NO338841B1 - Identification of channel frequency response using pulse compression and incremental frequencies - Google Patents

Identification of channel frequency response using pulse compression and incremental frequencies Download PDF

Info

Publication number
NO338841B1
NO338841B1 NO20072656A NO20072656A NO338841B1 NO 338841 B1 NO338841 B1 NO 338841B1 NO 20072656 A NO20072656 A NO 20072656A NO 20072656 A NO20072656 A NO 20072656A NO 338841 B1 NO338841 B1 NO 338841B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
signal
location
frequency
chirp
mechanical
Prior art date
Application number
NO20072656A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20072656L (en
Inventor
Nabil Hentati
Hanno Reckmann
Original Assignee
Baker Hughes Inc
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
Priority claimed from PCT/US2005/042329 external-priority patent/WO2006058006A2/en
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of NO20072656L publication Critical patent/NO20072656L/en
Publication of NO338841B1 publication Critical patent/NO338841B1/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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H15/00Measuring mechanical or acoustic impedance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/003Seismic data acquisition in general, e.g. survey design
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V11/00Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
    • G01V11/002Details, e.g. power supply systems for logging instruments, transmitting or recording data, specially adapted for well logging, also if the prospecting method is irrelevant
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

Oppfinnelsens område Field of the invention

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører telemetrisystemer for kommunikasjon av informasjon fra et sted nede i en brønn til et sted på overflaten, og mer spesifikt en fremgangsmåte for bestemmelse av kanalegenskaper i et mekanisk telemetrisystem så som et slampulsbasert telemetrisystem. Med "mekanisk" menes her telemetri som styres av eller i henhold til mekanikkens prinsipper, omfattende akustiske og fluid-mekaniske. [0001] The present invention relates to telemetry systems for communicating information from a place down in a well to a place on the surface, and more specifically a method for determining channel properties in a mechanical telemetry system such as a mud pulse-based telemetry system. By "mechanical" here is meant telemetry that is controlled by or according to the principles of mechanics, including acoustic and fluid-mechanical.

Beskrivelse av beslektet teknikk Description of Related Art

[0002] US 5,055,837 omhandler analyse og identifikasjon av en borefluid-kolonne basert på dekoding av måling-under-boring-signaler. Borefluidbaserte telemetrisystemer, generelt referert til som slampulssystemer, er spesielt egnet for telemetri av informasjon fra bunnen av et borehull til jordoverflaten under boring av olje-brønner. Informasjonen som overføres omfatter ofte, men er ikke begrenset til parametere som trykk, temperatur, retning og avvik for brønnboringen. Andre parametere omfatter loggdata, så som resistiviteten til de forskjellige lag, akustisk tetthet, porøsitet, induksjon, selvpotensial og trykkgradienter. Denne informasjonen er av avgjørende betydning for effektiviteten i boreoperasjonen. [0002] US 5,055,837 deals with the analysis and identification of a drilling fluid column based on the decoding of measurement-during-drilling signals. Drilling fluid-based telemetry systems, generally referred to as mud pulse systems, are particularly suitable for telemetry of information from the bottom of a borehole to the ground surface during the drilling of oil wells. The information that is transmitted often includes, but is not limited to, parameters such as pressure, temperature, direction and deviation for the well drilling. Other parameters include log data, such as the resistivity of the different layers, acoustic density, porosity, induction, self-potential and pressure gradients. This information is of crucial importance for the efficiency of the drilling operation.

[0003] MWD-telemetri er nødvendig for kommunikasjon mellom MWD-komponentene i brønnen og MWD-komponentene på overflaten i sanntid, og for å håndtere de fleste borerelaterte operasjoner uten forsinkelser. Systemet for å støtte dette er forholdsvis avansert, med nedihulls- og overflatekomponenter som jobber synkront. [0003] MWD telemetry is necessary for communication between the MWD components in the well and the MWD components on the surface in real time, and to handle most drilling-related operations without delays. The system to support this is relatively advanced, with downhole and surface components working synchronously.

[0004] I ethvert telemetrisystem er det en sender og en mottaker. I MWD-telemetri anvendes ofte forskjellig sender- og mottakerteknologi ved downlinking (nedlinking) og uplinking (opplinking) av informasjon. Ved uplinking kalles senderen ofte slampulsatoren (eller bare pulsatoren), og er et MWD-verktøy i bunnhullsenheten som er i stand til å skape trykkfluktuasjoner i slamstrømmen. Mottakersystemet på overflaten består av følere som måler trykkfluktuasjonene og/eller strømningsfluktuasjonene, samt signalbehandlingsmoduler som tolker disse målingene. [0004] In any telemetry system there is a transmitter and a receiver. In MWD telemetry, different transmitter and receiver technologies are often used for downlinking and uplinking of information. When uplinking, the transmitter is often called the mud pulsator (or just the pulsator), and is an MWD tool in the downhole unit capable of creating pressure fluctuations in the mud flow. The receiver system on the surface consists of sensors that measure the pressure fluctuations and/or flow fluctuations, as well as signal processing modules that interpret these measurements.

[0005] Downlinking gjøres enten ved periodisk å variere strømningsmengden av slam i systemet eller ved periodisk å variere borestrengens rotasjonshastighet. I det første tilfellet styres strømningsmengden ved hjelp av en omføringsaktuator og en styrings enhet, og signalet mottas ved MWD-systemet nede i brønnen ved hjelp av en føler som påvirkes av enten strømning eller trykk. I det andre tilfellet styres rotasjonshastigheten på overflaten manuelt, og signalet mottas gjennom en føler som påvirkes av dette. [0005] Downlinking is done either by periodically varying the flow amount of mud in the system or by periodically varying the rotation speed of the drill string. In the first case, the flow rate is controlled using a diversion actuator and a control unit, and the signal is received by the MWD system down the well using a sensor that is affected by either flow or pressure. In the second case, the speed of rotation on the surface is controlled manually, and the signal is received through a sensor which is affected by this.

[0006] For opplinktelemetri er en passende pulsator beskrevet i US 6,626,253 til Hahn mfl., som er overdratt til samme som denne søknaden og som inntas her ved referanse i sin helhet. Hahn beskriver i '253 et oscillerende skjærventilsystem for å skape trykkfluktuasjoner i et strømmende borefluid som innbefatter en fastholdt stator og en oscillerende rotor, begge med aksielle strømningsveier. Rotoren oscillerer tett inntil statoren, og blokkerer i hvert fall delvis strømningen gjennom statoren og genererer oscillerende trykkpulser. Rotoren passerer gjennom to nullhastighetsposisjoner under hver syklus, noe som letter raske endringer i signalets fase, frekvens og/eller amplitude, som igjen gir en bedre datakoding. [0006] For uplink telemetry, a suitable pulsator is described in US 6,626,253 to Hahn et al., which is assigned to the same as this application and which is incorporated herein by reference in its entirety. Hahn describes in '253 an oscillating shear valve system for creating pressure fluctuations in a flowing drilling fluid which includes a fixed stator and an oscillating rotor, both with axial flow paths. The rotor oscillates close to the stator, and at least partially blocks the flow through the stator and generates oscillating pressure pulses. The rotor passes through two zero-speed positions during each cycle, which facilitates rapid changes in the signal's phase, frequency and/or amplitude, which in turn results in better data encoding.

[0007] US RE38,567 til Gruenhagen mfl., som er overdratt til samme som foreliggende oppfinnelse og som inntas herved referanse i sin helhet, og US 5,113,379 til Scherbatskoy, viser fremgangsmåter for nedlinktelemetri der strømningsmengden styres ved hjelp av en omføringsaktuator og en styringsenhet. [0007] US RE38,567 to Gruenhagen et al., which is assigned to the same as the present invention and which is hereby incorporated by reference in its entirety, and US 5,113,379 to Scherbatskoy, show methods for downlink telemetry where the flow rate is controlled by means of a diversion actuator and a control unit .

[0008] Det er to grupper av signaler som anvendes ved overføring av informasjon: basisbånd og passbånd. Overføring av informasjon i en sekvens av trykkpulser er kjent som basisbåndsignalering. Dersom pulsene moduleres ytterligere av et bærer-signal, som forskyver overføringsbåndbredden høyere i frekvens, er det kjent som passbåndsignalering. De konkrete eksemplene vist i Gruenhagen er basisbåndsignalering. Hahn i '253 derimot, viser også bruk av passbåndsignalering med forskjellige typer moduleringsteknikker, så som FSK (Frequency Shift Keying), PSK [0008] There are two groups of signals used when transmitting information: baseband and passband. Transmission of information in a sequence of pressure pulses is known as baseband signaling. If the pulses are further modulated by a carrier signal, which shifts the transmission bandwidth higher in frequency, it is known as passband signaling. The concrete examples shown in Gruenhagen are baseband signaling. Hahn in '253, on the other hand, also shows the use of passband signaling with different types of modulation techniques, such as FSK (Frequency Shift Keying), PSK

(Phase Shift Keying) og ASK (Amplitude Shift Keying). US-patentsøknad 10/223,169 til Hahn mfl., som er overdratt til samme som foreliggende oppfinnelse og som inntas her ved referanse i sin helhet, viser videre bruk av flerverdig koding og chirp-signaler for opplinktelemetri. Det skal bemerkes at passbåndsignalering også kan anvendes for nedlinktelemetri med fremgangsmåten til Gruenhagen. Scherbatksoy beskriver et system der et smalbåndet signal blir modulert ved anvendelse av firkantpulser som representerer dataene som skal overføres. (Phase Shift Keying) and ASK (Amplitude Shift Keying). US patent application 10/223,169 to Hahn et al., which is assigned to the same as the present invention and which is incorporated herein by reference in its entirety, further shows the use of multi-value coding and chirp signals for uplink telemetry. It should be noted that passband signaling can also be used for downlink telemetry with the method of Gruenhagen. Scherbatksoy describes a system in which a narrowband signal is modulated using square pulses representing the data to be transmitted.

[0009] Basisbåndsignalering påvirkes av rotasjonsstøy og borestrengens rykkvise gange. Ved å anvende passbåndsignalering kan vi flytte signalet bort fra denne støy- kilden. Passbåndfrekvensens båndbredde er imidlertid heller ikke fri for støykilder; for eksempel kan pumpestøy være en hovedårsak til forvrengning av signalet. Dersom støyen skapes av pumpene, kan vi imidlertid kvantifisere den uavhengig og filtrere den ut fra målingene. Kort oppsummert kan vi ved å anvende passbåndsignalering kontrollere frekvensbåndet som anvendes av informasjonssignalet, og kan lettere kansellere støy som kan forringe dette signalet. [0009] Baseband signaling is affected by rotational noise and the jerky movement of the drill string. By using passband signalling, we can move the signal away from this noise source. However, the bandwidth of the passband frequency is also not free from noise sources; for example, pump noise can be a major cause of signal distortion. If the noise is created by the pumps, however, we can quantify it independently and filter it out from the measurements. In short, by using passband signalling, we can control the frequency band used by the information signal, and can more easily cancel noise that can degrade this signal.

[0010] Ved passbåndfiltrering er ett av de sentrale problemene valg av hvilke frekvenser signalet skal overføres over. Foreliggende oppfinnelse løser dette problemet. [0010] In passband filtering, one of the central problems is the choice of which frequencies the signal is to be transmitted over. The present invention solves this problem.

