NO852332L

NO852332L - PROCEDURE FOR IMPROVED SLAM PULSE TELEMETRY.

Info

Publication number: NO852332L
Application number: NO852332A
Authority: NO
Inventors: Mark S Ramsey; Larry A Watkins
Original assignee: Exxon Production Research Co
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1985-12-19
Also published as: USH55H; GB8515427D0; AU4380185A; GB2160565A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører måling under boreoperasjoner. Nærmere bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å forbedre måleyteevne under boreoperasjoner som anvender slampulstelemetri. The present invention relates to measurement during drilling operations. More specifically, the present invention relates to a method for improving measurement performance during drilling operations that uses mud pulse telemetry.

Ved petroleums og relaterte brønnhullboringsoperasjoner har der lenge vært et behov for en fremgangsmåte for måling mens man borer (MWD) som muliggjør sending av reell tidsdata fra innsiden av et brønnhull under boring. Reel tidsdata vedrørende borekronen og formasjonen som gjennomtrenges kan være av stor verdi for borepersonellet for å gjøre den beste bruk av mannskapet og utstyret. In petroleum and related wellbore drilling operations, there has long been a need for a measurement-while-drilling (MWD) method that enables the transmission of real-time data from inside a wellbore during drilling. Real time data regarding the drill bit and the formation being penetrated can be of great value to the drilling personnel in order to make the best use of the crew and equipment.

Der er minst fire grunnleggende datatelemetrifremgangsmåter som i øyeblikket utvikles for MWD-operasjoner. Disse fremgangsmåter ..innbefatter telemetri av data ved hjelp av elektromagnetisk stråling som sendes gjennom jorden, ved hjelp av elektrisk strøm som sendes gjennom isolert leder-tråder, ved hjelp av akustiske pulser som sendes gjennom en borestreng, og ved hjelp av trykkpulser som sendes gjennom boreslam. Til dags dato har kun sistnevnte fremgangsmåte, vanligvis kjent som slampulstelemetri, vist seg å være kommersielt vellykket. There are at least four basic data telemetry methods currently being developed for MWD operations. These methods ..include telemetry of data by means of electromagnetic radiation sent through the earth, by means of electric current sent through insulated conductor wires, by means of acoustic pulses sent through a drill string, and by means of pressure pulses sent through drilling mud. To date, only the latter method, commonly known as sludge pulse telemetry, has proven to be commercially successful.

Ved boring av olje og gassbrønner, blir boreslam vanligvis sirkulert ned innenfor en hul borestreng, gjennom dyser i borekronen plassert ved bunnen av borestrengen, og tilbake opp til overflaten gjennom den ring som mellom borestrengen og veggen i brønnhullet. Store pumper, vanligvis av den frem og tilbakegående typen, anvendes for å sirkulere boreslammet. En transient undertrykker er vanligvis plassert på slammets strømningslinje mellom slampumpen og borestrengen for å utjevne strømmen som kommer fra pumpen. Primærfunksjonene for boreslammet er å smøre borekronen, og transportere steinavkutt til overflaten og å opprettholde et hydrostatisk trykk i brønnhullet som er tilstrekkelig til å hindre inntrengning av formasjonsfluida og derved hindre utblåsninger. When drilling oil and gas wells, drilling mud is usually circulated down within a hollow drill string, through nozzles in the drill bit located at the bottom of the drill string, and back up to the surface through the annulus between the drill string and the wall of the wellbore. Large pumps, usually of the reciprocating type, are used to circulate the drilling mud. A transient suppressor is usually placed on the mud flow line between the mud pump and the drill string to equalize the flow coming from the pump. The primary functions of the drilling mud are to lubricate the drill bit, and to transport rock cuttings to the surface and to maintain a hydrostatic pressure in the wellbore that is sufficient to prevent the ingress of formation fluids and thereby prevent blowouts.

Slampulstelemetri anvender søylen av boreslam som forløper gjennom det indre av borestrengen eller ringen som et telemetriledd mellom instrumenter som befinner seg nedover langs hullet og overflatemottakningsutstyr. Borehull-instrumentene befinner seg vanligvis i en borestreng-instrumentunderdel plassert nær bunnen av borestrengen. Disse instrumenter er vanligvis forbundet med en slam-pulseringsinnretning som befinner seg i en annen borestreng-underdel plassert hosliggende instrumentunderdelen. Slampulseringsanordningen frembringer trykkpulser i boreslammet som svar på signaler mottatt fra instrumentene. Disse trykkpulser frembringes vanligvis i slampulseringsanordningen ved vekselsvis å åpne og lukke ventiler eller ventileringsinnretninger gjennom hvilke boreslammet strømmer. Lukking og åpning av ventilene henholdsvis øker og minsker mottrykket på boreslammet. Hver endring i trykk danner et slampulssignal, og slampulssignalene danner typisk en binær kode som bærer den ettersøkte informasjon. Disse slampulssignaler detekteres av en trykktransduser som er plassert på overflaten. Trykkavlesningene fra trykktransduseren behandles og fortolkes til å dekode slampulssignalene og derved gi informasjon vedrørende forhold nedover langs borehullet. Mud pulse telemetry uses the plume of drilling mud that travels through the interior of the drill string or annulus as a telemetry link between downhole instruments and surface receiving equipment. The downhole instruments are usually located in a drill string instrument sub-section located near the bottom of the drill string. These instruments are usually connected to a mud pulsation device located in another drill string sub-section located adjacent to the instrument sub-section. The mud pulsation device produces pressure pulses in the drilling mud in response to signals received from the instruments. These pressure pulses are usually produced in the mud pulsation device by alternately opening and closing valves or ventilation devices through which the drilling mud flows. Closing and opening the valves respectively increases and decreases the back pressure on the drilling mud. Each change in pressure forms a mud pulse signal, and the mud pulse signals typically form a binary code that carries the information sought. These sludge pulse signals are detected by a pressure transducer placed on the surface. The pressure readings from the pressure transducer are processed and interpreted to decode the mud pulse signals and thereby provide information regarding conditions down the borehole.

I det minste to tekniske hovedproblemer har man møtt i forbindelse med slampulstelemetri. Det første problemet vedrører datatransmisjonshastigheter. Slampulseringsanordninger kan utformes til å frembringe slampulssignaler ved frekvenser som overskrider en puls pr. sekund. Imidlertid har det vist seg upraktisk å oppløse slike hurtige slampulssignaler fra hverandre på overflaten. Derfor har man generelt anvendt slampulssignalfrekvenser som er mindre enn en puls hvert femte sekund. Hvis mulig ville det være meget fordelaktig å øke slampulssignalets frekvens for derved å Øke datatransmisjonshastighetene. Store anstrengelser er blitt lagt i utviklingen av elektronisk databehandlingssystemer for å forbedre slampulssignalets deteksjon og dekoding, men få har lykkes i å øke datatransmisjonshastighetene særlig over et slampulssignal hvert femte sekund eller der omkring. At least two main technical problems have been encountered in connection with sludge pulse telemetry. The first problem concerns data transmission speeds. Sludge pulse devices can be designed to produce sludge pulse signals at frequencies that exceed one pulse per second. second. However, it has proven impractical to resolve such fast mud pulse signals from each other at the surface. Therefore, sludge pulse signal frequencies of less than one pulse every five seconds have generally been used. If possible, it would be very advantageous to increase the frequency of the mud pulse signal in order to thereby increase the data transmission rates. Great efforts have been made in the development of electronic data processing systems to improve mud pulse signal detection and decoding, but few have succeeded in increasing data transmission rates particularly above a mud pulse signal every five seconds or so.

