[go: up one dir, main page]

NL8500949A - CODING AND TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPULSE DIMENSION MEASURING THE WORK SURFACE ANGLE. - Google Patents

CODING AND TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPULSE DIMENSION MEASURING THE WORK SURFACE ANGLE. Download PDF

Info

Publication number
NL8500949A
NL8500949A NL8500949A NL8500949A NL8500949A NL 8500949 A NL8500949 A NL 8500949A NL 8500949 A NL8500949 A NL 8500949A NL 8500949 A NL8500949 A NL 8500949A NL 8500949 A NL8500949 A NL 8500949A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
generating
voltage
word
binary
frequency
Prior art date
Application number
NL8500949A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Nl Industries 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
Application filed by Nl Industries Inc filed Critical Nl Industries Inc
Publication of NL8500949A publication Critical patent/NL8500949A/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
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • E21B47/024Determining slope or direction of devices in the borehole
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

N.0. 33040 4 *-'*N.0. 33040 4 * - '*

Codeer- en transmissiestelsel voor impulsafstandsmeting in slik van de werkvlakhoek.Coding and transmission system for pulse distance measurement in mud from the working plane angle.

De uitvinding heeft betrekking op de meting op afstand van de boorkoporiëntatie bij het meten tijdens boren en in het bijzonder op een stelsel voor het coderen en uitzenden van gegevens voor het bepalen van de werkvlakhoek door middel van een afstandsmeetstelsel met impuls-5 positiemodulatie van het slik.The invention relates to the remote measurement of the drill bit orientation when measuring during drilling and in particular to a system for coding and transmitting data for determining the working plane angle by means of a distance measuring system with impulse-5 position modulation of the mud .

Bij het boren van boorputten in formaties in de aarde is het zeer gewenst om informatie te verkrijgen met betrekking tot de positie en .When drilling wells into earth formations, it is highly desirable to obtain information regarding the position and.

richting van de boorput, terwijl het boren wordt voortgezet. Wanneer het mogelijk is om aan de bedieningspersoon van de boorinstallatie in-10 formatie te verschaffen met betrekking tot de inclinatie en azimut van de boorput, alsmede de oriëntatie van de boorkop in de boorput, terwijl het boren wordt voortgezet, kan de bedieningspersoon een correctiehan-deling en correctiemodificatie tijdens het boorproces uitvoeren. Voorts leveren systemen voor het afgeven van werkelijke-tijdinformatie ten 15 aanzien van boorputconfiguratie en boorinrichtingspositie een bijdrage aan een meer efficiënte boorhandeling. Door de beschikbaarheid van dergelijke informatie vervalt de noodzaak tijdens het boorproces te stoppen, de boorserie uit de put te verwijderen en metingen uit te voeren teneinde de richting en hoek van de boorput te bepalen.direction of the well, while drilling continues. When it is possible to provide the operator of the drilling rig with information regarding the inclination and azimuth of the wellbore, as well as the orientation of the drill bit in the wellbore as drilling continues, the operator can perform a correction action. perform division and correction modification during the drilling process. Furthermore, systems for providing real-time information regarding well configuration and drill rig position contribute to a more efficient drilling operation. The availability of such information eliminates the need to stop during the drilling process, remove the drill string from the well, and take measurements to determine the direction and angle of the well.

20 Werkvlakoriëntatie wordt op twee wijzen gemeten. Volgens de eerste wijze wordt een configuratie van drie orthogonaal gemonteerde versnel-lingsmeters toegepast, welke de zwaartekrachtversnelling in elk van de drie sensoren meten, die loodrecht op elkaar zijn aangebracht en ten opzichte van de boorinrichting zijn georiënteerd. Volgens de tweede 25 wijze worden soortgelijke informaties gebruikt, die worden verkregen uit drie orthogonaal gemonteerde magnetometers die de oriëntatie van de boorputinrichting ten opzichte van het magnetische noorden van de aarde meten. Deze bekende methoden voorzien in een betrekkelijk hoge mate van nauwkeurigheid bij het meten van de werkvlakoriëntatie in vrijwel elke 30 positie. Wanneer bijvoorbeeld de boorput de vertikale stand ten opzichte van de as van de aarde dicht benadert, wordt de meting door de ver-snellingmeter onnauwkeurig en wordt de informatie uit de magnetometer gebruikt. Op overeenkomstige wijze wordt wanneer de hoek van de boorput zodanig is, dat een uitlijning met de magnetische as van de aarde wordt 35 benaderd, de informatie uit de magnetometer onnauwkeurig en moet men zich ba'seren pp de informatie van de versnellingmeter. In alle oriëntaties tussen de genoemde twee moeten de informaties uit de versnelling- 8500949 * . * 2 meter en magnetometer sterk gecorreleerd zijn als een onderlinge controle.20 Work plane orientation is measured in two ways. According to the first mode, a configuration of three orthogonally mounted accelerometers, which measure the gravitational acceleration in each of the three sensors, are disposed perpendicular to each other and oriented with respect to the drill. In the second mode, similar information is used, which is obtained from three orthogonally mounted magnetometers that measure the orientation of the wellbore relative to magnetic north of the earth. These known methods provide a relatively high degree of accuracy when measuring the work plane orientation in almost any position. For example, when the wellbore approaches the vertical position relative to the Earth's axis, the measurement by the accelerometer becomes inaccurate and the information from the magnetometer is used. Likewise, when the angle of the well is such that approximation with the magnetic axis of the earth is approached, the information from the magnetometer becomes inaccurate and one has to base itself on the information from the accelerometer. In all orientations between the two mentioned, the information from the gearbox must be 8500949 *. * 2 meter and magnetometer are strongly correlated as a mutual control.