[0011] Et annet problem som løses av denne oppfinnelsen er ikke begrenset til bore-hullstelemetri, og oppstår når mekaniske vibratorelementer anvendes for å generere frekvensvarierende signaler. Dette problemet er harmonisk forvrengning, der det mekaniske vibratorelementet genererer én eller flere overtoner av grunnfrekvensene. De mottatte signalene krysskorreleres med det frekvensvarierende referansesignalet for å oppnå en impulsrespons for kanalen. I tilstedeværelsen av overtoner kan det prosesserte signalet være sterkt påvirket av harmonisk forvrengning. En fremgangsmåte for å dempe harmonisk korrelasjonsstøy forårsaket av harmonisk energi skapt av seismiske vibratorelementer er utviklet av Reitsch, som beskrevet i US 4,042,910. Fremgangsmåten omfatter det trinn å generere flere frekvensvarierende signaler i sekvens og med fasen til hvert suksessive signal forskjøvet i forhold til det forrige med en forbestemt fasevinkel, som er en andel av 2B. De genererte signalene blir individuelt registrert og transformert ved inverst faseskift før de adderes eller overlagres på en tradisjonell måte. Generering av flere signalpass (sweeps) er tid-krevende, og fasekodingen øker systemets kompleksitet. Problemet med harmonisk forvrengning forekommer også (men er ikke løst) i US 2003/0151975 til Thomann mfl. ved SWD (Seismic-While-Drilling). Problemet forekommer også i brønn-til-brønn-tomografi der det anvendes frekvensvarierende signalkilder. Foreliggende oppfinnelse løser problemet med harmonisk forvrengning uten at det er behov forflere signalpass eller fasekoding av signalene. [0011] Another problem solved by this invention is not limited to borehole telemetry, and occurs when mechanical vibrator elements are used to generate frequency-varying signals. This problem is harmonic distortion, where the mechanical vibrator element generates one or more harmonics of the fundamental frequencies. The received signals are cross-correlated with the frequency-varying reference signal to obtain an impulse response for the channel. In the presence of harmonics, the processed signal can be heavily affected by harmonic distortion. A method for damping harmonic correlation noise caused by harmonic energy created by seismic vibrator elements has been developed by Reitsch, as described in US 4,042,910. The method comprises the step of generating several frequency-varying signals in sequence and with the phase of each successive signal shifted relative to the previous one by a predetermined phase angle, which is a proportion of 2B. The generated signals are individually recorded and transformed by inverse phase shift before being added or superimposed in a traditional way. Generating multiple signal passes (sweeps) is time-consuming, and the phase coding increases the system's complexity. The problem of harmonic distortion also occurs (but is not resolved) in US 2003/0151975 to Thomann et al. for SWD (Seismic-While-Drilling). The problem also occurs in well-to-well tomography where frequency-varying signal sources are used. The present invention solves the problem of harmonic distortion without the need for multiple signal passes or phase coding of the signals.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

[0012] Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å kommunisere signaler i en brønnboring mellom et sted på overflaten og et sted nede i brønnen. Et mekanisk signal genereres ved én av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. Et signal som representerer det genererte signalet, mottas ved det andre av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. En egenskap ved kommunikasjonskanalen mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen bestemmes fra det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet. Det genererte mekaniske signalet kan være en endring av en fluidstrømning og/eller en trykkpuls. Det mottatte signalet kan omfatte en måling av et trykk og/eller en fluidstrømning. I en utførelsesform av oppfinnelsen kan det genererte mekaniske signalet være et signal med trinnvis frekvens. Alternativt kan et chirp-referansesignal anvendes som basis for det genererte mekaniske signalet. Kommunikasjonskanalen kan være en slamstrømningsvei. Egenskapen som bestemmes kan være en overføringsfunksjon. Overføringsfunksjonen kan bestemmes ved å krysskorrelere det mottatte signalet med chirp-referansesignalet, med bruk av frekvensspekteret til det mottatte signalet og med bruk av frekvensspekteret til chirp-referansesignalet. Når egenskapen ved kanalen er bestemt, kan den anvendes for å velge en frekvens for kommunikasjon av instruksjoner fra stedet på overflaten til stedet nede i brønnen, og data fra stedet nede i brønnen til stedet på overflaten. Bestemmelsen av overføringsfunksjonen kan gjøres basert på signaler overført under et avbrudd i boreoperasjoner. [0012] The main features of the invention appear from the independent claims. Further features of the invention are indicated in the independent claims. The present invention relates to a method for communicating signals in a well bore between a place on the surface and a place down in the well. A mechanical signal is generated at one of the locations on the surface and the location down the well. A signal representing the generated signal is received at the second of the surface location and the downhole location. A property of the communication channel between the location on the surface and the location down the well is determined from the received signal and the generated mechanical signal. The generated mechanical signal can be a change of a fluid flow and/or a pressure pulse. The received signal may comprise a measurement of a pressure and/or a fluid flow. In one embodiment of the invention, the generated mechanical signal can be a step frequency signal. Alternatively, a chirp reference signal can be used as the basis for the generated mechanical signal. The communication channel can be a mud flow path. The property being determined can be a transfer function. The transfer function can be determined by cross-correlating the received signal with the chirp reference signal, using the frequency spectrum of the received signal and using the frequency spectrum of the chirp reference signal. Once the property of the channel is determined, it can be used to select a frequency for communicating instructions from the location on the surface to the location down the well, and data from the location down the well to the location on the surface. The determination of the transfer function can be made based on signals transmitted during an interruption in drilling operations.

[0013] En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et system for å kommunisere signaler i en brønnboring mellom et sted på overflaten og et sted nede i brønnen. Systemet omfatter en mekanisk kilde som genererer et mekanisk signal ved én av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. En mottaker ved det andre av stedene mottar et signal som representerer det genererte mekaniske signalet. En prosessor bestemmer fra det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet en egenskap ved en kommunikasjonskanal mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. Den mekaniske kilden kan være en pulsator med en oscillerende skjærventil. Det mekaniske signalet som genereres av kilden kan være en endring av en fluidstrømning og/eller en trykkpuls. Mottakeren kan være en hydrofon, en dobbel trykkomformer og/eller en strømningsmåler. Det genererte mekaniske signalet kan være et signal med trinnvis frekvens eller kan være avledet fra et chirp-signal. Kommunikasjonskanalen kan være en slamstrømningsvei. Egenskapen ved kommu nikasjonskanalen som bestemmes kan være en overføringsfunksjon. Prosessoren bestemmer egenskapen gjennom minst én av krysskorrelasjon av det mottatte mekaniske signalet med referansesignalet, bestemmelse av frekvensspekteret til det mottatte signalet og bestemmelse av frekvensspekteret til referansesignalet. Basert på den funnede egenskapen velger prosessoren en frekvens for kommunikasjon mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. Prosessoren kan befinne seg ved stedet nede i brønnen og den mekaniske kilden kan være del av en bunnhullsenhet (BHA). Bestemmelsen av egenskapen kan gjøres ved å generere det mekaniske signalet under et avbrudd i boreoperasjoner. [0013] Another embodiment of the invention is a system for communicating signals in a well bore between a place on the surface and a place down in the well. The system comprises a mechanical source which generates a mechanical signal at one of the locations on the surface and the location down the well. A receiver at the second of the locations receives a signal representing the generated mechanical signal. A processor determines from the received signal and the generated mechanical signal a property of a communication channel between the location on the surface and the location down in the well. The mechanical source can be a pulsator with an oscillating shear valve. The mechanical signal generated by the source may be a change of a fluid flow and/or a pressure pulse. The receiver can be a hydrophone, a dual pressure transducer and/or a flow meter. The generated mechanical signal may be a stepped frequency signal or may be derived from a chirp signal. The communication channel can be a mud flow path. The characteristic of the communication channel that is determined may be a transfer function. The processor determines the property through at least one of cross-correlation of the received mechanical signal with the reference signal, determination of the frequency spectrum of the received signal, and determination of the frequency spectrum of the reference signal. Based on the found property, the processor selects a frequency for communication between the location on the surface and the location down the well. The processor may be located at the downhole location and the mechanical source may be part of a bottom hole assembly (BHA). The determination of the property can be done by generating the mechanical signal during an interruption in drilling operations.

[0014] En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et datamaskin-lesbart medium for bruk med et system for å kommunisere signaler mellom et sted på overflaten og et sted nede i en brønn. Systemet omfatter en mekanisk kilde som genererer et mekanisk signal, og en mottaker som mottar et signal som representerer det genererte signalet. Mediet omfatter instruksjoner som gjør det mulig for en prosessor å estimere basert på det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet en egenskap ved kommunikasjonskanalen mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen. Det datamaskin-lesbare mediet kan være minst én av et ROM, et EPROM, et EAROM, etflash-minne og et optisk platelager. [0014] Another embodiment of the invention is a computer-readable medium for use with a system for communicating signals between a location on the surface and a location down a well. The system comprises a mechanical source that generates a mechanical signal, and a receiver that receives a signal representing the generated signal. The medium includes instructions that enable a processor to estimate based on the received signal and the generated mechanical signal a property of the communication channel between the location on the surface and the location down the well. The computer-readable medium may be at least one of a ROM, an EPROM, an EAROM, a flash memory, and an optical disc storage.

[0015] En annen utførelsesform av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for bestemmelse av en egenskap ved en kommunikasjonskanal knyttet til en jordformasjon. Et signal med varierende frekvens genereres ved anvendelse av en mekanisk anordning og forplanter seg langs kanalen. Det forplantende signalet omfatter en harmonisk forvrengning. Det forplantende signalet mottas, og er påvirket av egenskapen ved kanalen. Det mottatte signalet blir deretter behandlet for å estimere egenskapen ved kanalen ved hjelp av en signalbehandlingsmetode som omfatter en chirp-transformasjon. Kommunikasjonskanalen kan være et borehull i jordformasjonen. Egenskapen kan være kanalens impulsrespons. Den mekaniske anordningen kan befinne seg et sted på overflaten, i et vannlegeme, i et borehull i jordformasjonen og/eller på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen. Chirp-transformasjonen kan omfatte korrelasjon med den konjugerte av det frekvensvarierende signalet, en lavpassfiltrering og en korrelasjon med det frekvensvarierende signalet. Parameterne i lavpassfiltreringen kan være basert på chirp-frekvensen til det frekvensvarierende signalet og en maksimal forsinkelse i kanalen. [0015] Another embodiment of the invention is a method for determining a property of a communication channel linked to an earth formation. A signal with varying frequency is generated using a mechanical device and propagates along the channel. The propagating signal includes a harmonic distortion. The propagating signal is received and is affected by the property of the channel. The received signal is then processed to estimate the characteristic at the channel using a signal processing method comprising a chirp transform. The communication channel can be a borehole in the soil formation. The property can be the impulse response of the channel. The mechanical device can be located somewhere on the surface, in a body of water, in a borehole in the soil formation and/or on a downhole unit that is driven in a borehole in the soil formation. The chirp transformation may comprise correlation with the conjugate of the frequency-varying signal, a low-pass filtering and a correlation with the frequency-varying signal. The parameters of the low-pass filtering can be based on the chirp frequency of the frequency-varying signal and a maximum delay in the channel.