Det andre tekniske hovedproblem man står overfor i forbindelse med slampulstelemetri er at trykkpulsene som frembringes av slampulseringsanordningen kan være vanskelig å ekstrahere fra trykkvariasjoner som bevirkes av andre kilder. Trykkvariasjoner som bevirkes av andre kilder danner støy som har en tendens til å forkludre slampulssignalene. Denne støy er primært en følge av de bevegelige stempler, ventiler og andre mekaniske komponenter som utgjør slampumpen. For å overvinne dette støyproblem har man vært nødt til å utvikle slampulseringsanordninger som frembringer kraftige trykkpulser, og også å utvikle kompliserte elek-troniske databehandlingssystemer. The other main technical problem faced in connection with mud pulse telemetry is that the pressure pulses produced by the mud pulsation device can be difficult to extract from pressure variations caused by other sources. Pressure variations caused by other sources form noise which tends to confuse the mud pulse signals. This noise is primarily a consequence of the moving pistons, valves and other mechanical components that make up the mud pump. In order to overcome this noise problem, it has been necessary to develop mud pulsation devices which produce powerful pressure pulses, and also to develop complicated electronic data processing systems.

Der eksisterer fortsatt et stort behov for en slampuls-telemetrifremgangsmåte som overvinner de ovennevnte problemer. Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å tilveiebringe en slik fremgangsmåte. There still exists a great need for a sludge pulse telemetry method that overcomes the above problems. The present invention aims to provide such a method.

Den foreliggende oppfinnelse overvinner de ovennevnte problemer ved å overvåke endringer i slamstrømningshastighet bevirket av en slampulseringsanordning. Man har oppdaget at overvåkning av slamstrømningshastighet istedet for slamtrykk kan resultere i hurtigere datatransmisjonshastigheter p.g.a. forbedrete oppløsning av slampulssignaler fra hverandre. På overflaten reagerer slamstrømningshastigheten langt skarpere på en borehullsslampulseringsanordning enn slamtrykket gjør. I tillegg er støyforholdene for slamstrømningshastighet langt høyere enn for slamtrykk. Som et resultat av dette kan slampulseringsanordninger som anvender for utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse være mindre kraftige, mer energivirksomme og langt påliteligere enn de som kreves for utførelse av tidligere kjente fremgangsmåter. Et annet gode ved den foreliggende oppfinnelse er at behovet for komplisert databehandlingsutstyr for å ekstrahere slampulssignalene fra bakgrunnsstøy reduseres. Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt, av en borerigg som anvender slampulstelemetrifremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjon av et borehull (downhole) slampulseringsanordning. Fig. 3 er en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjon av et borehull (downhole) slampulseringsanordning. Fig. 4 viser fire hypotetiske diagrammer som tjener til å sammenligne den tiden som medgår for over-flatetrykkmålinger og overflatestrømningshastig-hetsmålinger og reagere på slampulssignaler som frembringes av en borehullslampulseringsanordning. Fig. 5 er en grafisk fremstilling som angir signal/- The present invention overcomes the above problems by monitoring changes in sludge flow rate caused by a sludge pulsation device. It has been discovered that monitoring mud flow rate instead of mud pressure can result in faster data transmission rates due to improved resolution of sludge pulse signals from each other. At the surface, mud flow rate responds far more sharply to a downhole mud pulsator than mud pressure does. In addition, the noise conditions for sludge flow velocity are far higher than for sludge pressure. As a result of this, sludge pulsating devices used for carrying out the method according to the present invention can be less powerful, more energy efficient and far more reliable than those required for carrying out previously known methods. Another advantage of the present invention is that the need for complicated data processing equipment to extract the sludge pulse signals from background noise is reduced. Fig. 1 is a side view, partially in section, of a drilling rig using the mud pulse telemetry method according to the present invention. Fig. 2 is a graphical presentation of mud pressure measurements made on the surface during operation of a downhole mud pulsation device. Fig. 3 is a graphical presentation of mud pressure measurements taken on the surface during operation of a downhole mud pulsation device. Fig. 4 shows four hypothetical diagrams which serve to compare the time taken for surface pressure measurements and surface flow velocity measurements and to respond to mud pulse signals produced by a borehole mud pulse device. Fig. 5 is a graphical representation indicating signal/-

støyforholdet for slamtrykkmålinger foretatt på overflaten. the noise ratio for mud pressure measurements made on the surface.

Fig. 6 er en grafisk fremstilling som angir signal/- Fig. 6 is a graphical representation indicating signal/-

støyforholdet for slamstrømningshastighets-målinger foretatt på overflaten. the noise ratio for mud flow rate measurements made on the surface.

I fig. 1 er vist i sideriss og delvis i snitt en borerigg som anvender slampulstelemetrifremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Brønnhullet 10 er blitt boret inn i jorden for å utvinne petroleum eller andre verdifulle ressurser. Borestrengen 11 dreies ved hjelp av dreieboret 12 som bevirker borekronen 13 til å trenge gjennom den underjordiske formasjonen 14. Boreslam sirkuleres ved hjelp av en slampumpe 15 nedad gjennom den hule innside av borestrengen 11, gjennom dyser (ikke vist) i borekronen 13, og tilbake opp til overflaten gjennom ringen 16 mellom borestrengen 11 og veggen i brønnhullet 10. Boreslam som returnerer tilbake til overflaten fra ringen 16 flyter gjennom slamreturledning 17 inn i slamreservoaret 18. En skiferrister 19 kan anvendes til å fjerne formasjon av kutt fra boreslammet idet det kommer tilbake til overflaten. In fig. 1 is shown in side view and partly in section of a drilling rig that uses the mud pulse telemetry method according to the present invention. The well 10 has been drilled into the earth to extract petroleum or other valuable resources. The drill string 11 is rotated by means of the rotary drill 12 which causes the drill bit 13 to penetrate the underground formation 14. Drilling mud is circulated by means of a mud pump 15 downwards through the hollow inside of the drill string 11, through nozzles (not shown) in the drill bit 13, and back up to the surface through the annulus 16 between the drill string 11 and the wall of the wellbore 10. Drilling mud that returns to the surface from the annulus 16 flows through the mud return line 17 into the mud reservoir 18. A shale grater 19 can be used to remove formation of cuts from the drilling mud as it returns to the surface.