Bij een werkvlakoriëntatie-controlestelsel, dat "stuurmodus” van een meting tijdens boren wordt genoemd, is het gewenst om periodieke 5 indicaties van d.e nauwkeurige hoekoriëntatie van de boorinrichting aan het uiteinde van de boorserie te leveren, die de boorput vormt. Daarom is een stelsel nodig voor het overdragen van meetgegevens vanaf de meetplaats aan het onderste uiteinde van de boorserie naar het boorop-pervlak, waar deze kunnen worden gebruikt door de bedieningspersoon van 10 de boorinstallatie. Vele verschillende stelsels van verremeting voor een boorput zijn voorgesteld. In het algemeen is de toepassing van drukimpulsen het meest succesvol gebleken, welke impulsen worden overgebracht op de stroom van boorslik die zich naar beneden voortplant door de centrale opening in de boorserie, teneinde informatie uit het 15 meetpunt te coderen en te transporteren naar de bedieningspersoon aan het oppervlak. Zelfs onder impulsafstandsmeters zijn er een aantal verschillende methoden voor het coderen van informatie in drukimpulsen, die aan de boorfluldumstroom worden toegevoerd. Een systeem brengt een drukimpuls met zich mee, die aan het systeem moet worden toegevoerd 20 voor elke informatiebit die op de fluïdumstroom is gecodeerd. Teneinde drukimpulsen aan de benedenzijde van de -boorput op te wekken, moet de slikstroomweg hetzij tijdelijk worden geblokkeerd of geventileerd naar de boorgatring om een drukvariatie in de stroom op te wekken. Elke methode voor het induceren van drukimpulsen vereist grote hoeveelheden 25 energie om een klep te besturen en een drukvariatie in de stroom van hoge druk op te wekken. Zeer ernstig zijn energieverbruik en energie-eisen van de inrichtingen die zich dikwijls verscheidene duizenden meters beneden het oppervlak van de aarde bevinden en blootstaan aan enorme vijandige omgevingsvoorwaarden van druk, temperatuur en trillin-30 gen. Daarom is het gewenst om het energieverbruik zo laag mogelijk te houden, dat nodig is om een slikimpulsklep te bedienen. Het stelsel volgens de uitvinding omvat de toepassing van een impulspositie-modula-tieschema om gegevens te coderen op de stroom van het boorslik, zoals hierna zal worden beschreven, hetgeen minder slikimpulsen vereist om 35 een bepaalde hoeveelheid waarden op afstand te meten.In a work plane orientation control system, which is referred to as the "steering mode" of a measurement during drilling, it is desirable to provide periodic indications of the precise angular orientation of the drilling device at the end of the drill string forming the wellbore. Therefore, a system necessary to transfer measurement data from the measurement site at the lower end of the drill string to the drill surface, where it can be used by the operator of the drilling rig Many different systems of well measurement for a well have been proposed. the application of pressure pulses has proved most successful, which pulses are transferred to the flow of drilling mud which propagates down through the central opening in the drill string, in order to encode and transport information from the measuring point to the surface operator. There are a number of different methods for pulse distance meters encoding information in pressure pulses which are applied to the drilling fluid flow. A system involves a pressure pulse to be supplied to the system for each information bit encoded on the fluid stream. In order to generate pressure pulses at the bottom of the wellbore, the mud flow path must be either temporarily blocked or vented to the borehole ring to generate a pressure variation in the flow. Any method of inducing pressure pulses requires large amounts of energy to control a valve and generate a pressure variation in the high pressure flow. Very serious are energy consumption and energy requirements of the devices which are often several thousand meters below the surface of the earth and are exposed to extremely hostile environmental conditions of pressure, temperature and vibrations. Therefore, it is desirable to keep the energy consumption as low as possible, which is necessary to operate a sludge impulse valve. The system of the invention includes the use of a pulse position modulation scheme to encode data on the flow of the drilling mud, as will be described below, which requires less mud pulses to measure a certain amount of values remotely.

Bij impulspositiemodulatie is het periodiek opwekken van een drukimpuls in de slikstroom nodig, waarbij de tijdsperiode tussen de impulsen een indicatie is van de overgedragen gegevens. Indien bijvoorbeeld een .tijdsperiode van 10 milliseconden per eenheid van numerieke waarde 40 bij het modulatieschema wordt toegepast, zal de numerieke waarde die 8500949 • 4 3 door elke tijdsperiode tussen impulsen wordt aangegeven, de som zijn van de intervallen van 10 milliseconden in de tijdsperiode tussen de impulsen· Een tijdsperiode van 4 seconden tussen impulsen bij een dergelijk schema zou een telling van 400 voorstellen.Pulse position modulation requires periodic generation of a pressure pulse in the mud flow, the time period between the pulses being an indication of the data transferred. For example, if a time period of 10 milliseconds per unit of numerical value 40 is applied to the modulation scheme, the numerical value indicated by each time period between pulses 8500949 • 4 3 will be the sum of the intervals of 10 milliseconds in the time period between the impulses · A time period of 4 seconds between impulses with such a scheme would represent a count of 400.

5 Een van de parameters die een maat is van de oriëntatie van een bochthulpstuk dat wordt gebruikt voor het uitvoeren van een richtings-boring, wordt wérkvlakhoek genoemd* Dit is de hoek die het vlak dat door de gebogen hartlijn van het bochthulpstuk wordt bepaald, met het vertikale vlak maakt, dat wil zeggen de twisthoek. In het algemeen 10 wordt de werkvlakhoek gemeten door middel van een paar x- en y-sensoren die met het bochthulpstuk worden gemonteerd, hetzij versnellingmeters of magnetometers, welke sensoren ook een spanningswaarde afgeven. De verhouding van de twee spanningswaarden heeft een directe relatie tot de waarde van de werkvlakhoek. Echter variëren de spanningswaarden als 15 bij alle sensoren als functie van de temperatuur en moeten met betrekking tot bepaalde instelspanningen en bepaalde schaalfaktoren worden gecorrigeerd voorafgaand aan het gebruik daarvan als een directe indicatie van de werkvlakhoek. In bekende stelsels moeten daarom twee waarden, één voor de spanningswaarde van de x-sensor en één voor de span-20 ningswaarde van de y-sensor gescheiden naar het oppervlak worden uitgezonden voor de correctie van voorspannings- en schaalfaktoren alvorens een verhouding van de spanningswaarden voort te brengen en een waarde van de werkvlakhoek te verkrijgen. Hierdoor zijn twee gescheiden data-woorden nodig, één voor elk van de twee waarden die gescheiden naar het 25 oppervlak moeten worden uitgezonden, waardoor een grote hoeveelheid datasignalen moet worden behandeld door de slikimpulsklep en een hoog energieverbruik nodig is voor het activeren van de klep. De werkwijze en het stelsel volgens de uitvinding omvat een methode, volgens welke de verhouding tussen de x- en y-spanningswaarden aan de benedenzijde 30 van de boorput kan worden gevormd, waarna eenvoudigweg de verhouding naar het oppervlak wordt overgedragen en aldaar wordt gecorrigeerd met betrekking tot voorspannings- en schaalfaktoren.5 One of the parameters that is a measure of the orientation of a bend fitting used to perform a directional bore is called the work plane angle * This is the angle that the plane defined by the curved axis of the bend tool with the vertical plane, that is, the twist angle. Generally, the working plane angle is measured by a pair of x and y sensors mounted with the bend attachment, either accelerometers or magnetometers, which sensors also output a voltage reading. The ratio of the two voltage values has a direct relationship to the value of the working plane angle. However, the voltage values as 15 for all sensors vary as a function of temperature and must be corrected with respect to certain bias voltages and certain scale factors prior to use as a direct indication of the working plane angle. Therefore, in known systems, two values, one for the voltage value of the x sensor and one for the voltage value of the y sensor, must be emitted separately to the surface for the correction of bias and scale factors before a ratio of the voltage values and obtain a value of the working plane angle. This requires two separate data words, one for each of the two values to be emitted separately to the surface, requiring a large amount of data signals to be handled by the sludge pulse valve and high power consumption to activate the valve. The method and system of the invention includes a method according to which the ratio between the x and y stress values can be formed at the bottom of the wellbore, then simply transfer the ratio to the surface and correct there with respect to to bias and scale factors.