[0016] En annen utførelsesform av oppfinnelsen er et system for bestemmelse av en egenskap ved en kommunikasjonskanal knyttet til en jordformasjon. Systemet omfatter en mekanisk anordning som genererer et signal med varierende frekvens som forplanter seg langs kanalen, og det forplantende signalet omfatter en overtone. En mottaker genererer et mottakersignal som er påvirket av egenskapen ved kanalen. En prosessor estimerer egenskapen ved kanalen fra det mottatte signalet ved å anvende chirp-transformasjon i prosesseringen. Kommunikasjonskanalen kan være et borehull i jordformasjonen. Egenskapen kan være kanalens impulsrespons. Den mekaniske anordningen kan være anordnet et sted på overflaten, i et vannlegeme, i et borehull i jordformasjonen og/eller på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen. Prosessoren kan anvende chirp-transformasjonen ved videre å gjøre en korrelasjon med den konjugerte av det frekvensvarierende signalet, en lavpassfiltrering og en korrelasjon med det frekvensvarierende signalet. Prosessoren kan velge chirp-frekvensen for lavpassfiltreringen basert på chirp-frekvensen til det frekvensvarierende signalet og en maksimal forsinkelse i kanalen. [0016] Another embodiment of the invention is a system for determining a property of a communication channel linked to an earth formation. The system comprises a mechanical device which generates a signal of varying frequency which propagates along the channel, and the propagating signal comprises a harmonic. A receiver generates a receiver signal that is affected by the characteristic of the channel. A processor estimates the characteristic of the channel from the received signal by applying chirp transformation in the processing. The communication channel can be a borehole in the soil formation. The property can be the impulse response of the channel. The mechanical device can be arranged somewhere on the surface, in a body of water, in a borehole in the soil formation and/or on a bottom hole unit which is guided in a borehole in the soil formation. The processor can apply the chirp transformation by further doing a correlation with the conjugate of the frequency-varying signal, a low-pass filtering and a correlation with the frequency-varying signal. The processor may select the chirp frequency for the low-pass filtering based on the chirp frequency of the frequency-varying signal and a maximum delay in the channel.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0017] For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen, sett sammen med de vedlagte figurene, der like elementer er gitt like referansenummer og der: Figur 1 (kjent teknikk) er en skjematisk illustrasjon av et boresystem som er egnet for bruk med foreliggende oppfinnelse; Figurene 2a-2c (kjent teknikk) er en skjematisk illustrasjon av en oscillerende skjærventil som er egnet for bruk med foreliggende oppfinnelse; Figur 3 er en illustrasjon av kanaloverføringsfunksjonen; Figurene 4a og 4b er representasjoner av et chirp-signal henholdsvis i tids- og frekvensdomenet; Figurene 5a og 5b illustrerer noen egenskaper ved et chirp-signal; Figur 6 viser et eksempel på kanaloverføringsfunksjon for et slampuls-telemetrisystem avledet ved hjelp av et chirp-signal; Figurene 7a og 7b er representasjoner av et signal med trinnvis frekvens henholdsvis i tids- og frekvensdomenet; Figur 8 viser en kanaloverføringsfunksjon avledet ved hjelp av et signal med trinnvis frekvens; Figur 9 er et flytdiagram som illustrerer bruk av en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse under boring av et borehull; Figurene 10a og 10b viser henholdsvis realdelen av Cc/,/^(f,t?) i tidsdomenet og dens fourier-transformerte (FFT); og Figur 11 er et flytdiagram som illustrerer fremgangsmåten for bestemmelse av kanaloverføringsfunksjoner med chirp-signaler. [0017] For a detailed understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of the preferred embodiment, taken together with the attached figures, where like elements are given like reference numbers and where: Figure 1 (prior art) is a schematic illustration of a drilling system suitable for use with the present invention; Figures 2a-2c (prior art) are a schematic illustration of an oscillating shear valve suitable for use with the present invention; Figure 3 is an illustration of the channel transfer function; Figures 4a and 4b are representations of a chirp signal in the time and frequency domains respectively; Figures 5a and 5b illustrate some characteristics of a chirp signal; Figure 6 shows an example channel transfer function for a mud pulse telemetry system derived using a chirp signal; Figures 7a and 7b are representations of a stepwise frequency signal in the time and frequency domains, respectively; Figure 8 shows a channel transfer function derived using a stepped frequency signal; Figure 9 is a flow diagram illustrating the use of a method according to the present invention during drilling of a borehole; Figures 10a and 10b show respectively the real part of Cc/,/^(f,t?) in the time domain and its fourier-transformed (FFT); and Figure 11 is a flow diagram illustrating the method for determining channel transfer functions with chirp signals.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0018] Figur 1 viser et skjematisk diagram av et boresystem 10 med en borestreng 20 som fører en boreenhet 90 (også referert til som en bunnhullsenhet eller "BHA") som føres i en "brønnboring" eller et "borehull" 26 for å bore brønnboringen. Bore-systemet 10 omfatter et tradisjonelt boretårn 11 stående på et dekk 12 som under-støtter et rotasjonsbord 14 som roteres av en hoveddrivkraft så som en elektrisk motor (ikke vist) med en ønsket rotasjonshastighet. Borestrengen 20 omfatter et rør så som et borerør 22 eller et kveilerør som går fra overflaten og inn i borehullet 26. Borestrengen 20 presses inn i brønnboringen 26 når et borerør 22 anvendes som rør. Ved bruk av kveilerør anvendes en rørinjektor, så som en injektor (ikke vist), for å mate røret fra en kilde, så som en trommel (ikke vist), inn i brønnboringen 26. Borekronen 50 festet i enden av borestrengen bryter opp de geologiske formasjonene når den roteres for å bore borehullet 26. Dersom det anvendes et borerør 22, er borestrengen 20 koblet til en vinsj 30 via et rotasjonsrør 21, en svivel 28 og en vaier 29 gjennom en trinse 23. Under boreoperasjoner anvendes vinsjen 30 for å styre bore-kronetrykket, som er en viktig parameter for å påvirke borehastigheten. Vinsjens virkemåte er velkjent for fagmannen, og er således ikke beskrevet i detalj her. [0018] Figure 1 shows a schematic diagram of a drilling system 10 with a drill string 20 carrying a drilling unit 90 (also referred to as a bottom hole unit or "BHA") which is guided in a "wellbore" or "borehole" 26 to drill the well drilling. The drilling system 10 comprises a traditional drilling tower 11 standing on a deck 12 which supports a rotary table 14 which is rotated by a main driving force such as an electric motor (not shown) at a desired rotational speed. The drill string 20 comprises a pipe such as a drill pipe 22 or a coiled pipe that goes from the surface into the borehole 26. The drill string 20 is pressed into the wellbore 26 when a drill pipe 22 is used as a pipe. When using coiled tubing, a tubing injector, such as an injector (not shown), is used to feed the tubing from a source, such as a drum (not shown), into the wellbore 26. The drill bit 50 attached to the end of the drill string breaks up the geological the formations when it is rotated to drill the borehole 26. If a drill pipe 22 is used, the drill string 20 is connected to a winch 30 via a rotation pipe 21, a swivel 28 and a cable 29 through a pulley 23. During drilling operations, the winch 30 is used to control the drill bit pressure, which is an important parameter for influencing the drilling speed. The operation of the winch is well known to the person skilled in the art, and is thus not described in detail here.

[0019] Under boreoperasjoner blir et passende borefluid 31 fra en slamtank (kilde) 32 sirkulert under trykk gjennom en kanal i borestrengen 20 av en slampumpe 34. Borefluidet strømmer fra slampumpen 34 inn i borestrengen 20 via en "desurger" (ikke vist), en fluidkanal 38 og rotasjonsrøret 21. Borefluidet 31 strømmer ut i bunnen 51 av borehullet gjennom en åpning i borekronen 50. Borefluidet 31 sirkulerer oppihulls gjennom ringrommet 27 mellom borestrengen 20 og borehullet 26 og returnerer til slamtanken 32 via en returkanal 35. Borefluidet tjener til å smøre borekronen 50 og til å føre borekaks eller borespon vekk fra borekronen 50. En føler S1, typisk anordnet i kanalen 38, gir informasjon om fluidstrømningsmengden. En dreiemomentføler S2 og en føler S3 tilknyttet borestrengen 20 på overflaten gir informasjon henholdsvis om momentet på og rotasjonshastigheten til borestrengen. I tillegg anvendes en føler (ikke vist) tilknyttet kanalen 29 for å måle kroklasten på borestrengen 20. [0019] During drilling operations, a suitable drilling fluid 31 from a mud tank (source) 32 is circulated under pressure through a channel in the drill string 20 by a mud pump 34. The drilling fluid flows from the mud pump 34 into the drill string 20 via a "desurger" (not shown), a fluid channel 38 and the rotation tube 21. The drilling fluid 31 flows out in the bottom 51 of the borehole through an opening in the drill bit 50. The drilling fluid 31 circulates uphole through the annulus 27 between the drill string 20 and the borehole 26 and returns to the mud tank 32 via a return channel 35. The drilling fluid serves to lubricate the drill bit 50 and to move cuttings or drill chips away from the drill bit 50. A sensor S1, typically arranged in the channel 38, provides information about the fluid flow rate. A torque sensor S2 and a sensor S3 associated with the drill string 20 on the surface provide information respectively about the torque on and the rotation speed of the drill string. In addition, a sensor (not shown) connected to the channel 29 is used to measure the hook load on the drill string 20.

[0020] I en utførelsesform av oppfinnelsen blir borekronen 50 rotert ved kun å rotere borerøret 22. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er en nedihullsmotor 55 (slammotor) anordnet i boreenheten 90 for å rotere borekronen 50, mens borerøret 22 vanligvis blir rotert for å øke rotasjonskraften, dersom det er nødvendig, og for å endre boreretningen. [0020] In one embodiment of the invention, the drill bit 50 is rotated by only rotating the drill pipe 22. In another embodiment of the invention, a downhole motor 55 (mud motor) is arranged in the drilling unit 90 to rotate the drill bit 50, while the drill pipe 22 is usually rotated to increase the rotational force, if necessary, and to change the drilling direction.

[0021] I utførelseseksempelet i figur 1 er slammotoren 55 koblet til borekronen 50 via en drivaksel (ikke vist) anordnet i en opplagerenhet 57. Slammotoren roterer borekronen 50 når borefluidet 31 strømmer gjennom slammotoren 55 under trykk. Opplagerenheten 57 tar opp de radielle og aksielle krefter på borekronen. En stabilisator 58 koblet til opplagerenheten 57 fungerer som sentralisator for den nederste delen av slammotorenheten. [0021] In the embodiment in Figure 1, the mud motor 55 is connected to the drill bit 50 via a drive shaft (not shown) arranged in a bearing unit 57. The mud motor rotates the drill bit 50 when the drilling fluid 31 flows through the mud motor 55 under pressure. The bearing unit 57 takes up the radial and axial forces on the drill bit. A stabilizer 58 connected to the bearing unit 57 functions as a centralizer for the lower part of the mud motor unit.

[0022] I en utførelsesform av oppfinnelsen er en borefølermodul 59 plassert nær borekronen 50. Borefølermodulen inneholder følere, kretser og programvare og algo-ritmer knyttet til de dynamiske boreparameterne. Disse parameterne omfatter typisk borekronehopping (bit bounce), rykkvis bevegelse av boreenheten, tilbakerotasjon, dreiemoment, støt, borehulls- og ringromstrykk, akselerasjonsmålinger og andre målinger av borekronens tilstand. En passende telemetri- eller kommunikasjonsenhet 72, som for eksempel anvender toveistelemetri, er også tilveiebragt som illustrert i boreenheten 90. Borefølermodulen behandler informasjonen fra følerne og sender den til overflatestyringsenheten 40 via telemetrisystemet 72. [0022] In one embodiment of the invention, a drill sensor module 59 is placed near the drill bit 50. The drill sensor module contains sensors, circuits and software and algorithms linked to the dynamic drilling parameters. These parameters typically include bit bounce, jerky movement of the drill unit, back rotation, torque, impact, borehole and annulus pressure, acceleration measurements and other measurements of the condition of the drill bit. A suitable telemetry or communication unit 72, which for example uses two-way telemetry, is also provided as illustrated in the drilling unit 90. The drilling sensor module processes the information from the sensors and sends it to the surface management unit 40 via the telemetry system 72.

[0023] Kommunikasjonsmodulen 72, en kraftenhet 78 og et MWD-verktøy 79 er alle koblet etter hverandre i borestrengen 20. Bøyestykker, for eksempel, anvendes for å koble MWD-verktøyet 79 til boreenheten 90. Slike bøyestykker og verktøy danner bunnhullsenheten 90 mellom borestrengen 20 og borekronen 50. Boreenheten 90 tar forskjellige målinger omfattende pulserende kjernemagnetisk resonansmålinger mens borehullet 26 bores. Kommunikasjonsmodulen 72 mottar signalene og målingene og overfører signalene, for eksempel ved anvendelse av toveistelemetri for behandling på overflaten. Alternativt kan signalene bli behandlet av en prosessor i boreenheten 90. [0023] The communication module 72, a power unit 78 and an MWD tool 79 are all connected one behind the other in the drill string 20. Bending pieces, for example, are used to connect the MWD tool 79 to the drilling unit 90. Such bending pieces and tools form the bottom hole unit 90 between the drill string 20 and the drill bit 50. The drilling unit 90 takes various measurements including pulsating nuclear magnetic resonance measurements while the borehole 26 is drilled. The communication module 72 receives the signals and measurements and transmits the signals, for example using two-way telemetry for processing on the surface. Alternatively, the signals can be processed by a processor in the drilling unit 90.

[0024] Styringsenheten eller prosessoren 40 på overflaten mottar også signaler fra andre følere og anordninger i brønnen og signaler fra følerne SrS3 og andre følere som anvendes i systemet 10, og behandler disse signalene i henhold til pro-grammerte instruksjoner tilveiebragt i overflatestyringsenheten 40. Overflatestyringsenheten 40 viser ønskede boreparametere og annen informasjon på en frem-visningsanordning/monitor42 som anvendes av en operatør for å styre boreoperasjonene. Overflatestyringsenheten 40 omfatter typisk en datamaskin eller et mikroprosessorbasert prosesseringssystem, minne for lagring av programmer eller modeller og data, en registrator for å registrere data samt andre ytre enheter. Styringsenheten 40 er typisk innrettet for å aktivere alarmer 44 ved forekomst av forbestemte farlige eller uønskede driftsforhold. Systemet omfatter også en nedihulls-prosessor, en følerenhet for formasjonsevaluering og en orienteringsføler. Disse kan være anordnet hvor som helst på bunnhullsenheten. [0024] The control unit or processor 40 on the surface also receives signals from other sensors and devices in the well and signals from the sensors SrS3 and other sensors used in the system 10, and processes these signals according to programmed instructions provided in the surface control unit 40. The surface control unit 40 shows desired drilling parameters and other information on a display device/monitor 42 which is used by an operator to control the drilling operations. The surface control unit 40 typically comprises a computer or a microprocessor-based processing system, memory for storing programs or models and data, a recorder for recording data and other external devices. The control unit 40 is typically arranged to activate alarms 44 in the event of predetermined dangerous or undesirable operating conditions. The system also includes a downhole processor, a sensor unit for formation evaluation and an orientation sensor. These can be arranged anywhere on the bottom hole assembly.

[0025] Figur 2a er en skjematisk skisse av pulsatoren, også kalt en oscillerende [0025] Figure 2a is a schematic sketch of the pulsator, also called an oscillating one

skjærventil 19, for slampulstelemetri. Pulsatorenheten 19 befinner seg inne i den innvendige boringen i verktøyhuset 101. Huset 101 kan være et hult vektrør i bunnhullsenheten 10, eller alternativt et eget hus innrettet for å passe inne i boringen i et vekt-rør. Borefluidet 31 strømmer gjennom statoren 102 og rotoren 103 og passerer gjennom ringrommet mellom pulsatorhuset 108 og den innvendige diameteren i verktøyhuset 101. shear valve 19, for sludge pulse telemetry. The pulsator unit 19 is located inside the internal bore in the tool housing 101. The housing 101 can be a hollow weight tube in the bottom hole unit 10, or alternatively a separate housing designed to fit inside the bore in a weight tube. The drilling fluid 31 flows through the stator 102 and the rotor 103 and passes through the annulus between the pulsator housing 108 and the internal diameter of the tool housing 101.