Slampumpen 15 trekker boreslammet 20 fra slamreservoaret 18 og pumper boreslammet gjennom slamstrømningsledningen 21, den roterende slangen 23, dreieforbindelsen 24, overførings-leddet 25 (kelly) og borestrengen 11. Transientundertrykkeren 26 er plassert på slamstrømningsledningen 21 nær slampumpens 15 utløp for å utjevne utstrømningen og trykktransienter som bevirkes av slampumpen. Transientundertrykkerene er velkjente for fagfolk. The mud pump 15 draws the drilling mud 20 from the mud reservoir 18 and pumps the drilling mud through the mud flow line 21, the rotating hose 23, the swivel joint 24, the transfer joint 25 (kelly) and the drill string 11. The transient suppressor 26 is located on the mud flow line 21 near the mud pump 15 outlet to equalize the outflow and pressure transients caused by the sludge pump. The transient suppressors are well known to those skilled in the art.

Borehullsinstrumenter (ikke vist) er plassert innenfor instrumentunderdelen 27, som er anbragt på borestrengen 11 nær borekronen 13. Slik det er velkjent, kan forskjellige instrumenttyper befinne seg i instrumentunderdelen, innbefattende instrumenter for måling av formasjonstrykk, temperatur og ledeevne og for måling av borekronens orien-tering og slitasje. Disse instrumenter frembringer signaler, vanligvis elektriske, som er representative for den borehullsinformas jon som oppsamles. Signalene overføres til slampulseringsunderdelen 28 som er anbragt på borestrengen 11 hosliggende instrumentunderdelen 27. Slam pulseringsunderdelen inneholder en slampulseringsanordning (ikke vist) som har ventiler, ventileringsinnretninger eller andre midler for å begrense strømningen av boreslam gjennom borestrengen som reaksjon på signaler fra instrumentunderdelen. Med underdel forståes her det engelske ut-trykket "sub", (dvs. en del som befinner seg under over-flatenivå) for enkelhets skyld vil operasjonen av slampulseringsanordninger som begrenser strømning ved åpning og lukking av en eller flere ventiler bli beskrevet. Disse og andre typer av slampulseringsanordninger er velkjente for fagfolk. Hver gang slampulseringsanordningens ventiler åpnes eller lukkes, frembringes et slampulssignal som forplanter seg oppad til overflaten gjennom slammet innenfor borestrengen. Slampulssignalet omfatter en endring i slamstrømningens hastighet, som følges av en korresponder-ende endring i trykk. Downhole instruments (not shown) are located within the instrument sub-section 27, which is located on the drill string 11 near the drill bit 13. As is well known, various types of instruments can be located in the instrument sub-section, including instruments for measuring formation pressure, temperature and conductivity and for measuring the bit ori -tering and wear. These instruments produce signals, usually electrical, that are representative of the borehole information being collected. The signals are transmitted to the mud pulsation sub-part 28 which is placed on the drill string 11 adjacent to the instrument sub-section 27. The mud pulsation sub-section contains a mud pulsation device (not shown) which has valves, ventilation devices or other means to limit the flow of drilling mud through the drill string in response to signals from the instrument sub-section. By lower part is understood here the English expression "sub", (i.e. a part which is located below surface level) for the sake of simplicity, the operation of sludge pulsation devices which limit flow when opening and closing one or more valves will be described. These and other types of mud pulsation devices are well known to those skilled in the art. Every time the valves of the mud pulsation device are opened or closed, a mud pulse signal is produced which propagates upwards to the surface through the mud within the drill string. The sludge pulse signal includes a change in the speed of the sludge flow, which is followed by a corresponding change in pressure.

Slampulssignaler detekteres på overflaten av en strømnings-måler 29 som er plassert på slamstrømningsledningen 21 nedstrøms relativt transientundertrykkeren 26. Hensikts-messige strømningsmålere for anvendelse ved utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnele er magnetisk strømningsmålere, slik som magnetiske strømningsmålere av typen Foxboro Series 2800, produsert av The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, USA. Andre typer av kommersielt tilgjengelige strømningsmålere, slik som strømningsmålere av innføringstypen, kan også anvendes. Magnetiske strømnings-målere opererer ved å etablere et magnetfelt gjennom hvilket det noe ledende boreslammet strømmer, for derved å skape et elektrisk potensial. Dette potensial, som er proporsjonalt med strømningshastigheten, måles og forsterkes ved hjelp av elektronikk (ikke vist) i tilknytning til den magnetiske strømningsmåleren. For en magnetisk strømningsmåler av typen Foxboro Series 2800, kan en sender av typen Foxboro Series E96R anvendes. Disse forsterkede målinger sendes ved hjelp av senderen til en rensediagramskriver (ikke vist) og/eller databehandler 30, hvilken behandler og kommuniserer borehullsinformas jon til borepersonellet. Egnede strimmel-diagramskrivere og databehandlere er velkjente for fagfolk. Ved overvåkning av strømningshastighet i stedet for trykk ifølge fremgangsmåten ved foreliggende oppfinnelse, blir slampulsdeteksjon på oveflaten i stor grad forbedret. Mud pulse signals are detected on the surface by a flow meter 29 which is placed on the mud flow line 21 downstream relative to the transient suppressor 26. Suitable flow meters for use in carrying out the method according to the present invention are magnetic flow meters, such as magnetic flow meters of the Foxboro Series 2800 type, manufactured by The Foxboro Company of Foxboro, Massachusetts, USA. Other types of commercially available flowmeters, such as insertion type flowmeters, can also be used. Magnetic flow meters operate by establishing a magnetic field through which the somewhat conductive drilling mud flows, thereby creating an electrical potential. This potential, which is proportional to the flow rate, is measured and amplified by means of electronics (not shown) in connection with the magnetic flow meter. For a Foxboro Series 2800 magnetic flowmeter, a Foxboro Series E96R transmitter can be used. These amplified measurements are sent by means of the transmitter to a cleaning diagram printer (not shown) and/or data processor 30, which processes and communicates borehole information to the drilling personnel. Suitable strip chart printers and data processors are well known to those skilled in the art. By monitoring flow rate instead of pressure according to the method of the present invention, sludge pulse detection on the upper surface is greatly improved.

