RU2486338C1 - Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling - Google Patents
Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486338C1 RU2486338C1 RU2011141408/28A RU2011141408A RU2486338C1 RU 2486338 C1 RU2486338 C1 RU 2486338C1 RU 2011141408/28 A RU2011141408/28 A RU 2011141408/28A RU 2011141408 A RU2011141408 A RU 2011141408A RU 2486338 C1 RU2486338 C1 RU 2486338C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- phase
- downhole
- telemetric system
- time
- Prior art date
Links
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для передачи геофизической информации по электромагнитному или гидравлическому каналу связи.The present invention relates to the field of well drilling and is intended to transmit geophysical information via an electromagnetic or hydraulic communication channel.
При использовании беспроводного электромагнитного или гидравлического канала связи осуществляется измерение забойных параметров, их кодирование и передача на поверхность. Передача осуществляется кодированием информации, например, шумоподобным сигналом с помощью фазовой манипуляции сигнала, частота которого находится в пределах от долей до единиц герц.When using a wireless electromagnetic or hydraulic communication channel, downhole parameters are measured, encoded and transmitted to the surface. The transmission is carried out by encoding information, for example, by a noise-like signal using phase-shift keying of a signal whose frequency is in the range from fractions to units of hertz.
Известные способы синхронизации передачи данных между приемником и передатчиком предполагают наличие синхропосылки.Known methods for synchronizing data transmission between the receiver and the transmitter suggest the presence of sync.
Известна программа посимвольной и пословной синхронизации с применением пилот-сигнала (Мухаметов З.В., Розеншмидт О.М., Сабаев Е.А. Токарский В.Р. и Кузнецов Г.Ф. Информационная и вычислительная структура аппаратуры ЗИТ - 1 // Геофизические исследования в процессе бурения и испытания скважин (Тр. ВНИИнефтепромгеофизики). - Уфа, 1989. - Вып.19, стр.102).The known program of character-by-character and word-by-word synchronization using a pilot signal (Mukhametov Z.V., Rosenshmidt O.M., Sabaev E.A. Tokarsky V.R. and Kuznetsov G.F. Information and computing structure of the equipment ZIT - 1 // Geophysical surveys during drilling and well testing (Tr. VNIIneftepromgeofiziki) - Ufa, 1989. - Issue 19, p. 102).
В этом методе синхропосылка занимает 16% времени всего цикла передачи и представляет собой фазоманипулированный сигнал, состоящий из 61 символа. Сообщение с забойной информацией следует сразу же по окончании синхропосылки. Вхождение в синхронизм осуществляется путем последовательного шагового поиска. На каждом шаге происходит вычисление корреляционной суммы принимаемого и образцового сигнала. Решение о наличии или отсутствии синхропосылки в принимаемом сигнале принимается на основе сравнения корреляционной суммы с двумя порогами, а положение синхропосылки в принимаемом сигнале определяется по максимуму этой суммы. Так как при согласованном приеме максимум корреляционной суммы приходится на момент окончания синхропосылки в принимаемом сообщении, то его нахождение означает, что далее следует передаваемая забойная информация. Посимвольная и пословная синхронизация осуществляется путем подсчета дискрет от конца синхропосылки. По окончании всего сообщения, состоящего из 5 слов, процесс повторяется заново, начиная с поиска синхропосылки.In this method, synchronization takes 16% of the entire transmission cycle time and is a phase-shifted signal consisting of 61 characters. A message with bottomhole information follows immediately upon completion of the sync sending. Entering synchronism is carried out by sequential step search. At each step, the correlation sum of the received and reference signal is calculated. The decision on the presence or absence of a clock in the received signal is made by comparing the correlation sum with two thresholds, and the position of the clock in the received signal is determined by the maximum of this sum. Since with a coordinated reception, the maximum of the correlation sum falls at the time the sync message is finished in the received message, its finding means that the downhole information transmitted follows. Symbol-by-word and word-by-word synchronization is carried out by counting the discrete from the end of the clock. At the end of the entire message, consisting of 5 words, the process is repeated anew, starting with the search for the sync package.