[0026] Statoren 102, se figurene 2a og 2b, er fastholdt i forhold til verktøyhuset 101 og til pulsatorhuset 108 og har flere langsgående strømningsveier 120. Rotoren 103, se figurene 2a og 2c, er skiveformet med kjervede blader 130 som danner strømningsveier 125 med tilsvarende størrelse og form som strømningsveiene 120 i statoren 102. Alternativt kan strømningsveiene 120 og 125 være huller henholdsvis gjennom statoren 102 og rotoren 103. Rotorpassasjene 125 er innrettet slik at de kan linjeføres, i én vinkelposisjon, med statorpassasjene 120 og danne en rettlinjet gjennomstrømningsvei. Rotoren 103 er anordnet tett inntil statoren 102 og er innrettet for oscillerende rotasjon. En vinkelforskyvning av rotoren 103 i forhold til statoren 102 endrer det effektive strømningsarealet og skaper trykkfluktuasjoner i den sirkulerte slamsøylen. For å bevirke én trykksyklus er det nødvendig å åpne og lukke strømningskanalen ved å endre vinkelposisjonen til rotorbladene 130 i forhold til strømningsveien 120 i statoren. Dette kan gjøres med en oscillerende bevegelse av rotoren 103. Rotorbladene 130 roteres i en første retning inntil strømningsområdet er helt eller delvis stengt eller begrenset. Dette skaper en trykkøkning. De blir deretter rotert i motsatt retning for å åpne strømningsveien. Dette skaper en trykkreduk-sjon. Den nødvendige vinkelforskyvningen avhenger av utførelsen av rotoren 103 og statoren 102. Jo flere strømningsveier i rotoren 103, jo mindre vinkelforskyvning kreves for å skape en gitt trykkfluktuasjon. En liten forskyvningsvinkel for å skape trykkfallet er ønskelig. Kraften som kreves for å akselerere rotoren 103 er propor-sjonal med vinkelforskyvningen. Jo mindre vinkelforskyvningen er, jo mindre er den nødvendige aktiveringskraften for å akselerere eller bremse rotoren 103. Som et eksempel, med åtte strømningsåpninger på rotoren 103 og på statoren 102, anvendes en vinkelforskyvning på omtrent 22,5° for å skape trykkfallet. Dette holder aktive-ringsenergien på et forholdsvis lavt nivå ved høye frekvenser. Merk at det ikke er nødvendig å blokkere strømningen fullstendig for å skape en trykkpuls, og følgelig vil forskjellige grader av blokkering, eller vinkelrotasjon, skape forskjellige puls-amplituder. [0026] The stator 102, see figures 2a and 2b, is fixed in relation to the tool housing 101 and to the pulsator housing 108 and has several longitudinal flow paths 120. The rotor 103, see figures 2a and 2c, is disk-shaped with notched blades 130 that form flow paths 125 with similar in size and shape to the flow paths 120 in the stator 102. Alternatively, the flow paths 120 and 125 can be holes respectively through the stator 102 and the rotor 103. The rotor passages 125 are arranged so that they can be aligned, in one angular position, with the stator passages 120 and form a rectilinear flow path. The rotor 103 is arranged close to the stator 102 and is arranged for oscillating rotation. An angular displacement of the rotor 103 relative to the stator 102 changes the effective flow area and creates pressure fluctuations in the circulated sludge column. To effect one pressure cycle, it is necessary to open and close the flow channel by changing the angular position of the rotor blades 130 relative to the flow path 120 in the stator. This can be done with an oscillating movement of the rotor 103. The rotor blades 130 are rotated in a first direction until the flow area is completely or partially closed or restricted. This creates a pressure increase. They are then rotated in the opposite direction to open the flow path. This creates a pressure reduction. The required angular displacement depends on the design of the rotor 103 and the stator 102. The more flow paths in the rotor 103, the less angular displacement is required to create a given pressure fluctuation. A small offset angle to create the pressure drop is desirable. The force required to accelerate the rotor 103 is proportional to the angular displacement. The smaller the angular displacement, the smaller the actuation force required to accelerate or decelerate the rotor 103. As an example, with eight flow openings on the rotor 103 and on the stator 102, an angular displacement of about 22.5° is used to create the pressure drop. This keeps the activation energy at a relatively low level at high frequencies. Note that it is not necessary to block the flow completely to create a pressure pulse, and consequently different degrees of blocking, or angular rotation, will create different pulse amplitudes.

[0027] Rotoren 103 er festet til en aksel 106. Akselen 106 står gjennom en fleksibel belg 107 og går gjennom lagre 109 som fastholder akselen radielt og aksielt i forhold til huset 108. Akselen er koblet til en elektrisk motor 104, som kan være en reverser-bar, børsteløs likestrømsmotor, en servomotor eller en trinnmotor. Motoren 104 er elektronisk styrt, av kretser i elektronikkmodulen 135, slik at rotoren 103 kan beveges presist i den ene eller andre retningen. Den presise styringen av posisjonen til rotoren 103 muliggjør spesifikk utforming av den genererte trykkpulsen. Slike motorer er alminnelig tilgjengelige og beskrives ikke ytterligere. Elektronikkmodulen 135 kan inneholde en programmerbar prosessor som kan være forhåndsprogrammert til å sende data med bruk av en hvilken som helst av et antall kodingsmetoder, omfattende, men ikke begrenset til ASK (Amplitude Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) eller PSK (Phase Shift Keying), eller enhver kombinasjon av disse metoder. [0027] The rotor 103 is attached to a shaft 106. The shaft 106 stands through a flexible bellows 107 and passes through bearings 109 which retain the shaft radially and axially in relation to the housing 108. The shaft is connected to an electric motor 104, which can be a reverser-bar, brushless DC motor, a servo motor or a stepper motor. The motor 104 is electronically controlled by circuits in the electronics module 135, so that the rotor 103 can be moved precisely in one or the other direction. The precise control of the position of the rotor 103 enables specific shaping of the generated pressure pulse. Such engines are generally available and are not described further. The electronics module 135 may include a programmable processor that may be pre-programmed to transmit data using any of a number of encoding methods, including but not limited to Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), or Phase Shift Keying (PSK) Shift Keying), or any combination of these methods.

[0028] I en utførelsesform av oppfinnelsen har verktøyhuset 101 trykkfølere, ikke vist, anordnet ovenfor og nedenfor pulsatorenheten, med måleflaten eksponert for fluidet inne i boringen i borestrengen. Disse følerne drives av elektronikkmodulen 135, og kan være tilveiebragt for å motta trykkpulser sendt fra overflaten. Prosessoren i elektronikkmodulen 135 kan være programmert til å endre datakodingsparameterne basert på trykkpulser sendt fra overflaten. Kodingsparameterne kan omfatte type kodingsskjema, grunnpulsens amplitude, grunnpulsens frekvens eller andre parametere som innvirker på datakodingen. [0028] In one embodiment of the invention, the tool housing 101 has pressure sensors, not shown, arranged above and below the pulsator unit, with the measuring surface exposed to the fluid inside the bore in the drill string. These sensors are operated by the electronics module 135, and can be provided to receive pressure pulses sent from the surface. The processor in the electronics module 135 may be programmed to change the data encoding parameters based on pressure pulses sent from the surface. The coding parameters may include the type of coding scheme, the amplitude of the basic pulse, the frequency of the basic pulse or other parameters that affect the data coding.

[0029] Hele pulsatorhuset 108 er fylt med et passende smøremiddel 111 for å smøre lagrene 109 og for å kompensere trykket inne i pulsatorhuset 108 med nedihulls-trykket i boreslammet 31. Lagrene 109 er typisk antifriksjonslagre som er kjente for fagmannen, og er ikke beskrevet ytterligere. I en utførelsesform er tetningen 107 en fleksibel belgtetning som er koblet direkte til akselen 106 og pulsatorhuset 108 og hermetisk forsegler det oljefylte pulsatorhuset 108. Rotasjonsbevegelsen til akselen 106 gjør at det fleksible materialet i belgtetningen 107 vrir seg og dermed tilpasser seg rotasjonsbevegelsen. Det fleksible belgmaterialet kan være et elastisk materiale eller alternativt et fiberforsterket elastisk materiale. Det er nødvendig å holde vinkel-bevegelsen forholdsvis liten slik at belgmaterialet ikke vil få for store spenninger den vridende bevegelsen. I en alternativ foretrukket utførelsesform kan tetningen 107 kan være en elastisk roterende akseltetning eller en mekanisk flatetetning. [0029] The entire pulsator housing 108 is filled with a suitable lubricant 111 to lubricate the bearings 109 and to compensate the pressure inside the pulsator housing 108 with the downhole pressure in the drilling mud 31. The bearings 109 are typically anti-friction bearings known to those skilled in the art, and are not described additional. In one embodiment, the seal 107 is a flexible bellows seal that is connected directly to the shaft 106 and the pulsator housing 108 and hermetically seals the oil-filled pulsator housing 108. The rotational movement of the shaft 106 causes the flexible material in the bellows seal 107 to twist and thus adapt to the rotational movement. The flexible bellows material can be an elastic material or alternatively a fibre-reinforced elastic material. It is necessary to keep the angular movement relatively small so that the bellows material will not experience excessive stress due to the twisting movement. In an alternative preferred embodiment, the seal 107 can be an elastic rotating shaft seal or a mechanical flat seal.

[0030] I en utførelsesform er motoren 104 utstyrt med en aksel med to ender eller alternativt en hul aksel. Den ene enden av motorakselen er festet til akselen 106, og den andre enden av motorakselen er festet til en torsjonsfjær 105. Den andre enden av torsjonsfjæren 105 er festet til endedekselet 115. Torsjonsfjæren 105, sammen med akselen 106 og rotoren 103, danner et mekanisk fjær/masse-system. Torsjonsfjæren 105 er innrettet slik at dette fjær/masse-systemet har sin grunnfrekvens ved, eller nær, pulsatorens ønskede oscillasjonspulsfrekvens. Fremgangsmåten for å konstruere et resonanttorsjonsfjær/masse-system er velkjent for fagmannen, og er ikke beskrevet her. Fordelen med et resonant system er at når systemet er i resonans, motoren kun trenger å forsyne nok kraft til å overvinne eksterne krefter og systemdempning, mens rotasjonstreghetskrefter balanseres av det resonerende systemet. [0030] In one embodiment, the motor 104 is equipped with a shaft with two ends or alternatively a hollow shaft. One end of the motor shaft is attached to the shaft 106, and the other end of the motor shaft is attached to a torsion spring 105. The other end of the torsion spring 105 is attached to the end cover 115. The torsion spring 105, together with the shaft 106 and the rotor 103, form a mechanical spring/mass system. The torsion spring 105 is arranged so that this spring/mass system has its fundamental frequency at, or close to, the pulsator's desired oscillation pulse frequency. The procedure for constructing a resonant torsional spring/mass system is well known to those skilled in the art, and is not described here. The advantage of a resonant system is that when the system is in resonance, the motor only needs to supply enough power to overcome external forces and system damping, while rotational inertial forces are balanced by the resonant system.

[0031] Som angitt over vil det ved passbåndsignalering være ønskelig å velge ett eller flere frekvensbånd der støyen er liten og dempningen av signalet i kanalen er mindre. Ved å velge frekvensbåndet/-båndene basert på dette kriteriet kan signal/støy-forholdet (SNR) maksimeres for et gitt kraftforbruk for pulsatoren. [0031] As indicated above, with passband signaling it will be desirable to select one or more frequency bands where the noise is small and the attenuation of the signal in the channel is smaller. By selecting the frequency band(s) based on this criterion, the signal-to-noise ratio (SNR) can be maximized for a given power consumption of the pulsator.

[0032] Dette valget kan være basert på overføringsfunksjonen til en kanal, dvs. det som skjer med signalet fra det mates inn i slamkanalen nedihulls til det blir mottatt ved overflaten. Denne kan modelleres som en "svart boks"; vi mater inn et signal i én ende av boksen og mottar et signal i den andre enden. Ved å sammenlikne inn-gangssignalet og utgangssignalet utvikler vi en modell av systemet som beskriver hvordan det endrer signaler. [0032] This choice can be based on the transmission function of a channel, i.e. what happens to the signal from the time it is fed into the mud channel downhole until it is received at the surface. This can be modeled as a "black box"; we feed a signal into one end of the box and receive a signal at the other end. By comparing the input signal and the output signal, we develop a model of the system that describes how it changes signals.