Av fig. 2 fremgår en grafisk fremstilling av slamtrykkmålinger foretatt på overflaten under operasjonen av en borehullslampulseringsanordning. Diagrammet er typisk for tidligere kjente fremgangsmåter for detektering av slampulssignaler og tilveiebringer en sammenligning med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. I en testbrønn omtrentlig 305 meter dyp, ble en slampulseringsanordning som befant seg i en slampulseringsunderdel nær bunnen av borestrengen drevet ved hjelp av en klokkekrets for å sende slampulssignaler i et firkantbølgemønster med en ti sekunders periode. Således ble slampulseringsanordningens ventiler vekselsvis åpnet og lukket en gang hver femte sekund. I virkelighet erstattet klokkekretsen instrumentunderdelen som ville vært anvendt i en reell MWD-operasjon. Borestrengen ble ikke rotert for testen. Testbrønnens oppstilling var lik den som er vist i fig. 1. Bortsett fra at en trykktransduser av strekklapptypen ble plassert i slamstrømningsledningen nær strømningsmåleren for å tilveiebringe den ønskede sammenligning. Slamtrykk ble registrert hvert fjerdedels sekund. From fig. 2 shows a graphical representation of mud pressure measurements taken on the surface during the operation of a borehole mud pulsation device. The diagram is typical of previously known methods for detecting sludge pulse signals and provides a comparison with the method according to the present invention. In a test well approximately 305 meters deep, a mud pulser device located in a mud pulser sub near the bottom of the drill string was driven by a clock circuit to send mud pulse signals in a square wave pattern with a ten second period. Thus, the mud pulsation device's valves were alternately opened and closed once every five seconds. In reality, the clock circuit replaced the instrument sub-section that would have been used in a real MWD operation. The drill string was not rotated for the test. The setup of the test well was similar to that shown in fig. 1. Except that a strain gauge type pressure transducer was placed in the mud flow line near the flow meter to provide the desired comparison. Mud pressure was recorded every quarter of a second.

En plotting av trykk relativt tid vist i fig. 2 oppviser et sagtannsmønster i stedet for et firkantbølgemønster. Et firkantbølgemønster ville kunne forventes hvis slampuls-oppløsningen var nøyaktig. Således viser fig. 2 den unøyaktige oppløsning som er typisk for tidligere kjente fremgangsmåter som baserer seg på trykkmålinger ved overflaten. Selv om de individuelle trykkpulsene kan skilles ut fra sagtannmønsteret, ville en vesentlig økning i puls- frekvensen medføre signaltap p.g.a. utilstrekkelig oppløs-ning. Den store endringen i trykk som sees omkring 125 sekunder, oppstod p.g.a. en reduksjon i slampumpehastighet, som bevirket en reduksjon i totalt trykk. A plot of pressure versus time shown in fig. 2 shows a sawtooth pattern instead of a square wave pattern. A square wave pattern would be expected if the mud pulse resolution was accurate. Thus, fig. 2 the imprecise resolution which is typical of previously known methods which are based on pressure measurements at the surface. Although the individual pressure pulses can be distinguished from the sawtooth pattern, a significant increase in the pulse frequency would result in signal loss due to insufficient resolution. The large change in pressure seen around 125 seconds was due to a reduction in mud pump speed, which caused a reduction in total pressure.

Fig. 3 viser utlesningen fra en magnetisk strømningsmåler av typen "Foxboro 3-inch Series 2800" ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse. Strømningsmåleren ble plassert på slamstrømningsledningen nedstrøms relativt transientundertrykkeren. Slamstrømningshastigheten ble registrert hvert fjerdedels sekund. Strømningsmålerens registrering ble foretatt samtidig som trykktransduserens registrering vist i fig. 2. Således er tidsskalaene på fig. 2 og 3 overensstemmende. Slik det klart vil fremgå av fig. 3, nærmere registreringen av strømningshastigheten seg en firkantbølge langt mer en registreringen av trykk vist i fig. 2. Forskjellen kan godskrives forbedret oppløsning av slampulssignalene under anvendelsen av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Den forbedrede oppløsning skjer tilsynelatende p.g.a. den hurtigere reaksjon ved strømnings-hastighet enn trykk med hensyn til slampulssignalene som genereres av borehullslam pulseringsanordningen. Med den forbedrede oppløsning som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, kunne frekvensen for slampulseringsanordningen vesentlig økes til et nivå som ikke kan brukes ved tidligere kjente fremgangsmåter. På denne måte kan hurtigere datatransmisjonshastigheter oppnås under anvendelsen av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, med mindre behov for komplisert databehandlingsutstyr for å detektere og dekode de signaler som sendes. Fig. 3 shows the reading from a magnetic flow meter of the type "Foxboro 3-inch Series 2800" according to the method of the present invention. The flow meter was placed on the sludge flow line downstream relative to the transient suppressor. The sludge flow rate was recorded every quarter of a second. The flow meter's registration was made at the same time as the pressure transducer's registration shown in fig. 2. Thus, the time scales in fig. 2 and 3 corresponding. As will clearly appear from fig. 3, the recording of the flow rate is much closer to a square wave than the recording of pressure shown in fig. 2. The difference can be attributed to improved resolution of the mud pulse signals during the application of the method according to the present invention. The improved resolution is apparently due to the faster reaction at flow rate than pressure with regard to the mud pulse signals generated by the borehole mud pulsation device. With the improved resolution achieved by the method according to the present invention, the frequency of the sludge pulsating device could be substantially increased to a level that cannot be used by previously known methods. In this way, faster data transmission rates can be achieved using the method according to the present invention, with less need for complicated data processing equipment to detect and decode the signals being sent.

Oppdagelsen av at strømningshastigheten reagerer hurtigere enn trykk på signaler som genereres av slampulseringsanordningen syntes først å være et paradox. Slik det er vel kjent vil begrensning av en passasje gjennom hvilket et fluidum strømmer minsker strømningshastigheten og samtidig Øke mottrykket på fluidumet oppstrøms fra innsnevringen. Antar man konstant effektutgang fra slampumpen, vil forholdet mellom trykk og strømning være et omvendt lineært forhold. Dette er klart fra den følgende velkjente ligning som gir forholdet mellom pumpeeffekt og trykk og strømning: hydraulisk hestekraft er lik trykk (psi) ganger strømnings-hastighet (gallons pr. minutt) delt med 1714. Således vil man forvente strømningshastigheten til å reagere ovenfor en innsnevring bevirket av en borehullslampulseringsanordning ikke å være hurtigere og ikke med noe mer relativ amplitude enn for trykk. Trykk og strømningshastighetsendringer tilknyttet slampulssignalet bør forplante seg sammen til overflaten. Som følge derav ville man forvente ikke å oppnå noen fordel ved å overvåke strømningshastigheten i stedet for trykk for å detektere slampulssignaler. Imidlertid, slik det vil fremgå ved å sammenligne fig. 2 og 3, blir signaloppløsningen i stor grad forbedret når strømnings-hastigheten overvåkes ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse. The discovery that flow rate responds faster than pressure to signals generated by the mud pulsator initially appeared to be a paradox. As is well known, restricting a passage through which a fluid flows will reduce the flow rate and at the same time increase the back pressure on the fluid upstream from the constriction. Assuming a constant power output from the mud pump, the relationship between pressure and flow will be an inverse linear relationship. This is clear from the following well-known equation that gives the relationship between pump power and pressure and flow: hydraulic horsepower equals pressure (psi) times flow rate (gallons per minute) divided by 1714. Thus, one would expect the flow rate to respond above a constriction caused by a borehole mud pulsation device not to be faster and of no more relative amplitude than that of pressure. Pressure and flow rate changes associated with the mud pulse signal should propagate together to the surface. Consequently, one would expect no advantage to be gained by monitoring flow rate instead of pressure to detect sludge pulse signals. However, as will be seen by comparing Figs. 2 and 3, the signal resolution is greatly improved when the flow rate is monitored according to the method of the present invention.