Bovendien voorzien bekende methoden voor het bewerken van datasignalen de synchronisatie van datawoorden die naar het oppervlak worden 35 overgedragen door synchronisatie-impulsen die gescheiden zijn van de dataframes, die geen andere informatie bevatten en die in beginsel een "dode tijd" voorstellen. Dit vereist weer een grote hoeveelheid data-bits die door de slikimpulsklep moeten worden uitgezonden en vereist het verbruik van een grote hoeveelheid energie om deze uitzending uit 40 te voeren. Het stelsel volgens de uitvinding maakt gebruik van een da- 8500949In addition, known methods of processing data signals provide for the synchronization of data words transmitted to the surface by synchronization pulses separate from the data frames, which do not contain any other information and which in principle represent a "dead time". This again requires a large amount of data bits to be emitted from the sludge impulse valve and requires the consumption of a large amount of energy to perform this transmission. The system according to the invention uses a date 8500949

J * VJ * V

4 taformaat waardoor elke "dode tijd" tussen frames wordt vermeden, waardoor het vermogensverbruik voor de overdracht van datasignalen wordt verminderd. Het dataformaat volgens de uitvinding vermindert bovendien het energieverbruik, doordat een codeerformaat wordt toegepast, volgens 5 welke twee woorden per dataframe wordt uitgezonden door middel van een enkelvoudige impulspositie-indicatie per frame.4 ta format avoiding any "dead time" between frames, thereby reducing the power consumption for the transmission of data signals. The data format according to the invention moreover reduces the energy consumption, because an encoding format is used, according to which two words per data frame are transmitted by means of a single pulse position indication per frame.

Bepaalde problemen zijn inherent aan de werking van een slik-impuls-afstandsmeetstelsel in de stuurmocfus teneinde een continue indicatie van de positie van een boorinrichting aan een bedieningspersoon 10 aan te bieden. Bijvoorbeeld is het na ongeveer 100 meter van een boorserie nodig om de boorbewerking kort te onderbreken en de slikstroom te onderbreken door het uitschakelen van de slikpompen aan het oppervlak, teneinde een extra sectie van 100 meter van boorpijpen te kunnen toevoegen aan de boorserie. Tijdens het toevoegen van een sectie aan de 15 boorserie is het noodzakelijk om de boorpijp te verdraaien, waarbij de serie wordt getordeerd als een inherent deelproces van het toevoegings-proces van de boorsectie. Wanneer de sectie van de boorserie is toegevoegd, is de oriëntatie van de boorinrichting wat de werkvlakhoek betreft, niet langer hetzelfde als deze was voorafgaand aan het onderbre-20 ken van het boren en het toevoegen van de extra sectie aan de boorserie . Daarom moet de bedieningspersoon de boorinrichting heroriënteren tot dezelfde werkvlakhoek is verkregen, alvorens het boren wordt hervat, teneinde een constante boring in de gewenste richting uit te voeren. Gedurende het heroriënteren van de boorinrichting is het gewenst 25 om een gegevensstroom uit de werkvlakhoek-sensoren in de boorinrichting met een wezenlijk hogere snelheid af te geven dan gedurende de resterende boorhandeling. Door de verhoogde datastroomsnelheid kan de bedieningspersoon de inrichting veel sneller positioneren tot in de originele positie daarvan, waardoor het boren met een minimale verliest!jd van 30 de boorinrichting kan worden hervat.Certain problems are inherent in the operation of a swallow impulse distance measuring system in the steering moff to provide a continuous indication of the position of a drilling device to an operator 10. For example, after about 100 meters of a drill string, it is necessary to briefly interrupt the drilling operation and interrupt the mud flow by shutting down the sludge pumps at the surface, in order to add an additional 100-meter section of drill pipes to the drill string. While adding a section to the drill string, it is necessary to twist the drill pipe, twisting the string as an inherent sub-process of the drill section addition process. When the section of the drill string has been added, the orientation of the drilling device in terms of working plane angle is no longer the same as it was prior to interrupting drilling and adding the additional section to the drill string. Therefore, the operator must reorient the drilling device to the same working plane angle before resuming drilling to perform a constant bore in the desired direction. During reorientation of the drilling device, it is desirable to deliver a data stream from the work plane angle sensors into the drilling device at a substantially faster rate than during the remaining drilling operation. The increased data flow rate allows the operator to position the device much faster to its original position, whereby drilling can be resumed with a minimum loss of the drilling device.

Hoewel bekende boorinformatie-overdrachtsstelsels voorzieningen bevatten voor een variabele snelheid van datatransmissie, geschiedt dit in het algemeen slechts in responsie op een signaal opgewekt door de bedieningspersoon aan het oppervlak. Een dergelijk voorbeeld treft men 35 aan onder de omstandigheden, waarin de boorput zo diep wordt dat de overgedragen gegevens onvoldoende gedefinieerd zijn. Bijvoorbeeld wordt aan dit probleem volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.863.203 tegemoet gekomen, door toepassing van een akoestisch afstandsmeetstelsel met een instelbare overdrachtssnelheid voor een registratie tijdens het 40 boren. Communicatiekanalen vanaf het oppervlak naar de boorput worden 8500949 * * 5 toegepast om de overdrachtssnelheid van het akoestische signaal te besturen, door middel waarvan informatie naar boven wordt uitgezonden.While known drilling information transmission systems include variable rate data transmission facilities, this generally occurs only in response to a signal generated by the surface operator. Such an example is found under the circumstances where the wellbore becomes so deep that the transferred data is insufficiently defined. For example, this problem is addressed, according to U.S. Pat. No. 3,863,203, by using an acoustic distance measuring system with an adjustable transfer rate for recording during drilling. Communication channels from the surface to the wellbore 8500949 * * 5 are used to control the transmission rate of the acoustic signal, through which information is transmitted upward.