[0033] Systemoverføringsfunksjonen er vist skjematisk i figur 3. Et inngangssignal 201 med frekvensspektrum X(f) er vist. I dette eksempelet er dette et kjent signal generert av slampulsatoren. Slamkanalen 203 har en overføringsfunksjon H(f) i frekvensdomenet. Det mottatte signalet 205 har spektrum Y(f). De forskjellige spektrene er koblet gjennom: [0033] The system transfer function is shown schematically in Figure 3. An input signal 201 with frequency spectrum X(f) is shown. In this example, this is a known signal generated by the mud pulsator. The mud channel 203 has a transfer function H(f) in the frequency domain. The received signal 205 has spectrum Y(f). The different spectra are connected through:

eller ekvivalent, i tidsdomenet, der <8> representerer konvolusjonsoperatoren. Konvolusjonoperasjonen er gitt ved: or equivalently, in the time domain, where <8> represents the convolution operator. The convolution operation is given by:

Ideen med en overføringsfunksjon for å representere en telemetrikanal er beskrevet i forbindelse med elektromagnetisk telemetri i US 6,781,521 til Gardner. Fremgangsmåten til Gardner er ikke basert på bestemmelse av overføringsfunksjonen, men på bruk av adaptive filtre som korrigerer for elektromagnetisk støy. Det finnes flere metoder for å bestemme overføringsfunksjonen H(f) som karakteriserer kanalen. The idea of a transfer function to represent a telemetry channel is described in connection with electromagnetic telemetry in US 6,781,521 to Gardner. Gardner's method is not based on determining the transfer function, but on the use of adaptive filters that correct for electromagnetic noise. There are several methods for determining the transfer function H(f) that characterizes the channel.

[0034] I en utførelsesform av oppfinnelsen er signalet X(t) et chirp-signal. Et eksempel på chirp-signal er et som varer en tidsperiode der frekvensen økes eller reduseres kontinuerlig; frekvensen løper kontinuerlig mellom en startfrekvens og en endefrekvens. Et oppovergående frekvensgjennomløp i tidsdomenet er illustrert ved 205 i figur 4a. Ekvivalenten i frekvensdomenet er vist ved 207 i figur 4b. Som kan sees i figur 4b øker frekvensen i dette eksempelet lineært fra en vinkelfrekvens©1til en vinkelfrekvens a>2- Det er ikke nødvendig at frekvensen endrer seg lineært i tiden; ikke-lineære gjennomløpsfrekvenser kan anvendes for selektivt å fremheve energien i noen frekvensbånd fremfor andre. Andre kriterier som kan anvendes er å ha et spektrum med reduserte sidelober; se for eksempel US 5,347,494 til Andersen. [0034] In one embodiment of the invention, the signal X(t) is a chirp signal. An example of a chirp signal is one that lasts a period of time where the frequency is continuously increased or decreased; the frequency runs continuously between a start frequency and an end frequency. An upward frequency sweep in the time domain is illustrated at 205 in Figure 4a. The equivalent in the frequency domain is shown at 207 in Figure 4b. As can be seen in Figure 4b, the frequency in this example increases linearly from an angular frequency ©1 to an angular frequency a>2- It is not necessary that the frequency changes linearly in time; non-linear pass-through frequencies can be used to selectively emphasize the energy in some frequency bands over others. Other criteria that can be used are having a spectrum with reduced side lobes; see, for example, US 5,347,494 to Andersen.

[0035] I en utførelsesform av oppfinnelsen blir et chirp-signal X(t) med egenskapene i figurene 4a-4b generert av pulsatoren. Et sted på overflaten måles signalet Y(t) etter å ha forplantet seg gjennom slamkanalen. Krysskorrelasjonen mellom X(t) og Y(t) er gitt ved: [0035] In one embodiment of the invention, a chirp signal X(t) with the properties in figures 4a-4b is generated by the pulsator. Somewhere on the surface, the signal Y(t) is measured after having propagated through the mud channel. The cross-correlation between X(t) and Y(t) is given by:

Sammenlikning av denne krysskorrelasjonen med autokorrelasjonen til chirp-signalet, Rxx( t), gir overføringsfunksjonen H( t) eller H( f) ved hjelp av kjente metoder. Én mulig metode er å beregne frekvensspektrene til krysskorrelasjonen og dividere med frekvensspekteret til autokorrelasjonen: #*(/) = J?2^2 (5). Comparison of this cross-correlation with the autocorrelation of the chirp signal, Rxx( t ), gives the transfer function H( t ) or H( f ) using known methods. One possible method is to calculate the frequency spectra of the cross-correlation and divide by the frequency spectrum of the autocorrelation: #*(/) = J?2^2 (5).

En viktig fordel med å anvende et chirp-signal i brønnen er at dersom frekvensbåndene©i og©2er store nok, autokorrelasjonen er en enhetspiker i tidsdomenet. For båndbegrensede chirp-signaler er autokorrelasjonen sync-funksjonen. Alternativt kan man foreta en tradisjonell frekvensanalyse av det utsendte og det overførte signalet og bestemme et spektralforhold. An important advantage of using a chirp signal in the well is that if the frequency bands ©i and ©2 are large enough, the autocorrelation is a unity spike in the time domain. For band-limited chirp signals, the autocorrelation is the sync function. Alternatively, a traditional frequency analysis of the emitted and transmitted signal can be carried out and a spectral ratio determined.

[0036] Chirp-signaler har den viktige egenskapen at de kan komprimeres både i tidsdomenet og i frekvensdomenet. Chirp-komprimering gjøres gjennom korrelasjons-operasjonen. Autokorrelasjonen til et chirp-signal resulterer i en meget skarp puls med høy amplitude. Se 211 i figur 5a. Samme operasjon i frekvensdomenet gir en høy topp ved frekvensen 0 Hz. Se 213 i figur 5b. Autokorrelasjonsfunksjonen samler (komprimerer) mesteparten av energien i chirp-signalet i ett punkt. Med chirp-komprimering menes en projeksjon av frekvenskurven til vertikalaksen for korrelasjon i tidsdomenet, og til horisontalaksen for korrelasjon i frekvensdomenet. [0036] Chirp signals have the important property that they can be compressed both in the time domain and in the frequency domain. Chirp compression is done through the correlation operation. The autocorrelation of a chirp signal results in a very sharp pulse with a high amplitude. See 211 in Figure 5a. The same operation in the frequency domain gives a high peak at the frequency 0 Hz. See 213 in Figure 5b. The autocorrelation function collects (compresses) most of the energy in the chirp signal in one point. By chirp compression is meant a projection of the frequency curve onto the vertical axis for correlation in the time domain, and onto the horizontal axis for correlation in the frequency domain.

[0037] Figur 6 viser resultatene av en bestemmelse av overføringsfunksjonen ved anvendelse av et 1-40 Hz chirp-signal. Som kan sees er det bånd 251, 253 rundt 15 Hz og 28,5 Hz hvor kanalen er sterkt dempende. Følgelig bør signaler i disse frekvensbåndene unngås. [0037] Figure 6 shows the results of a determination of the transfer function using a 1-40 Hz chirp signal. As can be seen, there are bands 251, 253 around 15 Hz and 28.5 Hz where the channel is strongly attenuating. Consequently, signals in these frequency bands should be avoided.

[0038] I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, i stedet for å anvende et chirp-signal, varer et trinnvist frekvensgjennomløp en tidsperiode der frekvensen økes trinnvis, og hvert frekvenstrinn opprettholdes i et definert tidsintervall. Et slikt trinnvist frekvenssignal med tre forskjellige frekvenstrinn er vist i figur 7a, mens figur 7b viser hvordan frekvensene øker gjennom en tidsperiode. Tidsskalaen i figur 7b er forskjellig fra den i figur 4b. Varigheten til hvert trinn og antallet trinn mellom definerte startfrekvenser og endefrekvenser er alle programmerbare. Sekvensene er kjent på forhånd. Med denne fremgangsmåten bestemmes overføringsfunksjonen med diskrete bånd definert av de forskjellige trinnene. Én fordel med trinnmetoden er at den er mindre følsom for synkroniseringsfeil og ISI-forstyrrelse (InterSymbol Inter-ference) siden hver frekvens opprettholdes over et langt tidsintervall T (se figur 7b). Dersom tidsintervallet velges tilstrekkelig stort vil det finnes vinduer der ISI-forstyrrelsen er liten eller null. En ulempe med trinnmetoden er at frekvensgjennom-løpet skjer over en lengre tidsperiode og således ikke kan anvendes dersom data i sanntid er påkrevet. Med chirp-metoden kan varigheten gjøres kortere, men estima-tene er ikke like robuste. Chirp-metoden har den fordelen at den gir en tettere samp-ling i frekvensdomenet. Bruk av et signal med trinnvis frekvens for bestemmelse av optimale frekvenser for akustisk telemetri gjennom en borestreng er beskrevet i US 5,124,953 til Grosso; i Grosso gjøres imidlertid valget basert på en modellert overføringsfunksjon for borestrengen, ikke på en målt overføringsfunksjon. [0038] In an alternative embodiment of the invention, instead of using a chirp signal, a stepped frequency sweep lasts a period of time where the frequency is increased step by step, and each frequency step is maintained for a defined time interval. Such a stepped frequency signal with three different frequency steps is shown in Figure 7a, while Figure 7b shows how the frequencies increase over a period of time. The time scale in Figure 7b is different from that in Figure 4b. The duration of each step and the number of steps between defined start frequencies and end frequencies are all programmable. The sequences are known in advance. With this method, the transfer function is determined with discrete bands defined by the different steps. One advantage of the step method is that it is less sensitive to synchronization errors and InterSymbol Interference (ISI) since each frequency is maintained over a long time interval T (see Figure 7b). If the time interval is chosen sufficiently large, there will be windows where the ISI disturbance is small or zero. A disadvantage of the step method is that the frequency cycle takes place over a longer period of time and thus cannot be used if real-time data is required. With the chirp method, the duration can be made shorter, but the estimates are not as robust. The Chirp method has the advantage that it provides a denser sampling in the frequency domain. The use of a stepped frequency signal to determine optimal frequencies for acoustic telemetry through a drill string is described in US 5,124,953 to Grosso; in Grosso, however, the choice is made based on a modeled transfer function for the drill string, not on a measured transfer function.

[0039] I nok en annen utførelsesform av oppfinnelsen anvendes en pseudotilfeldig sekvens, muligens en pseudotilfeldig binærsekvens. Slike sekvenser har den egenskapen at de har en autokorrelasjon som hovedsakelig er en enhetspiker. Ved hjelp av slike sekvenser er det mulig å bestemme kanalegenskapene. [0039] In yet another embodiment of the invention, a pseudorandom sequence is used, possibly a pseudorandom binary sequence. Such sequences have the characteristic of having an autocorrelation which is essentially a unit spike. Using such sequences, it is possible to determine the channel properties.

[0040] Figur 8 viser et plott av kanaloverføringsfunksjonen beregnet ved hjelp av metoden med trinnvise frekvenser. Kurvene 291 og 293 svarer til en føler for dynamisk trykk og en føler for statisk trykk. Kurven 295 er en teoretisk kurve estimert basert på kunnskap om borestrengens, brønnens og slammets egenskaper. Overensstemmelsen mellom den teoretiske kurven og den estimerte overførings-funksjonen er god. De overensstemmer også med figur 6 når det gjelder de uønskede båndene rundt 15 Hz og 28 Hz. [0040] Figure 8 shows a plot of the channel transfer function calculated using the stepwise frequency method. Curves 291 and 293 correspond to a sensor for dynamic pressure and a sensor for static pressure. Curve 295 is a theoretical curve estimated based on knowledge of the properties of the drill string, the well and the mud. The agreement between the theoretical curve and the estimated transfer function is good. They also agree with Figure 6 in terms of the unwanted bands around 15 Hz and 28 Hz.