Nøkkelen til forklaringen av dette tilsynelatende paradox synes å ligge i transientundertrykkeren. Som nevnt ovenfor blir transientundertrykkere vanligvis installert på slam-strømningsledningen mellom slampumpen og borestrengen for å utjevne variasjoner i strømning bevirket av pumpen. Transientundertrykkere blir vanligvis ladet med trykkgass. Denne gass virker som en demper til å utjevne variasjoner i strømning og trykk. Hvis eksempelvis strømningen fra slampumpen plutselig øker, blir gassen i transientundertrykkeren kompremert av de innstrømmende fluidum, hvorved det skapes rom for overskuddsfluidum til å bli avledet inn i transientundertrykkeren og temporært lagret innenfor denne. Ettersom strømningen fra slampumpen kommer tilbake til normaltilstanden, ekspanderer gassen i transientundertrykkeren for å tvinge overskuddsfluidumet ut av transientundertrykkeren og inn i slamstrømningsledningen. På denne måte utjevner transientundertrykkeren variasjoner i slam-strømning og trykk bevirket av slampumpen. Virkningen av transientundertrykkeren er ønskelig ut fra det synspunkt å opprettholde en stabil strøm av boreslam inn i brønnen ved et konstant trykk, men det er uønsket ut fra det standpunkt å forsøke å måle slamtrykkendringer frembragt av borehull-slampulseringsanordningen. Transientundertrykkeren er utformet til å virke som en trykkdempingsinnretning og forsøker derfor å dempe alle transiente trykkendringer, innbefattende de som frembringes av en slampulseringsanordning. The key to the explanation of this apparent paradox seems to lie in the transient suppressor. As mentioned above, transient suppressors are usually installed on the mud flow line between the mud pump and the drill string to smooth out variations in flow caused by the pump. Transient suppressors are usually charged with compressed gas. This gas acts as a damper to equalize variations in flow and pressure. If, for example, the flow from the sludge pump suddenly increases, the gas in the transient suppressor is compressed by the inflowing fluid, thereby creating room for excess fluid to be diverted into the transient suppressor and temporarily stored within it. As the flow from the mud pump returns to normal, the gas in the transient suppressor expands to force the excess fluid out of the transient suppressor and into the mud flow line. In this way, the transient suppressor equalizes variations in mud flow and pressure caused by the mud pump. The effect of the transient suppressor is desirable from the point of view of maintaining a stable flow of drilling mud into the well at a constant pressure, but it is undesirable from the point of view of trying to measure mud pressure changes produced by the borehole mud pulsating device. The transient suppressor is designed to act as a pressure dampening device and therefore attempts to dampen all transient pressure changes, including those produced by a mud pulsation device.

Vurder det følgende. Hvis en stabil strøm av boreslam plutselig begrenses ved virkningen av en slampulseringsanordning, øker trykket i slamstrømningsledningen og overskrider derved gasstrykket i transientundertrykkeren. Som følge derav tvinges slam inn i transientundertrykkeren. Ettersom transientundertrykkeren begynner å fylles med boreslam, blir trykkgassen kompremert og dens trykk økes. Når gassen er blitt kompremert i en viss grad, vil trykket i transientundertrykkeren og trykket i slamstrømningsledningen bli balansert. Når balansen nåes, blir strømning til og fra transientundertrykkeren redusert til null. Hvis innsnevringen i slampulseringsanordningen så åpnes for å frembringe et ytterligere slampulssignal, minsker trykket i slamstrømningsledningen. Som følge derav blir trykket i slamstrømningsledningen mindre enn trykket av gassen i transientundertrykkeren. Følgelig ekspanderer gassen i transientundertrykkeren og skyller ut overskuddsboreslam som fylte transientundertrykkeren mens slampulseringsanordningen begrenset strømningen. Strømningen av boreslam fra transientundertrykkeren fortsetter inntil trykkene utbalanseres og strøm til og fra transientundertrykkeren påny er null. Consider the following. If a steady flow of drilling mud is suddenly restricted by the action of a mud pulsator, the pressure in the mud flow line increases and thereby exceeds the gas pressure in the transient suppressor. As a result, sludge is forced into the transient suppressor. As the transient suppressor begins to fill with drilling mud, the compressed gas is compressed and its pressure is increased. When the gas has been compressed to a certain extent, the pressure in the transient suppressor and the pressure in the mud flow line will be balanced. When balance is reached, flow to and from the transient suppressor is reduced to zero. If the constriction in the mud pulsing device is then opened to produce a further mud pulse signal, the pressure in the mud flow line decreases. As a result, the pressure in the mud flow line becomes less than the pressure of the gas in the transient suppressor. Consequently, the gas in the transient suppressor expands and flushes out excess drilling mud that filled the transient suppressor while the mud pulsator restricted the flow. The flow of drilling mud from the transient suppressor continues until the pressures balance out and flow to and from the transient suppressor is zero again.

Den tid det tar for å gå fra en stabil tilstand til en annen er den tid det tar å detektere den fulle amplitude av slampulssignalet frembragt av slampulseringsanordningen. Hvis det ikke var for transientundertrykkerene, burde den tid være lik for strømningshastighetsmålinger og trykkmålinger. Imidlertid, tilsynelatende p.g.a. dempningsvirk-ningen i transientundertrykkeren, er tidsintervallet mellom stabile tilstander meget større for trykkmålinger enn for strømningshastighetsmålinger. Således har trykkmålingene som er anvendt ved de tidligere kjente MWD-fremgangsmåter hatt en saktere reaksjonstid enn strømningshastighetsmåling-ene som anvendes ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse. Den tilsynelatende årsak til forskjellen i reaksjonstider vil nå bli forklart i nærmere detalj med henvisning til fig. 4. Fig. 4 består av fire hypotetiske diagrammer som viser slamtrykk og slamstrømningshastighetsendringer bevirket av en slampulseringsanordning. Samtligere fire diagrammer er tatt samtidig, som angitt med den felles tidsskalaen. Fig. 4A viser en plotting over trykk i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren relativt tid. Fig. 4B viser en plotting over hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen relativt tiden. Fig. 4C viser hastigheten av slamstrømmen fra transientundertrykkeren relativt tiden. Fig. 4D viser hastigheten av slamstrøm inn i brønnen relativt tiden, målt i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren. Hastigheten av slamstrømmen inn i brønnen vist i fig. 4D er hastigheten av slamstrøm fra transientundertrykkeren vist i fig. 4C pluss hastigheten av slamstrøm fra slampumpen vist i fig. 4B. The time it takes to go from one stable state to another is the time it takes to detect the full amplitude of the mud pulse signal produced by the mud pulsation device. If it weren't for the transient suppressors, that time should be the same for flow rate measurements and pressure measurements. However, apparently due to damping effect in the transient suppressor, the time interval between stable states is much larger for pressure measurements than for flow rate measurements. Thus, the pressure measurements used in the previously known MWD methods have had a slower reaction time than the flow rate measurements used according to the method of the present invention. The apparent reason for the difference in reaction times will now be explained in more detail with reference to fig. 4. Fig. 4 consists of four hypothetical diagrams showing mud pressure and mud flow rate changes caused by a mud pulsation device. All four diagrams are taken simultaneously, as indicated by the common time scale. Fig. 4A shows a plot of pressure in the sludge flow line downstream of the transient suppressor versus time. Fig. 4B shows a plot of the speed of the sludge flow from the sludge pump relative to time. Fig. 4C shows the speed of the sludge flow from the transient suppressor relative to time. Fig. 4D shows the speed of mud flow into the well relative to time, measured in the mud flow line downstream from the transient suppressor. The speed of the mud flow into the well shown in fig. 4D is the rate of sludge flow from the transient suppressor shown in FIG. 4C plus the speed of mud flow from the mud pump shown in fig. 4B.