Bij het stelsel volgens de uitvinding worden de parameters met betrekking tot de noodzaak van het sneller bijwerken van de gegevens over de 5 werkvlakhoek bewaakt en wordt automatisch de snelheid van de gegevensstroom op een hogere waarde geschakeld, terwijl in het gecodeerde data-formaat een indicatie wordt opgenomen met betrekking tot de overdrachtssnelheid van gegevens. Bovendien voorziet het stelsel volgens de uitvinding in een variabele overdrachtssnelheid van werkvlak-hoekgege-10 vens bij het meten tijdens boren in een codeerformaat van werkvlakgege-vens, hetgeen het rendement van een impulspositie-afstandsmeetstelsel zo groot mogelijk maakt.In the system according to the invention, the parameters related to the need to update the work plane angle data more quickly are monitored and the data flow rate is automatically switched to a higher value, while in the encoded data format an indication recorded with respect to data transfer rate. Moreover, the system of the invention provides a variable transfer rate of work plane angle data when measuring during drilling in a coding format of work plane data, which maximizes the efficiency of a pulse position distance measurement system.

Meer in het bijzonder omvat de uitvinding een werkwijze en stelsel voor het overdragen van datasignalen die een indicatie vormen van de 15 werkvlakhoek van een boorinrichting, naar het aardoppervlak bij registratie tijdens boren, waarbij de werkvlakhoek van een boorinrichting wordt gemeten met intervallen van een eerste frequentie en waarbij een datasignaal wordt opgewekt in responsie op elke meetwaarde die een indicatie vormt van de gemeten werkvlakhoek. Een drukimpulssignaal wordt 20 opgewekt in responsie op elk opgewekt datasignaal om een op een drukim-puls-gemoduleerde indicatie van de gemeten werkvlakhoek naar het oppervlak uit te zenden. Volgens de uitvinding wordt de druk van het naar beneden stromende slik op een plaats beneden in de boorput gemeten en wordt de frequentie van het interval van de werkvlakhoekmetlng gewij-25 zigd van de eerste frequentie naar een tweede hogere frequentie in responsie op het meten van een volgorde-onderbreking en het 'opnieuw tot stand brengen van de slikdruk, hetgeen een indicatie vormt van het toevoegen van een boorpijpsectie aan de boorserie, teneinde een sneller bijwerken van de werkvlakhoek tot stand te brengen om de boorinrichting 30 opnieuw te oriënteren.More particularly, the invention includes a method and system for transferring data signals indicative of the working plane angle of a drilling device to the earth's surface upon recording during drilling, the working plane angle of a drilling device being measured at intervals of a first frequency and wherein a data signal is generated in response to any measurement value indicative of the measured work plane angle. A pressure pulse signal is generated in response to each generated data signal to transmit a pressure pulse pulse modulated indication of the measured work plane angle to the surface. According to the invention, the pressure of the downflowing mud at a location downhole is measured and the frequency of the working plane angle measurement interval is changed from the first frequency to a second higher frequency in response to the measurement of a sequence interruption and re-establishing the mud pressure, which is indicative of adding a drill pipe section to the drill string, to effect a faster update of the working plane angle to re-orient drill 30.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt voorzien in een stelsel voor het overdragen van datasignalen die een indicatie vormen van de werkvlakhoek van een boorinrichting, naar het aardoppervlak bij registratie tijdens het boren, welk stelsel een paar sensoren bevat 35 voor het opwekken van een eerste en tweede spanning die een indicatie vormen van de oriëntatie van de boorinrichting ten opzichte van een paar loodrechte vlakken. Een frame van binaire gegevens wordt opgewekt, dat een eerste en een tweede binaire woord bevat, waarbij het eerste woord tenminste êën bitpositie heeft, die een indicatie levert van (a) 40 het teken van de eerste spanning, (b) het teken van de tweede spanning, 8500949 6 (c) of de eerste of tweede spanning groter is, en (d) of de sensoren van het paar versnellingsmeters of magnetometers zijn, terwijl het tweede woord een aantal bitposities heeft, die een indicatie leveren van de absolute waarde van de verhouding van de eerste en tweede span-5 ning, die tussen 0 en 1 ligt· Het stelsel bevat eveneens middelen voor het omzetten van de waarde van elk van de eerste en tweede binaire woorden in een paar equivalente eerste en tweede tijdwaarden, en middelen voor het opwekken van een reeks van drie drukimpulsen in het naar beneden stromende slik van het boorstelsel, waarbij de tijdsperiode 10 tussen de eerste en tweede impulsen gelijk is aan de eerste tijdwaarde en de tijdsperiode tussen de tweede en derde impulsen gelijk is aan de tweede tijdwaarde. Voorts bevat het stelsel middelen die aan het oppervlak zijn aangebracht en die reageren op de tijdsperiode tussen de eerste en tweede impuls voor het opnieuw opwekken van het eerste binaire 15 gegevenswoord en die reageren op de tijdsperiode tussen de tweede en derde impuls voor het opnieuw opwekken van het tweede binaire gegevenswoord en middelen die reageren op de componenten van de eerste en tweede gegevenswoorden en vooraf gemeten waarden van boorputinclinatie en -azimut en temperatuurafhankelijke voorspannings- en schaalfaktoren 20 voor het berekenen van de werkvlakhoek.According to another aspect of the invention, a system for transmitting data signals indicative of the working plane angle of a drilling device to the earth's surface upon registration during drilling is provided, which system comprises a pair of sensors for generating a first and second stress indicative of the orientation of the drilling device relative to a pair of perpendicular planes. A binary data frame is generated, which contains a first and a second binary word, the first word having at least one bit position providing an indication of (a) 40 the sign of the first voltage, (b) the sign of the second voltage, 8500949 6 (c) whether the first or second voltage is greater, and (d) whether the sensors of the pair are accelerometers or magnetometers, while the second word has a number of bit positions, which provide an indication of the absolute value of the ratio of the first and second spans, which is between 0 and 1. The system also includes means for converting the value of each of the first and second binary words into a pair of equivalent first and second time values, and means for generating a series of three pressure pulses in the downwardly flowing mud of the drilling system, the time period between the first and second pulses being equal to the first time value and the time period between the two the second and third pulses is equal to the second time value. Furthermore, the system includes surface mounted means responsive to the time period between the first and second impulse to regenerate the first binary data word and responsive to the time period between the second and third impulse to regenerate the second binary data word and means responsive to the components of the first and second data words and pre-measured values of well tilt and azimuth and temperature dependent bias and scale factors 20 to calculate the working plane angle.