[0041] Bruken av bestemmelse av kanalens overføringsfunksjon ved telemetri under boreoperasjoner er illustrert i flytdiagrammet i figur 9. Boring startes 301 og samtidig med boreoperasjonene anvendes nedlinktelemetri for å sende instruksjoner nedihulls, og opplinktelemetri anvendes for å sende data oppihulls. Det innledende valget av frekvenser kan være basert på tidligere erfaring, eller på modellering basert på de kjente fysiske egenskapene til borestrengen, slammet og borehullet. Ved passende avbrudd 303 under boreoperasjoner, for eksempel når en ny borerør-seksjon legges til, bestemmes 305 kanaloverføringsfunksjonen med bruk av en hvilken som helst av metodene beskrevet over. Basert på denne bestemmelsen kan kjørefrekvensene til nedlink- og opplink-kildene endres 307. Kanalen er i alminnelig-het ikke symmetrisk siden randbetingelsen ved pulsatorenden hovedsakelig er en åpen kanal mens kanalen er lukket ved overflaten. Med bruk av doble trykkomformere (DPT - Dual Pressure Transducers) er det imidlertid mulig å isolere det oppovergående signalet (fra pumpestøy og det reflekterte nedovergående signalet) og å avlede en overføringsfunksjon som også kan være anvendelig for nedover-kommunikasjon. Deretter gjenopptas 309 boringen. På denne måten blir telemetri-systemets kjøreegenskaper tilpasset dynamisk basert på målte kanalegenskaper. [0041] The use of determining the channel's transmission function by telemetry during drilling operations is illustrated in the flowchart in Figure 9. Drilling is started 301 and simultaneously with the drilling operations, downlink telemetry is used to send instructions downhole, and uplink telemetry is used to send data uphole. The initial choice of frequencies may be based on past experience, or on modeling based on the known physical properties of the drill string, mud and borehole. Upon appropriate interruption 303 during drilling operations, such as when a new drill pipe section is added, the channel transfer function is determined 305 using any of the methods described above. Based on this determination, the driving frequencies of the downlink and uplink sources can be changed 307. The channel is generally not symmetrical since the boundary condition at the pulsator end is essentially an open channel while the channel is closed at the surface. However, with the use of dual pressure transducers (DPT - Dual Pressure Transducers) it is possible to isolate the upward signal (from pump noise and the reflected downward signal) and to derive a transfer function that can also be used for downward communication. 309 drilling is then resumed. In this way, the telemetry system's driving characteristics are adapted dynamically based on measured channel characteristics.

[0042] I en utførelsesform av oppfinnelsen er mottakeren en anordning som reagerer på slamstrømning. Denne kan være en tradisjonell strømningsmåler, eller ved nedlinktelemetri, en turbin nede i brønnen. Trykkomformere så som hydrofoner kan anvendes. For opplinktelemetri kan man som et alternativ eller i tillegg til én enkelt hydrofon anvende doble trykkomformere (DPT - Dual Pressure Transducers). Doble trykkomformere omfatter minst to trykkomformere anordnet i en avstand fra hverandre. Signalene fra den doble trykkomformeren kan bli bearbeidet for å fjerne signaler som forplanter seg i en valgt retning, for eksempel fra en pumpe. Denne muligheten med en dobbel trykkomformer gjør den mer egnet enn en enkel trykkomformer; imidlertid vil en enkel trykkomformer kunne anvendes i foreliggende oppfinnelse. [0042] In one embodiment of the invention, the receiver is a device that reacts to mud flow. This can be a traditional flow meter, or in the case of downlink telemetry, a turbine down in the well. Pressure transducers such as hydrophones can be used. For uplink telemetry, dual pressure transducers (DPT - Dual Pressure Transducers) can be used as an alternative or in addition to a single hydrophone. Double pressure transducers comprise at least two pressure transducers arranged at a distance from each other. The signals from the dual pressure transducer can be processed to remove signals propagating in a selected direction, for example from a pump. This capability of a double pressure transducer makes it more suitable than a single pressure transducer; however, a simple pressure transducer can be used in the present invention.

[0043] Foreliggende oppfinnelse løser også et problem som oppstår med en hvilken som helst type mekanisk vibratorelement som styres av et chirp-signal, nemlig harmonisk forvrengning. Enkelt sagt vil, i tillegg til å generere signaler med frekvensen til chirp-referansesignalet, vibratorelementer også generere signaler ved overtoner (multipler av grunnfrekvensen). Når det mottatte signalet korreleres med chirp-signalet, vil det da oppstå feil dersom chirp-signalets frekvensbånd overstiger én oktav. En signalbehandlingsmetode som løser dette problemet er beskrevet i det følgende. [0043] The present invention also solves a problem that occurs with any type of mechanical vibrator element that is controlled by a chirp signal, namely harmonic distortion. Simply put, in addition to generating signals at the frequency of the chirp reference signal, vibrator elements will also generate signals at harmonics (multiples of the fundamental frequency). When the received signal is correlated with the chirp signal, errors will occur if the chirp signal's frequency band exceeds one octave. A signal processing method that solves this problem is described below.

[0044] Et chirp-signal i form av en lineær frekvensmodulert puls med startfrekvens fs og chirp-frekvens y er uttrykt matematisk som: Kanalen kan betraktes som et lineært FIR-filter med komplekse koeffisienter otj og tidsforsinkelser ^(i=1,2, ..). [0044] A chirp signal in the form of a linear frequency modulated pulse with start frequency fs and chirp frequency y is expressed mathematically as: The channel can be considered as a linear FIR filter with complex coefficients otj and time delays ^(i=1,2, ..).

Trykksignalet ved pulsatoren antas å være ikke-lineært, og den andre overtonen til chirp-signalet dempes med en faktor p i forhold til grunnfrekvensen: The pressure signal at the pulsator is assumed to be non-linear, and the second harmonic of the chirp signal is attenuated by a factor p relative to the fundamental frequency:

Trykksignalet ved overflaten er en konvolusjon av trykksignalet med slamkanalens impulsrespons: som gir: The pressure signal at the surface is a convolution of the pressure signal with the mud channel's impulse response: which gives:

[0045] Vi vil nå beskrive en "overtone-kansellering". Overtone-kansellering omfatter det å multiplisere det mottatte signalet med et chirp-referansesignal, filtrere det resulterende signalet og multiplisere det med den komplekskonjugerte av chirp-referansesignalet. Produktet av et chirp-signal med varighet Tcurp med dens komplekskonjugerte og tidsforskjøvet med v, gir: [0045] We will now describe an "overtone cancellation". Overtone cancellation involves multiplying the received signal by a chirp reference signal, filtering the resulting signal, and multiplying it by the complex conjugate of the chirp reference signal. The product of a chirp signal of duration Tcurp with its complex conjugate and time-shifted by v gives:

CChirp( t, rj) er en ASK-modulert firkantpuls med frekvens = - y. v,. Figurene 10a og 10b viser henholdsvis real-delen av CChirp( t, r) i tidsdomenet og dens fourier-transformerte. CChirp( t, rj) is an ASK-modulated square pulse with frequency = - y. w,. Figures 10a and 10b show respectively the real part of CChirp(t, r) in the time domain and its Fourier-transformed.

[0046] Chirp-referansesignalet er den komplekskonjugerte av det overførte "ideelle" chirp-signalet: [0046] The chirp reference signal is the complex conjugate of the transmitted "ideal" chirp signal:

Det komprimerte mottatte signalet er: The compressed received signal is:

Komprimeringen av signalet med chirp-referansesignalet resulterer i en sum av eksponentielle bølger med frekvensene fj= -y Ti. The compression of the signal with the chirp reference signal results in a sum of exponential waves with frequencies fj= -y Ti.

[0047] Den andre delen av den siste likningen representerer kompresjonen av chirp-referansesignalet med chirp-signalets første overtone. Den er en sum av chirp-signaler med chirp-frekvens y og startfrekvenser: [0047] The second part of the last equation represents the compression of the chirp reference signal with the first harmonic of the chirp signal. It is a sum of chirp signals with chirp frequency y and starting frequencies:

For en lineær pulsator (p = 0) kan koeffisientene a\ og tidsforsinkelsene t\ for kanal-filteret beregnes direkte med amplituden og frekvensen til det komprimerte signalet For a linear pulsator (p = 0), the coefficients a\ and the time delays t\ of the channel filter can be calculated directly with the amplitude and frequency of the compressed signal

Zcomp( t) (for eksempel med bruk av FFT). For en ikke-lineær sender, dvs. der senderen genererer overtoner, kan spektrene til de komprimerte signalene (grunnfrekvensen og den første overtonen) overlappe og forringe kanalestimeringen. Følgende betingelse sikrer at de to spektrene ikke overlapper: Zcomp( t) (for example using FFT). For a non-linear transmitter, i.e. where the transmitter generates harmonics, the spectra of the compressed signals (the fundamental frequency and the first harmonic) can overlap and degrade the channel estimation. The following condition ensures that the two spectra do not overlap:

Den høyeste frekvensen til det forsinkede chirp-signalet etter komprimering må være lavere enn den høyeste frekvensen til den første overtonen etter komprimering, dvs.: The highest frequency of the delayed chirp signal after compression must be lower than the highest frequency of the first harmonic after compression, i.e.:

[0048] Som et eksempel, er med y = 40 Hz/s,Tmax= 0,1s, fs > 12 Hz. Denne betingelsen sikrer at det ikke er overlapp mellom de to spektrene. Siden signal-energien avtar med økende forsinkelse kan en viss overlapp av de to spektrene tillates avhengig av overføringskanalens forsinkelsesprofil. Dersom for eksempel mesteparten av den reflekterte energien ligger innenfor 50% av den maksimale for-sinkelsen på 0,1 sekunder, kan man anvende chirp-signaler med startfrekvens fs=6 Hz. [0048] As an example, with y = 40 Hz/s, Tmax = 0.1s, fs > 12 Hz. This condition ensures that there is no overlap between the two spectra. Since the signal energy decreases with increasing delay, a certain overlap of the two spectra can be allowed depending on the delay profile of the transmission channel. If, for example, most of the reflected energy lies within 50% of the maximum delay of 0.1 seconds, chirp signals with a starting frequency fs=6 Hz can be used.

[0049] Etter komprimering vil det komprimerte signalet bli filtrert av et lavpassfilter som filtrerer ut chirp-signalene som oppstår som følge av pulsatorens ikke-linearitet. Dersom betingelsen over er oppfylt, oppnås følgende signal etter filtrering: [0049] After compression, the compressed signal will be filtered by a low-pass filter that filters out the chirp signals that arise as a result of the non-linearity of the pulsator. If the condition above is met, the following signal is obtained after filtering:

Kanalkoeffisientene a-, og tidsforsinkelsene v, kan da bestemmes ved å transformere signalet ZcomP, m( V til frekvensdomenet og beregne spektrallinjene (se fig. 10). Spektrallinjenes amplitude og frekvens bestemmer forsinkelsene og koeffisientene. Filtreringen av det komprimerte signalet reduserer ikke bare innvirkningen av overtoner, men også av annen støy innenfor overføringsbåndet. The channel coefficients a-, and the time delays v, can then be determined by transforming the signal ZcomP, m( V into the frequency domain and calculating the spectral lines (see fig. 10). The amplitude and frequency of the spectral lines determine the delays and coefficients. The filtering of the compressed signal not only reduces the impact of harmonics, but also of other noise within the transmission band.

[0050] Etter komprimering og filtrering vil signalet bli projisert til chirp-referansesignalet. Signalet z( t) er lik det mottatte signalet y( t) dersom pulsatoren er lineær og over-føringen er støyfri. Kanaloverføringsfunksjonen kan da estimeres ved å dividere den fourier-transformerte av signalet z( t) med den fourier-transformerte av referansesignalet xæf( t). Figur 11 er et flytdiagram som illustrerer kanalestimeringsalgoritmen. [0050] After compression and filtering, the signal will be projected to the chirp reference signal. The signal z(t) is equal to the received signal y(t) if the pulsator is linear and the transmission is noise-free. The channel transfer function can then be estimated by dividing the Fourier transform of the signal z(t) by the Fourier transform of the reference signal xæf(t). Figure 11 is a flowchart illustrating the channel estimation algorithm.

[0051] Figur 11 viser et inngangssignal 401, som er gitt ved y( t) i likn. (10). Inngangs-signalet 401 komprimeres (krysskorreleres) i 403 med den komplekskonjugerte av chirp-referansesignalet som gitt i likn. (13)-(17). Resultatet filtreres av et lavpassfilter i 405 som filtrerer ut chirp-signalene som har oppstått som følge av pulsatorens ikke-linearitet. Dersom betingelsen gitt ved likn. (20) er oppfylt, er resultatet gitt ved likn. (21). 407 er projeksjon av det komprimerte, filtrerte signalet til chirp-signalet. Trinnene representert av 403, 405 og 407 kan kalles en chirp-transformasjon. Fourier-transformen av det chirp-transformerte utgangssignalet tas i 409 og over-føringsfunksjonen estimeres i 413 med bruk av den fourier-transformerte av chirp-referansesignalet. [0051] Figure 11 shows an input signal 401, which is given by y(t) in Eq. (10). The input signal 401 is compressed (cross-correlated) in 403 with the complex conjugate of the chirp reference signal as given in Eq. (13)-(17). The result is filtered by a low-pass filter in 405 which filters out the chirp signals that have arisen as a result of the non-linearity of the pulsator. If the condition given by Eq. (20) is fulfilled, the result is given by Eq. (21). 407 is the projection of the compressed filtered signal onto the chirp signal. The steps represented by 403, 405 and 407 may be called a chirp transform. The Fourier transform of the chirp-transformed output signal is taken in 409 and the transfer function is estimated in 413 using the Fourier transform of the chirp reference signal.