Forut for tidspunktet<t>„ , • . * ^ - * Prior to the time<t>„ , • . * ^ - *

1, eksisterer der en stabil tilstand med ventilene i slampulseringsanordningen i en lukket stilling. Slamstrømningsledningens trykk er ved P1(fig. 4A) og hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen er ved Q„1(fig. 4B). Hastigheten av slamstrømmen inn i brønnen er også på Q. (fig. 4D) fordi der ikke finnes noen ytterligere 1, there exists a steady state with the valves in the mud pulsator in a closed position. The mud flow line pressure is at P1 (Fig. 4A) and the speed of the mud flow from the mud pump is at Q„1 (Fig. 4B). The velocity of the mud flow into the well is also at Q. (Fig. 4D) because there are no further

strøm fra transientundertrykkeren (fig. 4C), som forventet under stabile tilstander. current from the transient suppressor (Fig. 4C), as expected under steady-state conditions.

Ved tidspunktet t„ , , , .., , . At time t„ , , , .., , .

1 , åpnes slampulsermgsventilene for å sende et signal til overflaten. Slamstrømningsledningens trykk (fig. 4A) faller jevnt som reaksjon på minskningen i mottrykk bevirket av åpningen av ventilen. Samtidig øker hastigheten av slamstrømmen fra slampumpen (fig. 4B) jevnt som et resultat av fallet i mottrykk. Det omvendte lineære forhold mellom fig. 4A og fig. 4B angir at slampumpen visker med en konstant effektutgang. Ved tidspunktet t^nåes en ny stabil tilstand med slamstrømningsledningens trykk ved P^1 , the slurry arm valves are opened to send a signal to the surface. The mud flow line pressure (Fig. 4A) drops steadily in response to the decrease in back pressure caused by the opening of the valve. At the same time, the speed of the mud flow from the mud pump (Fig. 4B) increases steadily as a result of the drop in back pressure. The inverse linear relationship between fig. 4A and fig. 4B indicates that the slurry pump is whizzing with a constant power output. At time t^, a new steady state is reached with the sludge flow line's pressure at P^

(fig. 4A) intervallet mellom t1og t3på fig. 4A er reaksjonstiden for deteksjon av den fulle amplituden av slampulssignalet frembragt av slampulseringsanordningen under anvendelse av tidligere kjente fremgangsmåter. (fig. 4A) the interval between t1 and t3 in fig. 4A is the reaction time for detection of the full amplitude of the mud pulse signal produced by the mud pulsation device using previously known methods.

Fig. 4D viser den meget reduserte reaksjonstiden som er resultatet av bruken av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Måling av hastigheten av slamstrøm inn i brønnen viser at ny stabil strømningshastighet Q2nås ved tidspunktetReaksjonstiden er tidsintervallet mellom t1°9 som er langt kortere enn intervallet mellom t1og t3. Den meget reduserte reaksjonstiden for slamstrømningshastig-heten sammenlignet med slamtrykket målt på overflaten kan tilsynelatende tilskrives strømningen fra transientundertrykkeren (fig. 4C). Fig. 4D shows the greatly reduced reaction time which is the result of the use of the method according to the present invention. Measurement of the speed of mud flow into the well shows that a new stable flow rate Q2 is reached at the time The reaction time is the time interval between t1°9 which is far shorter than the interval between t1 and t3. The greatly reduced reaction time for the mud flow rate compared to the mud pressure measured at the surface can apparently be attributed to the flow from the transient suppressor (Fig. 4C).

Når slampulseringsanordningens ventiler åpnes ved tidspunkt t^for å sende et slampulssignal, bevirker den resulterende minskning i mottrykk transientundertrykkeren til å drive ut overskuddsboreslam som er oppsamlet i den mens ventilene var lukket, som forklart ovenfor. Denne strømningshastighet fra fra transientundertrykkeren (fig. 4C) kombineres med strømningshastigheten fra slampumpen (fig. 4B) til å gi strømningshastigheten inn i brønnen (fig. 4D). Strømnings- hastigheten fra transientundertrykkeren når et maksimum omtr<ent>lig ved tQg avtar , , .... - .. ettersom 2 og avtar så gradvis til null ettersom strømningshastigheten fra slampumpen gradvis øker til ny stabil tilstand Q2ved tidspunkt tg. Resultatet er at den nye stabile strømningshastighet Q2inn i brønnen (fig. 4D) nås ved tidspunkt t ? lenge før dens nås inn i slampumpen ved tidspunkt tg. When the mud pulser valves are opened at time t to send a mud pulse signal, the resulting decrease in back pressure causes the transient suppressor to expel excess drilling mud collected in it while the valves were closed, as explained above. This flow rate from the transient suppressor (Fig. 4C) is combined with the flow rate from the mud pump (Fig. 4B) to give the flow rate into the well (Fig. 4D). The flow rate from the transient suppressor reaches a maximum approximately at tQg decreases , , .... - .. as 2 and then gradually decreases to zero as the flow rate from the sludge pump gradually increases to a new steady state Q2 at time tg. The result is that the new stable flow rate Q2inn the well (Fig. 4D) is reached at time t ? long before it reaches the sludge pump at time tg.