Volgens nog een ander aspect van de uitvinding wordt voorzien in een slikimpuls-overdrachtstelsel voor het overdragen van gegevens die een indicatie vormen van de werkvlakhoek van een boorinrichting in een boorput naar het oppervlak, waarbij een paar van orthogonale x- en y-25 sensoren worden toegepast, die elk een spanning afgeven, die een indicatie vormen van de oriëntatie van de boorinrichting, en waarbij een pulspositiemodulatie wordt toegepast. De uitvinding voorziet in een da-taformaat voor elke werkvlakhoekmeting, omvattende een frame van binaire gegevens, dat een paar binaire woorden bevat, waarbij het eerste 30 woord een indicatie bevat van (a) het teken van de x-spanning, (b) het teken van de y-spanning, (c) welke spanning groter is en (d) of de sensoren versnellingsmeters of magnetometers zijn, terwijl het tweede woord een indicatie bevat van de absolute waarde van de verhouding van de x-spanning en de y-spanning tussen 0 en 1.In accordance with yet another aspect of the invention, there is provided a mud pulse transmission system for transmitting data indicative of the work plane angle of a wellbore to the surface, wherein a pair of orthogonal x and y-25 sensors are used. each delivering a voltage indicative of the orientation of the drilling device, and applying a pulse position modulation. The invention provides a data format for each work plane angle measurement, comprising a binary data frame containing a pair of binary words, the first 30 words containing an indication of (a) the sign of the x voltage, (b) the sign of the y voltage, (c) which voltage is greater and (d) whether the sensors are accelerometers or magnetometers, while the second word contains an indication of the absolute value of the ratio of the x voltage and the y voltage between 0 and 1.

35 De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening toont:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing shows:

Fig. 1 een zijaanzicht van een boorinstallatie voor het boren van een boorput, waarbij de stuurmodus van een slikimpuls-afstandsmeetstel-sel wordt toegepast, alsmede een gegegevensbehandelings- en codeerfor-40 maat volgens de principes van de uitvinding; 8500949 « 7Fig. 1 is a side view of a well drilling rig using the control mode of a mud pulse spacing measurement system, as well as a data treatment and encoding format according to the principles of the invention; 8500949 «7

* A* A

Fig» 2 een bovenaanzicht van een boorinstallatie ter illustratie van de azimut van een boorput;Fig. 2 is a top plan view of a drilling rig illustrating the azimuth of a well bore;

Fig. 3 een aanzicht in perspectief van een boorinrichting met een bochthulpstuk ter illustratie van de werkvlakhoek die daarbij behoort, 5 alsmede een hulpstuk dat voorzien is van een codeer- en transmissie-stelsel voor het overdragen van slikimpulsen die gegevens over het werkvlak bevatten, een en ander geconstrueerd volgens de uitvinding;Fig. 3 is a perspective view of a drilling device with a bend attachment illustrating the work plane angle associated therewith, 5 and a fitting provided with an encoding and transmission system for transmitting mud pulses containing work plane data, constructed according to the invention;

Fig. 4 schematisch een formaat voor het coderen van werkvlakgege-vens in slikimpulsen voor de transmissie door middel van een impulspo-10 sitie-modulatiestelsel een en ander volgens de uitvinding; enFig. 4 schematically shows a format for encoding work plane data in mud pulses for the transmission by means of an impulse position modulation system according to the invention; and

Fig» 5 een blokschema van een stelsel voor het coderen en de transmissie van werkvlakgegevens dat is ingericht volgens de uitvinding.Fig. 5 is a block diagram of a system for encoding and transmitting work plane data arranged according to the invention.

In fig. 1 is een boorinstallatie 11 boven een boorput 12 getoond.In Fig. 1, a drilling rig 11 above a well bore 12 is shown.

15 Een uitvoeringsvorm van een stelsel 10 voor het coderen en uitzenden van werkvlakgegevens wordt ondersteund door een hulpstuk 14, omvattende een gedeelte van een boorkraag 15 die in de boorput 12 is aangebracht.An embodiment of an array 10 for encoding and transmitting work plane data is supported by an attachment 14, comprising a portion of a drill collar 15 disposed in the wellbore 12.

Een boorkop 22 is aan het benedenuiteinde van de boorserie 18 aangebracht en is aan het benedenuiteinde van een bochthulpstuk 21 beves-20 tigd, dat aan het benedenuiteinde van de boorkraag 15 is bevestigd. De boorkop 22 graaft de aardeformaties 24 van de boorput 12 uit, terwijl boorslik 26 uit het voorstuk 28 van de boorput wordt gepompt. Het metalen huis 29 aan het oppervlak is in de boorput 12 aan de bovenzijde daarvan aangebracht om de integriteit van de boorput 12 nabij het op-25 pervlak te handhaven. De ring 16 tussen de boorserie 18 en de boorput-wand vormt een theoretisch gesloten retourweg voor de slikstroom. Het slik wordt door middel van een pompinrichting 30 uit het voorstuk 28 van de boorput gepompt via een toevoerleiding 31 die met de boorserie 18 is gekoppeld. Het boorslik wordt op deze wijze naar beneden geperst 30 door de centrale axiale doorgang van de boorserie 18 en treedt uit de boorkop 22 om uitgegraven bestanddelen die bestaan uit uitgeboorde delen van de aarde, gesteente en dergelijke materie in bovenwaartse richting te transporteren vanaf de boorkop naar het oppervlak alsmede voor het opwekken van een kracht om een slikturbine in de boorkop 22 in ro-35 tatie te brengen, waardoor de snijvlakken van de boorkop roteren en door de formaties snijden.A drill bit 22 is mounted at the bottom end of the drill string 18 and is attached to the bottom end of a bend attachment 21, which is attached to the bottom end of the drill collar 15. The drill bit 22 excavates the earth formations 24 from the wellbore 12, while drilling mud 26 is pumped from the wellhead 28. The surface metal housing 29 is mounted in the wellbore 12 at the top thereof to maintain the integrity of the wellbore 12 near the surface. The ring 16 between the drill string 18 and the wellbore wall forms a theoretically closed return path for the mud flow. The mud is pumped out of the wellbore 28 through a pumping device 30 through a feed line 31 coupled to the drill string 18. The drilling mud is pressed down through the central axial passage of the drill string 18 in this manner and exits the drill bit 22 to transport excavated components consisting of drilled parts of the earth, rock and the like in an upward direction from the drill bit to the surface as well as for generating a force to rotate a mud turbine in the drill bit 22, causing the cutting faces of the drill bit to rotate and cut through the formations.

In het gebied van de boorkraag 15 is in de boorserie 18 een slik-stroomklep (niet in het bijzonder getoond) ondergebracht, die hetzij een onderbreking of een verstoring in de druk van het slik tot stand 40 kan brengen, dat door de centrale axiale opening in de boorserie door 8500949 „ « 8 middel van de slikpomp 30 naar beneden kan worden geperst. Deze slik-stroomklep wordt gebruikt om drukimpulsen op de boorslikstroom te coderen en de druk van de stroom te moduleren. Op deze wijze wordt informatie vanaf het gebied nabij de boorkop overgedragen naar het oppervlak 5 nabij het voorstuk 28 van de boorkop, zodat de informatie kan worden verkregen en gebruikt door de bedieningspersoon van de boorinstallatie.In the region of the drill collar 15, in the drill string 18, a mud flow valve (not particularly shown) is housed, which can effect either an interruption or a disturbance in the pressure of the mud, passing through the central axial opening in the drill string can be pressed down by means of the mud pump 30 by means of 8500949. This sludge flow valve is used to encode pressure pulses on the drilling sludge flow and modulate the pressure of the flow. In this way, information is transferred from the area near the drill bit to the surface 5 near the front piece 28 of the drill bit, so that the information can be obtained and used by the operator of the drilling rig.