[0052] Bruken av chirp-transformasjonen for dempning av harmonisk forvrengning er ikke begrenset til kommunikasjon i en slamkanal med slampulstelemetri. Problemet med harmonisk forvrengning oppstår også når en signalkilde med variabel frekvens benyttes i seismiske operasjoner, SWD®-(Seismic While Drilling)-operasjoner og brønn-til-brønn-tomografi. I alle disse anvendelsene kan harmonisk forvrengning reduseres med bruk av fremgangsmåten beskrevet over. Som fagmannen vil vite anvendes ved seismiske operasjoner en mekanisk vibrator (på land) og en marin vibrator (offshore) for å generere et chirp-signal som forplanter seg inn i under-grunnen. Signaler som detekteres av mottakere anordnet på overflaten eller i en brønnboring blir krysskorrelert med et chirp-referansesignal for å oppnå en impulsrespons for grunnen som bestemmes av geometrien til underjordiske skilleflater og grunnens elastiske egenskaper. Ved SWD® kan kilden være en mekanisk vibrator som føres av en borestreng på en bunnhullsenhet. Ved brønn-til-brønn-tomografi befinner kildene og mottakerne seg inne i borehull. Jordformasjonen som signalene forplanter seg gjennom kan betraktes som kommunikasjonskanalen. Som vil være kjent for fagmannen kan overføringsfunksjonen bestemmes fra en respons til en impuls, men kan også bestemmes fra responsen til en step-funksjon. For formålet med foreliggende oppfinnelse er betegnelsen "impulsrespons" ment å omfatte responsen til en step-funksjon. [0052] The use of the chirp transform for attenuation of harmonic distortion is not limited to communication in a sludge channel with sludge pulse telemetry. The problem of harmonic distortion also occurs when a variable frequency signal source is used in seismic operations, SWD® (Seismic While Drilling) operations and well-to-well tomography. In all these applications, harmonic distortion can be reduced using the method described above. As the person skilled in the art will know, seismic operations use a mechanical vibrator (on land) and a marine vibrator (offshore) to generate a chirp signal that propagates into the subsoil. Signals detected by receivers located on the surface or in a wellbore are cross-correlated with a chirp reference signal to obtain an impulse response for the ground that is determined by the geometry of subsurface interfaces and the elastic properties of the ground. In the case of SWD®, the source may be a mechanical vibrator which is carried by a drill string on a downhole unit. In well-to-well tomography, the sources and receivers are inside boreholes. The soil formation through which the signals propagate can be considered the communication channel. As will be known to those skilled in the art, the transfer function can be determined from a response to an impulse, but can also be determined from the response to a step function. For the purpose of the present invention, the term "impulse response" is intended to include the response of a step function.

[0053] Driften av senderen og mottakerne kan være styrt av nedihullsprosessoren og/eller overflateprosessoren. Underforstått i styring og behandling av data er bruk av et dataprogram på et passende maskinlesbart medium som gjør det mulig for prosessoren å bevirke styring og databehandling. Det maskinlesbare mediet kan omfatte ett eller flere ROM, EPROM, EAROM, flash-minner og optiske platelagre. [0053] The operation of the transmitter and the receivers can be controlled by the downhole processor and/or the surface processor. Implied in the management and processing of data is the use of a computer program on a suitable machine-readable medium which enables the processor to effect management and data processing. The machine-readable medium may include one or more ROMs, EPROMs, EAROMs, flash memories and optical disc storage.

[0054] Den foregående beskrivelsen er rettet mot konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse for illustrasjons- og forklaringsformål. Det vil imidlertid være klart for fagmannen at mange modifikasjoner og endringer av utførelsesformen beskrevet over er mulige innenfor oppfinnelsens ramme og idé i henhold til patent-kravene. Det er således meningen at de følgende kravene skal tolkes å omfatte alle slike modifikasjoner og endringer. [0054] The preceding description is aimed at concrete embodiments of the present invention for purposes of illustration and explanation. However, it will be clear to the person skilled in the art that many modifications and changes to the embodiment described above are possible within the scope and idea of the invention according to the patent requirements. It is therefore intended that the following requirements shall be interpreted to include all such modifications and changes.

Claims (38)

1. Fremgangsmåte for å kommunisere signaler i en brønnboring mellom et sted på overflaten og et sted nede i brønnen, der fremgangsmåten omfatter: (a) å generere et mekanisk signal ved ett av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen, der det genererte mekaniske signalet velges fra gruppen bestående av: (A) et signal med trinnvis frekvens, (B) et lineært chirp-signal, (C) et ikke-lineært chirp-signal, (D) en pseudotilfeldig sekvens, og (E) en pseudotilfeldig binærsekvens, (b) å motta et signal som representerer det genererte mekaniske signalet ved det andre av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen, og (c) basert på det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet å estimere en egenskap ved en kommunikasjonskanal mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen.1. Method for communicating signals in a wellbore between a location on the surface and a location down the well, where the method comprises: (a) generating a mechanical signal at one of the location on the surface and the location down the well, where the generated mechanical the signal is selected from the group consisting of: (A) a step-frequency signal, (B) a linear chirp signal, (C) a nonlinear chirp signal, (D) a pseudorandom sequence, and (E) a pseudorandom binary sequence , (b) receiving a signal representing the generated mechanical signal at the other of the surface location and the downhole location, and (c) based on the received signal and the generated mechanical signal, estimating a property of a communication channel between the location on the surface and the place down in the well. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det mekaniske signalet som genereres er minst én av: (i) en endring av en fluidstrømning, og (ii) en trykkpuls.2. Method according to claim 1, where the mechanical signal that is generated is at least one of: (i) a change of a fluid flow, and (ii) a pressure pulse. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der signalet som mottas omfatter en måling av minst én av: (i) et trykk, og (ii) en fluidstrømning.3. Method according to claim 1, where the signal received comprises a measurement of at least one of: (i) a pressure, and (ii) a fluid flow. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det genererte mekaniske signalet genereres ved stedet nede i brønnen under et avbrudd i boreoperasjoner.4. Method according to claim 1, where the generated mechanical signal is generated at the location down in the well during an interruption in drilling operations. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der kommunikasjonskanalen omfatter en slam-strømningsvei.5. Method according to claim 1, where the communication channel comprises a sludge flow path. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der egenskapen ved kommunikasjonskanalen omfatter en overføringsfunksjon.6. Method according to claim 1, where the characteristic of the communication channel comprises a transfer function. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det å estimere egenskapen videre omfatter minst én av det å: (i) krysskorrelere det mottatte signalet med det genererte mekaniske signalet, (ii) anvende frekvensspekteret til det mottatte signalet, og (iii) anvende frekvensspekteret til det genererte mekaniske signalet.7. Method according to claim 1, wherein estimating the property further comprises at least one of: (i) cross-correlating the received signal with the generated mechanical signal, (ii) applying the frequency spectrum of the received signal, and (iii) applying the frequency spectrum of the generated mechanical signal. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende det å anvende egenskapen som bestemmes for å velge en kjørefrekvens for kommunikasjon av minst én av: (i) instruksjoner fra stedet på overflaten til stedet nede i brønnen, og (ii) data fra stedet nede i brønnen til stedet på overflaten.8. The method of claim 1, further comprising using the feature determined to select a drive frequency for communication of at least one of: (i) instructions from the surface location to the downhole location, and (ii) data from the downhole location the well to the location on the surface. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det mekaniske signalet videre omfatter et chirp-signal, og der det å estimere egenskapen omfatter det å anvende en chirp-transformasjon på det mottatte signalet.9. Method according to claim 1, where the mechanical signal further comprises a chirp signal, and where estimating the property comprises applying a chirp transformation to the received signal. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der det å anvende chirp-transformasjonen videre omfatter lavpassfiltrering i hvert fall delvis basert på chirp-frekvensen til det mekaniske signalet og en maksimal forsinkelse i kanalen.10. Method according to claim 9, wherein applying the chirp transformation further comprises low-pass filtering at least partially based on the chirp frequency of the mechanical signal and a maximum delay in the channel. 11. System for å kommunisere signaler i en brønnboring mellom et sted på overflaten og et sted nede i brønnen, der systemet omfatter: (a) en mekanisk kilde som genererer et mekanisk signal ved ett av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen, der det genererte mekaniske signalet er valgt fra gruppen bestående av: (A) et signal med trinnvis frekvens, (B) et lineært chirp-signal, (C) et ikke-lineært chirp-signal, (D) en pseudotilfeldig sekvens, og (E) en pseudotilfeldig binærsekvens; (b) en mottaker som produserer et signal som representerer det genererte mekaniske signalet ved det andre av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen; og (c) en prosessor som basert på det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet bestemmer en egenskap ved en kommunikasjonskanal mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen.11. System for communicating signals in a well bore between a location on the surface and a location down the well, where the system comprises: (a) a mechanical source that generates a mechanical signal at one of the location on the surface and the location down the well, where the generated mechanical signal is selected from the group consisting of: (A) a step frequency signal, (B) a linear chirp signal, (C) a non-linear chirp signal, (D) a pseudorandom sequence, and (E ) a pseudorandom binary sequence; (b) a receiver that produces a signal representing the generated mechanical signal at the other of the surface location and the downhole location; and (c) a processor which, based on the received signal and the generated mechanical signal, determines a property of a communication channel between the surface location and the downhole location. 12. System ifølge krav 11, der den mekaniske kilden omfatter en pulsator med en oscillerende skjærventil.12. System according to claim 11, where the mechanical source comprises a pulsator with an oscillating shear valve. 13. System ifølge krav 11, der det genererte mekaniske signalet videre omfatter minst én av: (i) en endring av en fluidstrømning, og (ii) en trykkpuls.13. System according to claim 11, where the generated mechanical signal further comprises at least one of: (i) a change of a fluid flow, and (ii) a pressure pulse. 14. System ifølge krav 11, der mottakeren er valgt fra gruppen bestående av: (i) en hydrofon, (ii) en trykkomformer, (iii) en dobbel trykkomformer, og (iv) en strøm-ningsmåler.14. System according to claim 11, where the receiver is selected from the group consisting of: (i) a hydrophone, (ii) a pressure transducer, (iii) a dual pressure transducer, and (iv) a flow meter. 15. System ifølge krav 11, der kilden for det mekaniske signalet befinner seg nedihulls, og det mekaniske signalet blir generert under et avbrudd i boreoperasjoner ved stedet nede i brønnen.15. System according to claim 11, where the source of the mechanical signal is located downhole, and the mechanical signal is generated during an interruption in drilling operations at the location down in the well. 16. System ifølge krav 11, der kommunikasjonskanalen omfatter en slamstrøm-ningsvei.16. System according to claim 11, where the communication channel comprises a sludge flow path. 17. System ifølge krav 11, der egenskapen ved kommunikasjonskanalen omfatter en overføringsfunksjon.17. System according to claim 11, where the characteristic of the communication channel comprises a transfer function. 18. System ifølge krav 11, der prosessoren bestemmer egenskapen ved minst én av: (i) krysskorrelasjon av det mottatte mekaniske signalet med det genererte signalet, (ii) bestemmelse av et frekvensspekter for det mottatte signalet, og (iii) bestemmelse av et frekvensspektrum for det genererte mekaniske signalet.18. System according to claim 11, wherein the processor determines the property by at least one of: (i) cross-correlation of the received mechanical signal with the generated signal, (ii) determination of a frequency spectrum for the received signal, and (iii) determination of a frequency spectrum for the generated mechanical signal. 19. System ifølge krav 11, der prosessoren videre anvender den funnede egenskapen for å velge en frekvens for kommunikasjon av minst én av: (i) instruksjoner fra stedet på overflaten til stedet nede i brønnen, og (ii) data fra stedet nede i brønnen til stedet på overflaten.19. The system of claim 11, wherein the processor further uses the found property to select a frequency for communicating at least one of: (i) instructions from the surface location to the downhole location, and (ii) data from the downhole location to the location on the surface. 20. System ifølge krav 11, der prosessoren befinner seg ved stedet nede i brønnen.20. System according to claim 11, where the processor is located at the location down in the well. 21. System ifølge krav 11, der den mekaniske kilden er del av en bunnhullsenhet (BHA).21. System according to claim 11, wherein the mechanical source is part of a bottom hole assembly (BHA). 22. System ifølge krav 11, der det genererte mekaniske signalet omfatter et chirp-signal, og der prosessoren bestemmer egenskapen ved kommunikasjonskanalen ved å anvende en chirp-transformasjon.22. System according to claim 11, where the generated mechanical signal comprises a chirp signal, and where the processor determines the characteristic of the communication channel by applying a chirp transformation. 23. Datamaskin-lesbart medium for bruk med et system for å kommunisere signaler i en brønnboring mellom et sted på overflaten og et sted nede i brønnen, der systemet omfatter: (a) en mekanisk kilde som genererer et mekanisk signal ved ett av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen, der det genererte mekaniske signalet er valgt fra gruppen bestående av: (A) et signal med trinnvis frekvens, (B) et lineært chirp-signal, (C) et ikke-lineært chirp-signal, (D) en pseudotilfeldig sekvens, og (E) en pseudotilfeldig binærsekvens; (b) en mottaker som produserer et signal som representerer det genererte mekaniske signalet ved det andre av stedet på overflaten og stedet nede i brønnen, der mediet videre omfatter instruksjoner som gjør det mulig for en prosessor å estimere fra det mottatte signalet og det genererte mekaniske signalet en egenskap ved kommunikasjonskanalen mellom stedet på overflaten og stedet nede i brønnen.23. Computer-readable medium for use with a system for communicating signals in a wellbore between a location on the surface and a location downhole, the system comprising: (a) a mechanical source that generates a mechanical signal at one of the locations on the surface and the downhole location, where the generated mechanical signal is selected from the group consisting of: (A) a stepped frequency signal, (B) a linear chirp signal, (C) a non-linear chirp signal, (D ) a pseudorandom sequence, and (E) a pseudorandom binary sequence; (b) a receiver that produces a signal representing the generated mechanical signal at the other of the surface location and the downhole location, the medium further comprising instructions enabling a processor to estimate from the received signal and the generated mechanical signal a property of the communication channel between the location on the surface and the location down the well. 24. Datamaskin-lesbart medium ifølge krav 23, videre omfattende minst én av: (i) et ROM, (ii) et EPROM, (iii) et EAROM, (iv) et flash-minne, og (v) et optisk platelager.24. Computer-readable medium according to claim 23, further comprising at least one of: (i) a ROM, (ii) an EPROM, (iii) an EAROM, (iv) a flash memory, and (v) an optical disc storage. 25. Fremgangsmåte for bestemmelse av en egenskap ved en kommunikasjonskanal knyttet til en jordformasjon, der fremgangsmåten omfatter: (a) å anvende en mekanisk anordning for å generere et signal med varierende frekvens som forplanter seg i kanalen, der det forplantende signalet omfatter en harmonisk forvrengning; (b) å motta det forplantende signalet ved minst én mottaker for å generere et mottakersignal som er påvirket av egenskapen ved kanalen; (c) å behandle det mottatte signalet for å estimere egenskapen ved kanalen, der behandlingen omfatter anvendelse av en chirp-transformasjon.25. Method for determining a property of a communication channel associated with an earth formation, the method comprising: (a) using a mechanical device to generate a signal of varying frequency that propagates in the channel, the propagating signal comprising a harmonic distortion ; (b) receiving the propagating signal at at least one receiver to generate a receiver signal affected by the characteristic of the channel; (c) processing the received signal to estimate the characteristic of the channel, the processing comprising applying a chirp transform. 26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, der kommunikasjonskanalen videre omfatter et borehull i jordformasjonen.26. Method according to claim 25, where the communication channel further comprises a borehole in the soil formation. 27. Fremgangsmåte ifølge krav 25, der egenskapen videre omfatter en impulsrespons for kanalen.27. Method according to claim 25, where the property further comprises an impulse response for the channel. 28. Fremgangsmåte ifølge krav 25, videre omfattende det å anordne den mekaniske anordningen på et sted valgt blant: (i) et sted på overflaten, (ii) inne i et vannlegeme, (iii) inne i et borehull i jordformasjonen, og (iv) på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen.28. Method according to claim 25, further comprising arranging the mechanical device at a location selected from: (i) a location on the surface, (ii) inside a body of water, (iii) inside a borehole in the soil formation, and (iv) ) on a downhole unit that is driven into a borehole in the soil formation. 29. Fremgangsmåte ifølge krav 25, videre omfattende det å anordne den minst ene mottakeren på et sted valgt fra (i) et sted på overflaten, (ii) inne i et vannlegeme, (iii) inne i et borehull i jordformasjonen, og (iv) på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen.29. The method of claim 25, further comprising arranging the at least one receiver at a location selected from (i) a location on the surface, (ii) inside a body of water, (iii) inside a borehole in the soil formation, and (iv) ) on a downhole unit that is driven into a borehole in the soil formation. 30. Fremgangsmåte ifølge krav 25, der chirp-transformasjonen videre omfatter: (i) en korrelasjon med den konjugerte av det frekvensvarierende signalet; (ii) en lavpassfiltrering; og (iii) en korrelasjon med det frekvensvarierende signalet.30. Method according to claim 25, wherein the chirp transformation further comprises: (i) a correlation with the conjugate of the frequency-varying signal; (ii) a low-pass filtering; and (iii) a correlation with the frequency-varying signal. 31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, videre omfattende det å velge en parameter for lavpassfiltreringen i hvert fall delvis basert på chirp-frekvensen til det frekvensvarierende signalet og en maksimal forsinkelse i kanalen.31. Method according to claim 30, further comprising selecting a parameter for the low-pass filtering at least partially based on the chirp frequency of the frequency-varying signal and a maximum delay in the channel. 32. System for å bestemme en egenskap ved en kommunikasjonskanal knyttet til en jordformasjon, der systemet omfatter: (a) en mekanisk anordning som genererer et frekvensvarierende signal som forplanter seg i kanalen, der det forplantende signalet omfatter en overtone; (b) en mottaker som genererer et mottakersignal som er påvirket av egenskapen ved kanalen; (c) en prosessor som estimerer egenskapen ved kanalen fra det mottatte signalet gjennom databehandling som omfatter anvendelse av en chirp-transformasjon.32. System for determining a property of a communication channel associated with an earth formation, the system comprising: (a) a mechanical device that generates a frequency-varying signal propagating in the channel, the propagating signal comprising a harmonic; (b) a receiver which generates a receiver signal which is influenced by the characteristic of the channel; (c) a processor which estimates the characteristic of the channel from the received signal through data processing comprising applying a chirp transform. 33. System ifølge krav 32, der kommunikasjonskanalen videre omfatter et borehull i jordformasjonen.33. System according to claim 32, where the communication channel further comprises a borehole in the soil formation. 34. System ifølge krav 32, der egenskapen videre omfatter en impulsrespons for kanalen.34. System according to claim 32, wherein the property further comprises an impulse response for the channel. 35. System ifølge krav 32, der den mekaniske anordningen er anordnet på et sted valgt blant: (i) et sted på overflaten, (ii) inne i et legeme av vann, (iii) inne i et borehull i jordformasjonen, (iv) på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen.35. System according to claim 32, wherein the mechanical device is arranged at a location selected from: (i) a location on the surface, (ii) inside a body of water, (iii) inside a borehole in the soil formation, (iv) on a downhole unit that is guided into a borehole in the soil formation. 36. System ifølge krav 32, der den minst ene mottakeren er anordnet på et sted valgt blant: (i) et sted på overflaten, (ii) inne i et legeme av vann, (iii) inne i et borehull i jordformasjonen, (iv) på en bunnhullsenhet som føres i et borehull i jordformasjonen.36. System according to claim 32, wherein the at least one receiver is arranged at a location selected from: (i) a location on the surface, (ii) inside a body of water, (iii) inside a borehole in the soil formation, (iv ) on a downhole unit that is driven into a borehole in the soil formation. 37. System ifølge krav 34, der prosessoren anvender chirp-transformasjonen ved videre å utføre: (i) en korrelasjon med den konjugerte av det frekvensvarierende signalet; (ii) en lavpassfiltrering; og (iii) en korrelasjon med det frekvensvarierende signalet.37. The system of claim 34, wherein the processor applies the chirp transformation by further performing: (i) a correlation with the conjugate of the frequency varying signal; (ii) a low-pass filtering; and (iii) a correlation with the frequency-varying signal. 38. System ifølge krav 37, der prosessoren velger en parameter for lavpassfiltreringen i hvert fall delvis basert på en chirp-frekvens for det frekvensvarierende signalet og en maksimal forsinkelse i kanalen.38. System according to claim 37, where the processor selects a parameter for the low-pass filtering at least partially based on a chirp frequency for the frequency-varying signal and a maximum delay in the channel.
NO20072656A 2004-11-22 2007-05-24 Identification of channel frequency response using pulse compression and incremental frequencies NO338841B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62999004P 2004-11-22 2004-11-22
PCT/US2005/042329 WO2006058006A2 (en) 2004-11-22 2005-11-19 Identification of the channel frequency response using chirps and stepped frequencies