Недостатком известного метода является наличие синхропосылки в каждом блоке передаваемых данных, что снижает пропускную способность канала, а также необходимость повторной синхронизации в условиях неустойчивого приема, требующего при этом не только приема блока синхропосылки, но и всего пакета геотехнологических данных.A disadvantage of the known method is the presence of synchronization in each block of transmitted data, which reduces the channel throughput, as well as the need for re-synchronization in conditions of unstable reception, which requires not only the reception of the synchronization block, but also the entire package of geotechnological data.
Известен способ формирования пакетов данных измерений бескабельной телеметрической системы в процессе бурения скважины (пат. РФ №2351960, опубл. 10.04.2009 г.).A known method of forming data packets measurement cableless telemetry system in the process of drilling a well (US Pat. RF №2351960, publ. 04/10/2009).
Способ включает кодирование каждых четырех бит информации шумоподобным сигналом (ШПС) длиной 16 бит и передачу закодированной информации с помощью фазоманипулированного сигнала. Для передачи информации могут быть использованы несущие частоты 10,17; 5,09; 2,54; 1,27 или 0,64 Гц, модулированные по фазе. Каждый передаваемый пакет содержит в начале синхропосылку, состоящую из четырех ШПС, которые не встречаются среди ШПС, которыми кодируются данные измерений. Биты зенита, азимута и отклонителя разнесены по разным группам, кодируемым в ШПС независимо. Передача информации происходит в следующей последовательности: синхропосылка, отклонитель, зенит, отклонитель, азимут, отклонитель, дополнительный параметр, отклонитель. Каждое значение отклонителя передают двумя последовательностями из четырех бит. Значение зенитного угла и азимута передают тремя последовательностями из четырех бит. Значение дополнительного параметра передают двумя последовательностями из четырех бит. В дополнительном канале могут быть переданы обороты генератора, температура, номер кадра статического замера, признак разряда батарей прибора или один из каротажных параметров.The method includes encoding every four bits of information with a noise-like signal (BSS) of 16 bits in length and transmitting the encoded information using a phase-shifted signal. Carrier frequencies 10.17 can be used to transmit information; 5.09; 2.54; 1.27 or 0.64 Hz, phase modulated. Each transmitted packet contains at the beginning a clock package consisting of four SHPS, which are not found among SHPS, which encoded measurement data. The zenith, azimuth, and divergence bits are separated into different groups, independently encoded in the NPS. Information is transmitted in the following sequence: clock transmission, diverter, zenith, diverter, azimuth, diverter, additional parameter, diverter. Each diverter value is transmitted in two sequences of four bits. The value of the zenith angle and azimuth are transmitted in three sequences of four bits. The value of the additional parameter is transmitted in two sequences of four bits. In an additional channel, the generator speed, temperature, frame number of the static metering, a sign of the battery discharge of the device, or one of the logging parameters can be transmitted.
Известен способ формирования пакетов данных измерений бескабельной телеметрической системы в процессе бурения скважины, включающий кодирование каждых четырех бит информации шумоподобным сигналом длиной 16 бит, передачу информации с помощью фазоманипулированного сигнала, причем каждый передаваемый пакет содержит синхронопосылку, зенит, азимут, отклонитель и дополнительный параметр, при этом передача информации происходит блоками, содержащими два типа пакетов: обычный пакет и специальные пакеты, передаваемые по битам (Патент РФ №2394257, приор. 12.11.2008 г., опубл. 17.07.2010 г., Е21В 47/12) (принят в качестве прототипа).A known method of generating data packets of measurements of a cableless telemetry system during well drilling, including encoding every four bits of information with a noise-like signal of 16 bits in length, transmitting information using a phase-shifted signal, each transmitted packet contains synchronization, zenith, azimuth, rejector and an additional parameter, when This information transfer occurs in blocks containing two types of packets: a regular packet and special packets transmitted in bits (RF Patent No. 2394257, Prior November 12, 2008, published July 17, 2010, ЕВВ 47/12) (adopted as a prototype).
Недостатком известного метода также является наличие синхропосылки, которая снижает пропускную способность канала связи.A disadvantage of the known method is the presence of sync, which reduces the bandwidth of the communication channel.
Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения пропускной способности канала связи и повышения его помехозащищенности.The present invention solves the problem of increasing the bandwidth of the communication channel and increasing its noise immunity.