Zoals in fig. 1 is getoond is de boorput 12 die in de aarde door middel van de boorinstallatie 11 is gevormd, niet perfect vertikaal.As shown in Fig. 1, the wellbore 12 formed in the earth by the drilling rig 11 is not perfectly vertical.

10 Dat wil zeggen dat het benedeneinde van de boorput met een hoek tussen de as van de boorput 25 en het vertikale vlak 26 is gevormd. Deze hoek 27 wordt inclinatie van de boorput genoemd.That is, the lower end of the wellbore is formed at an angle between the axis of the wellbore 25 and the vertical plane 26. This angle 27 is called bore inclination.

In fig. 2 is een bovenaanzicht van de boorinstallatie 11 en de boorput 12 volgens fig. 1 getoond en het blijkt dat een tweede parame-15 ter bij een boorgat onder een hoek behoort. De hoek tussen de as van de boorput 28 en het magnetische noorden 29 wordt de azimut van de boorput genoemd en is aangegeven door de pijlen 31.In Fig. 2, a top view of the drilling rig 11 and the wellbore 12 of Fig. 1 is shown, and it appears that a second parameter belongs to a borehole at an angle. The angle between the axis of the well 28 and the magnetic north 29 is called the azimuth of the well and is indicated by arrows 31.

In fig. 3 is een aanzicht in perspectief van het benedeneinde van de boorserie 18 getoond, die bestaat uit een reeks boorkragen 15 die 20 zijn voorzien van een inrichting voor het detecteren van de oriëntatie van de boorput, een inrichting voor het verwerken en coderen van gegevens omtrent de boorputparameters en een slikimpuls-afstandsmeetinrich-ting, die bijvoorbeeld bestaat uit slikstroomkleppen en bedieningsinrichtingen die worden gebruikt om informatie van het benedeneinde van 25 de boorput naar het voorstuk van de boorput over te dragen opdat de bedieningspersoon deze kan gebruiken. Zoals in fig. 3 is getoond, is het bochthulpstuk 21 bevestigd aan het benedenuiteinde van de boorserie en is afgesloten door de boorkop 22. Het blijkt, dat de centrale hartlijnen 30 van beide segmenten van het bochthulpstuk 21 in een gemeenschap-30 pelijk vlak liggen en dit vlak bepalen. Dit vlak van de hartlijnen van de bochthulpstukken is in het algemeen niet evenwijdig aan een vertikaal vlak, maar ligt in plaats daarvan onder een hoek ten opzichte daarvan en stelt de twist van het bochthulpstuk ten opzichte van de vertikaal voor'. In fig. 3 zijn een lijn 32 die in een vertikaal vlak 35 ligt en een lijn 33 getoond, die in een vlak ligt waarin de hartlijnen 30 van beide delen van het bochthulpstuk liggen. Deze twee lijnen sluiten een hoek 34 in, die de verdraaiing of twist van het bochthulpstuk voorstelt, en die is aangegeven door de pijl 34’, welke hoek werkvlak-hoek wordt genoemd. Een andere term die in verband met deze eigenschap 40 van de boorinrichting wordt gebruikt, wordt ''high-side”-hoek van de in-In Fig. 3, a perspective view of the lower end of the drill string 18 is shown, which consists of a series of drill collars 15 provided with a device for detecting the orientation of the well, a device for processing and coding well parameter data and a mud pulse spacing device, for example, consisting of mud flow valves and actuators used to transfer information from the bottom end of the well to the wellbore for the operator to use. As shown in Fig. 3, the bend attachment 21 is attached to the lower end of the drill string and is closed by the drill bit 22. It appears that the central axes 30 of both segments of the bend attachment 21 lie in a common plane. and determine this plane. This plane of the centerlines of the bend fittings is generally not parallel to a vertical plane, but instead is angled relative to it and represents the twist of the bend fitting relative to the vertical. In Fig. 3, a line 32 lying in a vertical plane 35 and a line 33 shown in a plane in which the center lines 30 of both parts of the bend fitting lie. These two lines enclose an angle 34, which represents the twist or twist of the bend fitting, and which is indicated by the arrow 34, which is called work plane angle. Another term used in connection with this feature 40 of the drilling device is "high-side" angle of the

85 0 0 9 4 S85 0 0 9 4 S

* 9 richting genoemd. Deze terminologie wijst op het punt op het bovenste vlak van de boorkop, dat wil zeggen de "hoge zijde" en de hoek ten opzichte van dit punt en een punt dat in het vlak ligt dat wordt bepaald door de hartlijnen 30 van beide segmenten van het bochthulpstuk.* 9 called direction. This terminology refers to the point on the top face of the chuck, that is, the "high side" and the angle relative to this point and a point lying in the plane defined by the centerlines of both segments of the chuck. bend fitting.

5 De hoge zijde of werkvlakhoek is een informatie van kritisch be lang voor de bedieningspersoon, omdat tezamen met de indicaties van azimut en inclinatie deze informatie hem vertelt in welke richting de inrichting is georiënteerd en dus in welke richting het boorgat door de aarde wordt gevormd. Het is van kritisch belang dat deze informatie op 10 periodieke en regelmatige basis aan de bedieningspersoon wordt aangeboden bij het doelmatig meten tijdens het boren, opdat de bedieningspersoon veranderingen kan aanbrengen en voortdurend de inrichting in de gewenste oriëntatie kan richten.The high side or work plane angle is information of critical importance to the operator, because together with the indications of azimuth and inclination, this information tells him in which direction the device is oriented and thus in which direction the borehole is formed by the earth. It is critical that this information is presented to the operator on a periodic and regular basis in the effective measurement during drilling so that the operator can make changes and continuously orient the device in the desired orientation.

Bij het stelsel volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van 15 een algoritme en een methode voor het berekenen van zowel de magnetische als hoge zijde werkvlakwaarden, alsmede van een methode voor het coderen en uitzenden van gegevens van een magnetometer en versnellings-meter naar het oppervlak volgens een compact en doelmatig formaat om aan de bedieningspersoon een indicatie van het werkvlak aan te bieden.The system according to the invention uses an algorithm and a method for calculating both the magnetic and high side working plane values, as well as a method for encoding and transmitting data from a magnetometer and accelerometer to the surface according to a compact and efficient format to offer the operator an indication of the work surface.