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20072656L NO20072656L (en) 2007-06-08
NO338841B1 true NO338841B1 (en) 2016-10-24

Family

ID=38198608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20072656A NO338841B1 (en) 2004-11-22 2007-05-24 Identification of channel frequency response using pulse compression and incremental frequencies

Country Status (3)

Country Link
CA (1) CA2588059C (en)
GB (3) GB2458396B (en)
NO (1) NO338841B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA035751B1 (en) 2013-08-28 2020-08-05 Эволюшн Инжиниринг Инк. Optimizing electromagnetic telemetry transmissions
CN105784103B (en) * 2016-01-22 2019-01-29 北京航空航天大学 A kind of frequency characteristic measurement method of the change signal-to-noise ratio based on nonlinear frequency modulation excitation
US20220205959A1 (en) * 2019-01-16 2022-06-30 Massachusetts Institute Of Technology Acoustic spectrometer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314364A (en) * 1979-07-26 1982-02-02 Atlantic Richfield Company Long sweep vibroseis record production
US5055837A (en) * 1990-09-10 1991-10-08 Teleco Oilfield Services Inc. Analysis and identification of a drilling fluid column based on decoding of measurement-while-drilling signals
US5850369A (en) * 1991-06-14 1998-12-15 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for communicating data in a wellbore and for detecting the influx of gas

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5124953A (en) * 1991-07-26 1992-06-23 Teleco Oilfield Services Inc. Acoustic data transmission method
DE19646164A1 (en) * 1996-11-08 1998-05-14 Deutsche Telekom Ag Process for the transmission of digital signals
US6509866B2 (en) * 2000-01-12 2003-01-21 California Institute Of Technology Fast chirp transform

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314364A (en) * 1979-07-26 1982-02-02 Atlantic Richfield Company Long sweep vibroseis record production
US5055837A (en) * 1990-09-10 1991-10-08 Teleco Oilfield Services Inc. Analysis and identification of a drilling fluid column based on decoding of measurement-while-drilling signals
US5850369A (en) * 1991-06-14 1998-12-15 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for communicating data in a wellbore and for detecting the influx of gas

Also Published As

Publication number Publication date
GB2458395B (en) 2009-11-04
GB2458395A (en) 2009-09-23
GB0910286D0 (en) 2009-07-29
CA2588059A1 (en) 2006-06-01
NO20072656L (en) 2007-06-08
GB2458396A (en) 2009-09-23
GB2458396B (en) 2009-11-04
GB0710317D0 (en) 2007-07-11
GB2435660B (en) 2009-10-14
GB0910285D0 (en) 2009-07-29
CA2588059C (en) 2010-06-08
GB2435660A (en) 2007-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7453372B2 (en) Identification of the channel frequency response using chirps and stepped frequencies
US10301933B2 (en) Downhole MWD signal enhancement, tracking, and decoding
US7940192B2 (en) Channel equalization for mud-pulse telemetry
CA2661908C (en) Pressure waves decoupling with two transducers
US5146433A (en) Mud pump noise cancellation system and method
US7994932B2 (en) Borehole telemetry system
US5303203A (en) Method for reducing noise effects in acoustic signals transmitted along a pipe structure
US5151882A (en) Method for deconvolution of non-ideal frequency response of pipe structures to acoustic signals
NO341187B1 (en) Method and system for downhole noise cancellation in sludge pulse telemetry
CA2591485C (en) Two sensor impedance estimation for uplink telemetry signals
NO342472B1 (en) Electromagnetic telemetry device and method for minimizing cyclic or synchronous noise
WO2007095153A1 (en) System and method for pump noise cancellation in mud pulse telemetry
NO321293B1 (en) Signal processing system and method for separating reflection noise from data signals by acoustic source telemetry
US10352157B2 (en) Automatic telemetry band selection
NO342983B1 (en) Estimation of sludge properties
US20040240320A1 (en) Seismic energy source for use during wellbore drilling
NO338841B1 (en) Identification of channel frequency response using pulse compression and incremental frequencies
NO20140005A1 (en) Procedure for looking in front of drill bit
NO342868B1 (en) Method and system for noise cancellation by drilling fluid telemetry
US11860328B2 (en) Detection system for detecting discontinuity interfaces and/or anomalies in pore pressures in geological formations
Namuq Simulation and modeling of pressure pulse propagation in fluids inside drill strings
US11773712B2 (en) Method and apparatus for optimizing drilling using drill bit generated acoustic signals