Указанная задача решается тем, что в способе передачи данных измерений бескабельной телеметрической системой (забойная телесистема) в процессе бурения скважин, включающем кодирование и передачу информации фазоманипулированным сигналом в виде последовательности импульсов, синхронизацию сигнала, прием кодированной информации наземным приемником, осуществляют разовую (первоначальную) синхронизацию фаз прецизионных кварцевых генераторов передатчика забойной телесистемы и наземного приемника путем накопления статистики перехода сигнала через ноль и разовую синхронизацию сигналов с использованием априорной информации забойной телесистемы на текущий момент времени, например, значений зенитного угла, уровня гамма-излучения, уровня вибраций, напряжения батарей, при этом длительную устойчивость синхронизации указанных генераторов обеспечивают коррекцией фазы кварцевого генератора наземного приемника относительно статистически определяемого перехода через ноль сигнала передатчика забойной телесистемы.This problem is solved by the fact that in the method of transmitting measurement data by a cableless telemetry system (downhole telemetry system) during drilling, including encoding and transmitting information with a phase-shifted signal in the form of a sequence of pulses, the signal is synchronized, the encoded information is received by the ground receiver, one-time (initial) synchronization phases of precision quartz oscillators of a downhole telesystem transmitter and a ground-based receiver by accumulating statistics of transition through zero and one-time synchronization of signals using a priori information of the downhole television system at the current time, for example, values of the zenith angle, gamma radiation level, vibration level, battery voltage, while the long-term synchronization stability of these generators is provided by phase correction of the crystal oscillator of the ground receiver relative to a statistically determined transition through zero of the downhole telesystem transmitter signal.
На фигуре представлена схема устройства для осуществления способа.The figure shows a diagram of a device for implementing the method.
Устройство содержит наземную часть и забойную телесистему.The device comprises a ground part and a downhole telesystem.
Забойная телесистема состоит из блоков: прецизионный кварцевый генератор 1, контроллер 2, передатчик 3, блок питания 4, помещенные в корпус 5 телесистемы, излучающий диполь 6.The downhole telesystem consists of blocks: a precision crystal oscillator 1, controller 2, transmitter 3, power supply 4, placed in the housing 5 of the telesystem emitting a dipole 6.
Наземная часть содержит: приемник сигналов информации 7 (наземный приемник), контроллер 8, компьютер 9, прецизионный кварцевый генератор 10 с автономным питанием - батареей.The ground part contains: an information signal receiver 7 (ground receiver), a controller 8, a computer 9, a precision crystal oscillator 10 with an autonomous power supply - a battery.
При осуществлении предлагаемого способа используют два прецизионных кварцевых генератора 1 и 10 в скважинном передатчике 3 и наземном приемнике 7, которые должны быть постоянно включены и синхронизированы. От наземного приемника 7 данные передаются на компьютер 9.When implementing the proposed method, two precision quartz oscillators 1 and 10 are used in the downhole transmitter 3 and the ground receiver 7, which must be constantly turned on and synchronized. From the ground receiver 7, data is transmitted to the computer 9.
Для передачи информации используется несущая частота в пределах 0,3 Гц÷10 Гц, модулированная по фазе шумоподобным сигналом в виде последовательности синусоид, сдвинутых по фазе на 180°.To transmit information, a carrier frequency in the range of 0.3 Hz ÷ 10 Hz, phase modulated by a noise-like signal in the form of a sequence of sinusoids, phase-shifted 180 ° is used.
Для нормального корреляционного приема сигнала допускается сдвиг фазы до четверти периода. В настоящее время нестабильность частоты термокомпенсированных кварцев достигает 0,5·10-6 и далее совершенствуется. Стабильность термостатированных кварцев еще на 1-2 порядка выше. При частоте несущей 2,5 Гц и термокомпенсированных кварцах синхронизация скважинного передатчика 3 и наземного приемника 7 сохраняется более 5 суток.For normal correlation signal reception, a phase shift of up to a quarter of the period is allowed. Currently, the frequency instability of thermally compensated quartz reaches 0.5 · 10 -6 and is further improved. The stability of thermostated quartz is still 1-2 orders of magnitude higher. At a carrier frequency of 2.5 Hz and thermally compensated quartz, the synchronization of the downhole transmitter 3 and the ground receiver 7 is maintained for more than 5 days.