20 De werkvlakhoek wordt op bekende wijze bepaald door middel van de relatieve waarden van de uitgangsspanningen van de x- en y-sensoren van de versnellingsmeter (of magnetometer) in de boorput. De relatie tussen de uitgangsspanning V van een sensor en een fysische grootheid die door middel van de sensor wordt gemeten, wordt bepaald door: 25 V - mS + b waarbij b een temperatuurafhankelijke voorspanning is en m een tempera-tuurafhankelijke schaalfaktor is. Voor de gegevens van de versnellings-30 meter wordt de waarde V gegeven in volts en de term S houdt verband met de zwaartekrachtversnelling, terwijl voor gegevens van de magnetometer de waarde V ook in volt wordt gegeven, terwijl de term S in magnetische fluxeenheden wordt gegeven. Volgens een huidige methode wordt het werkvlak als volgt berekend: 35 1. Bepaal de relatieve waarde van Vx en Vy en vorm de verhou ding 4q α , waarbij i,j x,y, zodanig dat 0 < | α | <1.The working plane angle is determined in known manner by means of the relative values of the output voltages of the x and y sensors of the accelerometer (or magnetometer) in the wellbore. The relationship between the output voltage V of a sensor and a physical quantity measured by the sensor is determined by: 25 V - mS + b where b is a temperature dependent bias voltage and m is a temperature dependent scale factor. For acceleration-30 meter data, the value V is given in volts and the term S is related to gravitational acceleration, while for magnetometer data, the value V is also given in volts, while the term S is given in magnetic flux units . According to a current method, the work plane is calculated as follows: 1. Determine the relative value of Vx and Vy and form the ratio 4q α, where i, j x, y such that 0 <| α | <1.

8500949 108500949 10

Opgemerkt wordt, dat er een manier moet zijn om de tekens van Vx en Vy te onthouden, aangezien de absolute waarde van α naar het oppervlak zal worden overgedragen.It should be noted that there must be a way to remember the signs of Vx and Vy, since the absolute value of α will be transferred to the surface.

2. Aangezien S een functie is van het hoge zijde werkvlak, kan 5 worden geschreven: e._ïi__mM0)+lx ïj m-jSjW+bj 102. Since S is a function of the high side work plane, 5 can be written: e._ïi__mM0) + lx ïj m-jSjW + bj 10

Aangezien de vorm van de functie S(0) bekend is, kunnen wij een functie f definiëren, zodanig dat: 15 f (0) = - α ° mjSj(0)+bj wanneer wij alle variabelen met uitzondering van 0 kennen, kan 0 worden opgelost door toepassing van iteratieprocedures. Deze procedures zijn 20 betrekkelijk rechtstreeks, waarbij beginveronderstellingen voor 0 worden gekozen, waarna verschillende waarden worden berekend, zodat wanneer 0 exact wordt bereikt, f(0) gelijk aan 0 zal zijn.Since the form of the function S (0) is known, we can define a function f such that: 15 f (0) = - α ° mjSj (0) + bj when we know all variables except 0, 0 are solved by applying iteration procedures. These procedures are relatively direct, with initial assumptions chosen for 0, after which different values are calculated, so that when 0 is exactly reached, f (0) will be equal to 0.

Door toepassing van deze methode wordt een waarde van werkvlakhoek uit de verhouding van de twee spanningen verkregen, in plaats dat de 25 volledige waarde van zowel de x-sensorspanning als de y-sensorspanning naar het oppervlak als discrete waarden moeten worden uitgezonden. Dat wil zeggen dat door het uitzenden van de waarde van de verhouding tussen de twee, het teken van de x-spanning, het teken van de y-spanning en de informatie omtrent welke van de twee waarden groter was, alsmede 30 of al dan niet de informatie uit hetzij versnellingsmeters of magnetometers was afgeleid, alle correcties met betrekking tot voorspannings-en schaalfaktoren door middel van de iteratiemethode aan het oppervlak kunnen worden uitgevoerd. Dit codeerformaat van de gegevens geeft een besparing ten aanzien van de grote capaciteit voor het behandelen van 35 gegevens en verlaagt de vermogenseisen voor het overdragen van een bepaalde hoeveelheid werkvlakgegevens vanaf de binnenzijde van de boorput naar het oppervlak.By using this method, a value of work plane angle is obtained from the ratio of the two voltages, instead of the full value of both the x-sensor voltage and the y-sensor voltage having to be transmitted to the surface as discrete values. That is, by transmitting the value of the ratio between the two, the sign of the x voltage, the sign of the y voltage, and the information about which of the two values was greater, as well as 30 or not information was derived from either accelerometers or magnetometers, all corrections related to bias and scale factors can be made by the surface iteration method. This data encoding format saves the large data handling capacity and reduces the power requirements for transferring a given amount of work plane data from the inside of the well to the surface.

In fig. 4 is het codeerformaat volgens de uitvinding getoond. Een gegevensframe is aangegeven door de grenzen van de haak 41 en stelt een 40 enkelvoudige afstand tussen slikimpulsen van een slikimpuls-afstands-meetstelsel voor. In een enkelvoudig frame van gegevens 41 liggen twee gegevenswoorden 42 en 43. Elk woord bevat twee bitposities 44 en 45 die 8 5 0 G 9 4 9 Ψ -ar 11 zijn toegewezen aan Informatie omtrent de snelheid waarmee de gegevens naar het oppervlak worden overgedragen, zoals hierna zal worden besproken. De volgende positie in elk woord 46 wordt toegewezen aan een syn-chronisatie-impuls· Een impuls ”0” is toegewezen aan het eerste woord 5 in het frame, terwijl een impuls H1H is toegewezen aan het tweede woord in dat frame, zodat indien een woord bij het wegvallen van een woord, zal de volgende synchronisatie-impuls "0" die in de synchronisatie-im-pulspositie wordt waargenomen, het begin van een woord aangeven. Hierdoor is de noodzaak van een afstand tussen impulsframes vermeden en 10 wordt bespaard aan behandelingscapaciteit voor gegevens. De volgende impulspositie 47 in het eerste woord geeft het teken van x aan; de volgende impulspositie 48 in het eerste woord geeft het teken van y aan.Fig. 4 shows the coding format according to the invention. A data frame is indicated by the boundaries of the hook 41 and represents a single distance between swallow pulses of a swallow pulse distance measuring system. In a single frame of data 41 there are two data words 42 and 43. Each word contains two bit positions 44 and 45 which are assigned 8 5 0 G 9 4 9 ar -ar 11 to Information about the rate at which the data is transferred to the surface, as will be discussed below. The next position in each word 46 is assigned to a synchronization pulse · An impulse "0" is assigned to the first word 5 in the frame, while an impulse H1H is assigned to the second word in that frame, so that if a word when a word is lost, the next synchronization pulse "0" observed in the synchronization impulse position will indicate the beginning of a word. This avoids the need for spacing between impulse frames and saves data handling capacity. The next pulse position 47 in the first word indicates the sign of x; the next pulse position 48 in the first word indicates the sign of y.

