasnings-trinnet.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedvidere å omfatte følgende trinn: å sende et audiosignal som svarer til nevnte lyddatasignal fra høyttaleren (695), og å sende et signal som representerer bildedata svarende til nevnte digitaliserte signal fra en bildefremvisningsanordning (694).