Med den reduserte reaksjonstid som oppnås ved å overvåke hastigheten av slamstrømningen ifølge fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse, forventes der at datatransmisjonshastighetene kan i stor grad Økes over de som er praktisk anvendbare under anvendelse av trykkmålinger slik som den kjente teknikk angir. Imidlertid, som nevnt ovenfor er dette ikke den eneste fordelen som fremgangsmåten ved den foreliggende oppfinnelse har relativt de tidligere kjente fremgangsmåter. I tillegg blir signal/støyforholdene forbedret. Som følge derav kan slampulssignalene langt lettere ekstraheres fra bakgrunnsstøy som bevirkes primært av slampumpen. Følgelig reduseres behovet for komplisert databehandlingsutstyr og kraftig slampulseringsanordninger, hvorved oppnåes kostnadsbesparelser. En ytterligere fordel er at det forbedrede signal/støyforholdet kan gjøre det praktisk å motta slampulssignaler fra en slampulseringsanordning under perioder med lave slamstrømningshastigheter ofte assosiert med brønnstyringsproblemer. Reel tids borehullsinformas jon er særlig verdifull under slike perioder og kan potensielt hjelpe til å hindre utblåsninger. Signal/støyforholdene knyttet til tidligere kjente fremgangsmåter som overvåker trykkendringer er generelt for lave under perioder med lave slamstrømningshastigheter til å tillate adekvat detektering av signalene. Med de tidligere kjente fremgangsmåter kan således slampulssignalene være utilgjengelige når de mest trengs. With the reduced reaction time achieved by monitoring the speed of the mud flow according to the method of the present invention, it is expected that the data transmission rates can be increased to a large extent above those that are practically applicable using pressure measurements as the prior art indicates. However, as mentioned above, this is not the only advantage that the method of the present invention has relative to the previously known methods. In addition, the signal/noise ratio is improved. As a result, the sludge pulse signals can be much more easily extracted from background noise caused primarily by the sludge pump. Consequently, the need for complicated data processing equipment and powerful sludge pulsation devices is reduced, thereby achieving cost savings. A further advantage is that the improved signal to noise ratio can make it practical to receive mud pulse signals from a mud pulser during periods of low mud flow rates often associated with well control problems. Real-time borehole information is particularly valuable during such periods and can potentially help prevent blowouts. The signal to noise ratios associated with prior art methods that monitor pressure changes are generally too low during periods of low mud flow rates to allow adequate detection of the signals. With the previously known methods, the sludge pulse signals can thus be unavailable when they are most needed.

Fig. 5 og 6 tillater en signal/støyforholdsammenligning mellom fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse og den kjente teknikks fremgangsmåter som baserer seg ute-lukkende på trykkmålinger. Registreringer over henholdsvis slamtrykk og strømningshastighet er vist i fig. 5 og 6 som ble frembragt med den samme testbrønnoppstilling som er beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 2 og 3. Fig. 5 viser en registrering fra en trykktransduser av strekklapptypen plassert i slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren. Slamtrykket ble registrert hvert fjerdedels sekund. Registreringen ble foretatt med ventilene i slampulseringsanordningen åpne hele tiden. Således ble ingen slampulseringssignaler frembragt. De relativt store trykkøkninger som sees omkring 50, 125, 225, 300, 400 og 500 sekunder ble bevirket av økninger i slampumpehastigheten. Figs. 5 and 6 allow a signal/noise ratio comparison between the method according to the present invention and the methods of the known technique which are based exclusively on pressure measurements. Records of mud pressure and flow rate respectively are shown in fig. 5 and 6 which were produced with the same test well setup as described above with reference to fig. 2 and 3. Fig. 5 shows a recording from a pressure transducer of the stretch flap type placed in the sludge flow line downstream from the transient suppressor. The mud pressure was recorded every quarter of a second. The registration was made with the valves in the mud pulsation device open at all times. Thus, no mud pulsation signals were produced. The relatively large pressure increases seen around 50, 125, 225, 300, 400 and 500 seconds were caused by increases in the mud pump speed.

I fraværet av støy ville man forvente å se en jevn horison-tal linje som tilsvarer hver av de forskjellige slampumpehastighetene, ettersom ingen slampulssignaler ble generert. P.g.a. trykkvariasjonene bevirket primært av slampumpen, er linjene imidlertid ikke jevne, men viser i stedet vesentlige variasjoner i trykk. Disse variasjoner danner støy som har tendens til å forkludre slampulssignalene i henhold til den kjente teknikks fremgangsmåter. Den feilaktige og store ikke-periodiske opptegning som sees i fig. 5 mellom 0 og ca. 300 sekunder oppstod p.g.a. at trykket i gassen i transientundertrykkeren (ca. 900 psi) i stor grad overskred slamtrykket ved de laveste slampumpehastighetene. Derfor var transientundertrykkeren ikke i stand til effektivt å dempe trykktransienter fra slampumpen. Således kan man se at det ville være særlig vanskelig å detektere slampulssignaler under anvendelse av trykkmålinger ved lave slampumpehastig-heter. Rent generelt gjelder at desto lavere slampumpehastigheten er, desto lavere blir signal/støyforholdet og desto dårligere blir signaldetekteringen. In the absence of noise, one would expect to see a smooth horizontal line corresponding to each of the different mud pump speeds, as no mud pulse signals were generated. Because of. the pressure variations caused primarily by the mud pump, the lines are not even, however, but instead show significant variations in pressure. These variations form noise which tends to confuse the sludge pulse signals according to the methods of the known technique. The erroneous and large non-periodic plot seen in fig. 5 between 0 and approx. 300 seconds occurred due to that the pressure in the gas in the transient suppressor (about 900 psi) greatly exceeded the mud pressure at the lowest mud pump speeds. Therefore, the transient suppressor was unable to effectively suppress pressure transients from the mud pump. Thus, it can be seen that it would be particularly difficult to detect sludge pulse signals using pressure measurements at low sludge pump speeds. Generally speaking, the lower the sludge pump speed, the lower the signal/noise ratio and the worse the signal detection.

Fig. 6 viser en registrering av strømningshastigheter tatt fra en magnetisk strømningsmåler av typen Foxboro 3-inch Series 2800 plassert på slamstrømningsledningen nedstrøms fra transientundertrykkeren og nær trykktransduseren som ble anvendt for å frembringe fig. 5. Slamstrømningshastigheten ble registrert hvert fjerdedels sekund. Tidsskalaen i fig. 6 er samtidig med den i fig. 5. Således ble registreringen vist i fig. 5 og 6 foretatt samtidig. Som det lett vil sees av fig. 6 er de horisontale strømningshastighetslinjene som tilsvarer de forskjellige slampumpehastighetene langt jevnere enn trykkmålingene vist i fig. 5. Dette angir at langt mindre støy måles av strømningsmåleren. Den minskede støy gjør det langt lettere å se endringene i slampumpehastigheten ved ca. 50, 125 og 225 sekunder i fig. 6 enn hva tilfellet er i fig. 5. Likeledes ville den minskede støyen gjøre det langt lettere å detektere slampulssignaler, hvilket generelt skaper strømningshastigheter og trykkendringer av langt mindre størrelse enn de som følger Økninger og minskninger i slampumpehastighet. Fig. 6 shows a record of flow rates taken from a Foxboro 3-inch Series 2800 magnetic flow meter located on the sludge flow line downstream of the transient suppressor and near the pressure transducer used to produce Figs. 5. The sludge flow rate was recorded every quarter of a second. The time scale in fig. 6 is at the same time as that in fig. 5. Thus, the registration shown in fig. 5 and 6 carried out simultaneously. As will be readily seen from fig. 6, the horizontal flow rate lines corresponding to the various mud pump speeds are far smoother than the pressure measurements shown in FIG. 5. This indicates that far less noise is measured by the flowmeter. The reduced noise makes it much easier to see the changes in the sludge pump speed at approx. 50, 125 and 225 seconds in fig. 6 than what is the case in fig. 5. Likewise, the reduced noise would make it far easier to detect sludge pulse signals, which generally create flow rates and pressure changes of far smaller magnitude than those that follow Increases and decreases in sludge pump speed.