Синхронизация выполняется единственный раз на поверхности, когда сигнал не искажен помехами, в два этапа: сначала сигнал синхронизируется по фазе, затем происходит синхронизация по принимаемым параметрам. Синхронизация по фазе производится по переходу сигнала через ноль, т.е. по смене его знака. Набирается необходимая статистика по переходам через ноль для повышения точности момента перехода. Так как синхронизация сигнала сохраняется сутками, то и статистику переходов можно набирать в течение длительных периодов. При работе забойной телесистемы в скважине момент перехода сигнала через ноль постоянно отслеживается и фаза наземного приемника 7 корректируется, подстраивается под кварцевый генератор 1 забойной телесистемы. Применяется ряд алгоритмов, повышающих точность определения момента перехода сигнала через ноль, т.е. повышающих точность синхронизации по фазе. Таким образом, скважинный передатчик и наземный приемник постоянно синхронизированы.Synchronization is performed only once on the surface, when the signal is not distorted by noise, in two stages: first, the signal is synchronized in phase, then synchronization occurs according to the received parameters. Phase synchronization is performed when the signal passes through zero, i.e. by changing his sign. The necessary statistics are collected for transitions through zero to increase the accuracy of the transition moment. Since the signal synchronization is maintained for days, the transition statistics can be collected over long periods. When the downhole telesystem is operating in the well, the moment the signal passes through zero is constantly monitored and the phase of the ground receiver 7 is adjusted, adjusted to the quartz generator 1 of the downhole telesystem. A number of algorithms are used that increase the accuracy of determining the moment of transition of a signal through zero, i.e. increasing the accuracy of phase synchronization. Thus, the downhole transmitter and the ground receiver are constantly synchronized.
Второй этап синхронизации состоит в нахождении ожидаемых (известных) значений с заданным коридором допуска зенитного угла, уровня вибрации, уровня гамма-излучения, напряжения батарей и других известных параметров. Совпадение принимаемых значений с ожидаемым означает завершение процедуры синхронизации. При этом устойчивость приема обеспечивается привязкой к конкретному текущему значению времени бита каждого параметра.The second stage of synchronization consists in finding the expected (known) values with a given corridor of tolerance of the zenith angle, vibration level, gamma radiation level, battery voltage and other known parameters. The coincidence of the accepted values with the expected means the completion of the synchronization procedure. At the same time, reception stability is ensured by binding to a specific current bit time of each parameter.
Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в отсутствии синхропосылки в каждом блоке передаваемых данных, а процедура синхронизации производится только перед началом работы и только один раз по известным параметрам на текущий момент времени. Устойчивость приема сигнала обеспечивается не приемом синхропосылки, а стабильностью кварцевых генераторов скважинного передатчика и наземного приемника и подстройкой их фаз с учетом точек перехода через ноль.The difference between the proposed method and the prototype is the lack of synchronization in each block of transmitted data, and the synchronization procedure is performed only before starting work and only once according to known parameters at the current time. The stability of signal reception is provided not by receiving the clock, but by the stability of the crystal oscillators of the downhole transmitter and the ground receiver and the adjustment of their phases taking into account the zero crossing points.
При осуществлении предлагаемого способа параметры доступны для приема и обработки сразу после любого сбоя (отсутствие данных в условиях неустойчивого приема, обрыва кабеля на входе наземного приемника, пропадания питания приемника, отказа наземного компьютера, пропадания питания в целом на буровой), а не в результате пересинхронизации, требующей времени приема всего блока синхропосылки вместе с геотехнологическими данными.In the implementation of the proposed method, the parameters are available for reception and processing immediately after any failure (lack of data under conditions of unstable reception, cable breakage at the input of the ground receiver, power failure of the receiver, ground computer failure, power failure in general at the rig), and not as a result of resynchronization , which requires time to receive the entire sync block together with geotechnological data.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141408/28A RU2486338C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141408/28A RU2486338C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011141408A RU2011141408A (en) | 2013-04-20 |
RU2486338C1 true RU2486338C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141408/28A RU2486338C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486338C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4001775A (en) * | 1973-10-03 | 1977-01-04 | Mobil Oil Corporation | Automatic bit synchronization method and apparatus for a logging-while-drilling receiver |
SU652319A1 (en) * | 1977-04-25 | 1979-03-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Apparatus for monitoring the face parameters in the borehole drilling process |
US4166979A (en) * | 1976-05-10 | 1979-09-04 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for extracting timing information from a modulated carrier |
US5506577A (en) * | 1994-08-31 | 1996-04-09 | Western Atlas International, Inc. | Synchronizer for pulse code modulation telemetry |
US6400646B1 (en) * | 1999-12-09 | 2002-06-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for compensating for remote clock offset |
RU2229733C2 (en) * | 1999-03-23 | 2004-05-27 | Научно-производственное предприятие "ЛУЧ" | Geophysical telemetring system to transmit hole data |
RU2394257C1 (en) * | 2008-11-12 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Method of generating data packets of cable-free telemetric system measurements when well-drilling |
-
2011
- 2011-10-12 RU RU2011141408/28A patent/RU2486338C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4001775A (en) * | 1973-10-03 | 1977-01-04 | Mobil Oil Corporation | Automatic bit synchronization method and apparatus for a logging-while-drilling receiver |
US4166979A (en) * | 1976-05-10 | 1979-09-04 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for extracting timing information from a modulated carrier |
SU652319A1 (en) * | 1977-04-25 | 1979-03-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Apparatus for monitoring the face parameters in the borehole drilling process |
US5506577A (en) * | 1994-08-31 | 1996-04-09 | Western Atlas International, Inc. | Synchronizer for pulse code modulation telemetry |
RU2229733C2 (en) * | 1999-03-23 | 2004-05-27 | Научно-производственное предприятие "ЛУЧ" | Geophysical telemetring system to transmit hole data |
US6400646B1 (en) * | 1999-12-09 | 2002-06-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for compensating for remote clock offset |
RU2394257C1 (en) * | 2008-11-12 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Method of generating data packets of cable-free telemetric system measurements when well-drilling |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011141408A (en) | 2013-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11006378B2 (en) | Synchronizing clocks in a wireless system | |
US4494211A (en) | Balanced system for ranging and synchronization between satellite pairs | |
US8244304B2 (en) | Method for synchronization of assemblies in a base station | |
CN102013970B (en) | Clock synchronization method and device thereof as well as base station clock device | |
RU2587504C1 (en) | Method and scheme for synchronisation of seismic and seismoacoustic measurement circuits, especially mine spark-proof networks | |
US20080170469A1 (en) | Stabilizing remote clocks in a network | |
CN104184535B (en) | Clock synchronization method and clock synchronization device | |
SE9603368D0 (en) | Method and device for synchronizing time stamping | |
FI873405A (en) | A method and circuit arrangement for ensuring bit synchronization of a data sequence at a receiver | |
US6119016A (en) | Synchronizing base stations in a wireless telecommunications system | |
CN106231669A (en) | The method of Time Synchronization for Wireless Sensor Networks | |
KR100636385B1 (en) | Apparatus and method for synchronizing transmission/receipt in wireless channel measuring system | |
WO2012147156A1 (en) | Navigation signal transmitter and navigation signal generating method | |
CA3213260A1 (en) | A system and method for time synchronisation | |
US9484980B1 (en) | Precision timing source back-up for loss of GPS satellites | |
RU2486338C1 (en) | Method of transmitting measurement data by cable-free telemetric system during well drilling | |
CN106162856A (en) | A kind of node synchronization method in wireless Ad Hoc network | |
CN110278049A (en) | A kind of method for synchronizing time and system | |
CN102201906A (en) | Clock signal processing method and equipment | |
CN102546072A (en) | Regenerative UTC (Universal Time Coordinated) atomic time ultrahigh precision time frequency synchronization network | |
CN104168104B (en) | A kind of apparatus and method for being used for time and Frequency Synchronization | |
US5590140A (en) | Clock recovery extrapolation | |
JP2014132263A (en) | Wireless communication system | |
CN107037487B (en) | Interwell electromagnetic synchronous measurement system | |
JP5841514B2 (en) | Frequency synchronization accuracy monitoring apparatus, transmission / reception system, frequency synchronization accuracy monitoring method, and transmission / reception method |