Den lave støy som er knyttet til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan for det meste tilskrives virkningen av transientundertrykkerene, hvilken virker til utjevne variasjoner i slampumpens strømningshastighet, som nevnt ovenfor. Kanskje nettopp betydelig som det lave totale støynivået, er den observasjon fra fig. 6 at støy-nivået er relativt uavhengig av pumpehastighet sammenlignet med tidligere kjente fremgangsmåter. Dette fenomen kan tillate fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse å oppløse slampulssignaler ved lave slamstrømningshastigheter som ofte er tilhørende brønnstyringsproblemer. The low noise associated with the method according to the present invention can mostly be attributed to the effect of the transient suppressors, which act to smooth out variations in the mud pump's flow rate, as mentioned above. Perhaps just as significant as the low total noise level, is the observation from fig. 6 that the noise level is relatively independent of pump speed compared to previously known methods. This phenomenon can allow the method according to the present invention to resolve mud pulse signals at low mud flow rates which are often associated with well control problems.

Den reduserte støy som er kjennetegnende for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse skaper likeledes andre goder. P.g.a. forbedrede signal/støyforhold, kan mindre kraftige slampulseringsanordninger anvendes. Slike slam- pulseringsanordniger har lavere energikrav, er mindre kostbare å bygge, og mer varige. I tillegg er behovet for komplisert databehandlingsutstyr for å ekstrahere de ønskede slampulssignalene fra bakgrunnstøyen i stor grad redusert. Derfor bør fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse øke måleytelsen under boreoperasjoner som anvender slampulstelemetri. The reduced noise that is characteristic of the method according to the present invention also creates other benefits. Because of. improved signal/noise ratio, less powerful sludge pulsation devices can be used. Such sludge pulsation devices have lower energy requirements, are less expensive to build and more durable. In addition, the need for complicated data processing equipment to extract the desired sludge pulse signals from the background noise is largely reduced. Therefore, the method according to the present invention should increase measurement performance during drilling operations that use mud pulse telemetry.

I tillegg til minsket bakgrunnstøy, er der en annen grunn til hvorfor fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse øker slampulssignalets deteksjon ved lave slamstrømnings-hastigheter. Ettersom slampumpehastigheten minsker, faller strømningshastigheten og trykket. Som følge derav faller også den absolutte størrelse av endringene i trykk og strømningshastighet frembragt av en slampulseringsanordning. Imidlertid faller de ikke med den samme faktor. Størrelsen av trykkendringene frembragt av slampulseringsanordningen vil falle i en større utstrekning enn størrelsen av strøm-ningshastighetsendringene. Denne forskjell er en konsekvens av velkjente lover innenfor fluidumsdynamikk. In addition to reduced background noise, there is another reason why the method according to the present invention increases the detection of the sludge pulse signal at low sludge flow rates. As the mud pump speed decreases, the flow rate and pressure drop. As a result, the absolute magnitude of the changes in pressure and flow rate produced by a mud pulsation device also falls. However, they do not fall by the same factor. The size of the pressure changes produced by the sludge pulsation device will fall to a greater extent than the size of the flow rate changes. This difference is a consequence of well-known laws within fluid dynamics.

Ettersom den foreliggende oppfinnelse utsettes for mange variasjoner, modifikasjoner og endringer hva angår detaljer, er det hensikten at det som er omtalt ovenfor og vist i de vedlagte tegninger skal fortolkes som illustrerende og ikke på en begrensende måte. Eksempelvis kan forskjellige strømningsmålerplasseringer anvendes. Andre variasjoner, modifikasjoner og endringer hva angår detaljer vil være innlysende for fagfolk. Slike variasjoner, modifikasjoner og detaljendringer innbefattes i oppfinnelsens omfang som definert av de etterfølgende patentkrav. As the present invention is subject to many variations, modifications and changes in terms of details, it is intended that what is discussed above and shown in the attached drawings should be interpreted as illustrative and not in a limiting way. For example, different flow meter locations can be used. Other variations, modifications and changes in detail will be apparent to those skilled in the art. Such variations, modifications and detailed changes are included in the scope of the invention as defined by the subsequent patent claims.

Claims

1. Procedure for obtaining information from a well being drilled, as said well contains a drill string through which drilling mud flows, characterized by: a) to make measurements of one or more borehole parameters with one or more instruments placed near the lower parts of said drill string, b) generating changes in the flow rate of said drilling mud in response to indicating said measurements, and c) to monitor the flow rate of said drilling mud near the surface in order to detect said changes and thereby obtain said information.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that step (c) is the primary means for detecting said changes.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that step (c) is the only means for detecting said changes.

4. Method as stated in claim 1, characterized in that the pressure of the drilling mud is not monitored to obtain said information.

5 . Method as stated in claim 1, characterized in that said changes in flow rate of said drilling mud are produced by means of a mud pulsation device which is placed in said drill string, said changes in flow rate forming mud pulse signals.

6. Method as stated in claim 5, characterized in that a flow meter is used to monitor said flow rate and thereby detect said sludge pulse signals.

7. Method as stated in claim 6, characterized in that said flow meter is a magnetic flow meter.

8. Method as stated in claim 6, characterized in that a mud pump is used to cause said drilling mud to flow through a mud flow line and into said drill string, said mud flow line being in fluid communication with said mud pump and said drill string, that a transient suppressor is placed on said mud flow line between said mud pump and said drill string, and that said flow meter is placed to monitor said flow rate in said mud flow line between said transient suppressor and said drill string.

9. Method as stated in claim 8, characterized in that the sludge pulse signals detected by said flow meter are processed to obtain said information.

10. Method for obtaining information from a wellbore as it is being drilled, said wellbore containing a drill string through which drilling mud flows, said drilling mud being pumped into said drill rod through a mud flow line, said drill string having a plurality of instruments located near lower parts thereof, in that said instruments are capable of making measurements of borehole conditions and of creating signals that indicate said measurements, said drill string also having a mud pulsation device adapted to receive said signals from said instruments and to generate mud pulse signals that indicate said measurements , characterized in that the flow rate of said drilling mud is measured close to the surface in order to receive said mud pulse signals. .

Method as stated in claim 10, characterized in that the pressure of said drilling mud is not measured to receive said mud pulse signals.

12. Method as stated in claim 11, characterized in that a transient suppressor is placed on said mud flow line, and that the flow rate through said mud flow line is measured between said transient suppressor and said drill string.

13 . Method as stated in claim 12, characterized in that a flow meter is used to measure said flow rate.

14. Method as stated in claim 13, characterized in that said flow meter is adapted to provide an output that represents the measured flow rate, and that said output is processed to detect and decode said mud pulse signals and thereby obtain said information.