De zesde impulspositie 49 in het eerste woord geeft aan welke van de twee waarden x of y groter is, terwijl de volgende impulspositie 51 15 aangeeft of de waarden afkomstig zijn uit een magnetometer of versnel-lingsmeter, zodat de voorspannings- en schaalfaktoren die bij de bepaalde sensoren behoren, aan het oppervlak kunnen worden toegepast. De achtste bitpositie 52 van het eerste woord bevat de vijfde bit van de absolute waarde van de verhouding van de x- en y-spanningswaarden. De 20 vierde tot en met achtste bitposities 53 van het tweede woord bevatten respectievelijk de vierde tot en met nulde bit van de absolute waarde van de verhouding x en y.The sixth pulse position 49 in the first word indicates which of the two values x or y is greater, while the next pulse position 51 indicates whether the values come from a magnetometer or accelerometer, so that the bias and scale factors associated with the certain sensors can be used on the surface. The eighth bit position 52 of the first word contains the fifth bit of the absolute value of the ratio of the x and y voltage values. The fourth through eighth bit positions 53 of the second word contain the fourth through zero bit of the absolute value of the ratio x and y, respectively.

Het blijkt dus op welke wijze door het codeerformaat voor werk-vlakgegevens wordt bereikt, dat de hoeveelheid informatie maximaal is, 25 die in een enkelvoudig frame van gegevens aanwezig kan zijn, die naar het oppervlak door middel van een enkelvoudige impulspositie-modulatie-eenheid worden uitgezonden. Dit levert uiteraard een aanzienlijke besparing van de energie die nodig is om de gegevens gedurende een volledige aflezing van de werkvlakwaarde naar het oppervlak over te dragen.Thus, it has been found in how the work plane data coding format achieves that the amount of information is maximum which can be contained in a single frame of data which is transmitted to the surface by means of a single pulse position modulation unit. broadcast. This, of course, provides a significant saving of the energy required to transfer the data to the surface during a full reading of the work plane value.

30 In fig. 5 is een blokschema van het gehele stelsel voor het code ren en overdragen van werkvlakgegevens door middel van een slikimpuls getoond, een en ander geconstrueerd volgens de leer van de uitvinding.Fig. 5 shows a block diagram of the entire system for encoding and transferring work plane data by means of a swallow pulse, all constructed according to the teachings of the invention.

Zoals in het blokschema van fig. 5 is getoond, wordt over de sliktrans-missieleiding 61 impulspositie-gemoduleerde werkvlakgegevens naar het 35 oppervlak overgedragen. Elk van de blokken beneden de sliktransmissie-leiding 61 stelt een inrichting voor, die zich beneden in de boorput bevindt, terwijl elk blok dat zich boven de sliktransmissieleiding bevindt, een inrichting en verwerking voorstelt, die zich aan het oppervlak bevindt. Allereerst blijkt op welke wijze een paar versnellingsme-40 ters (of magnetometers) 62 en 63 worden gebruikt om waarden te verkrij- 8500949 12 gen die behoren bij de oriëntatie van de boorinrichting. De x-sensor 62 levert een spanningswaarde die behoort bij de x-component van het zwaartekrachtveld van de aarde, terwijl de y-sensor 62 een spanning levert, die behoort bij de y-component van het zwaartekrachtveld van de 5 aarde, gebaseerd op de positie van de sensoren ten opzichte van de aarde. De uitgangsspanning van de x-versnellingsmeter wordt aan 63 aangeboden, terwijl de y-uitgangsspanning aan 64 wordt aangeboden. Beide spanningen worden toegevoerd aan een processor die verscheidene parameters evalueert.As shown in the block diagram of FIG. 5, pulse position modulated work plane data is transferred to the surface over the swallow transmission line 61. Each of the blocks below the mud transmission line 61 represents a device located downhole, while each block located above the mud transmission line represents a surface-mounted device and processing. First, it appears how a pair of accelerometer meters (or magnetometers) 62 and 63 are used to obtain values associated with the orientation of the drill. The x-sensor 62 provides a voltage value associated with the x-component of the Earth's gravitational field, while the y-sensor 62 supplies a voltage associated with the y-component of the earth's gravity field, based on the position of the sensors in relation to the earth. The output voltage of the x accelerometer is offered at 63, while the y output voltage is offered at 64. Both voltages are applied to a processor that evaluates several parameters.

10 De processor 65 berekent eerst de absolute waarde van de verhou ding van de waarde van de eerste uitgangsspanning ten opzichte van die van de andere. De absolute waarde wordt steeds genomen, zodat de waarde positief is en groter dan 0 en kleiner dan 1 is. Bovendien bepaalt de rekeneenheid 65 het teken van elk van de componenten van de spannings-15 waarden Vx en Vyj welke van de twee waarden Vx en Vy groter is en met andere woorden welke van de twee waarden de teller en welke de noemer was, teneinde een verhouding met een waarde tussen 0 en 1 te verkrijgen. Tenslotte geeft de eenheid aan of de spanningswaarden V zijn verkregen uit een versnellingsmeter of magnetometer. De door de 20 rekeneenheid 65 bepaalde gegevens worden daarna toegevoerd aan een eenheid 66 die een binair gegevensframe uit die informatie samenstelt. Dat wil zeggen dat deze eenheid twee woorden van 8 bits vormt volgens het dataformaat dat in fig. 4 is getoond en aan de hand daarvan is beschreven. Behalve het ingangssignaal uit de rekeneenheid 65 ontvangt de 25 framesamenstellingseenheid 66 een signaal uit een synchronisatie-im-pulsbron 67, alsmede een ingangssignaal uit een overdrachtssnelheid-kieseenheid 68, die ook is voorzien van een bitgenerator die een indicatie geeft van de overdrachtssnelheid die door de eenheid 68 wordt gekozen. De overdrachtssnelheid-kiezer wordt in responsie op een signaal 30 uit een slikdruksensor 69 bediend, die ook in het hulpstuk 15 tezamen met de daarbij behorende reken- en codeerinrichting is gemonteerd.The processor 65 first calculates the absolute value of the ratio of the value of the first output voltage to that of the others. The absolute value is always taken so that the value is positive and is greater than 0 and less than 1. In addition, the calculation unit 65 determines the sign of each of the components of the voltage values Vx and Vyj which of the two values Vx and Vy is greater and in other words which of the two values was the numerator and which was the denominator, in order to ratio with a value between 0 and 1. Finally, the unit indicates whether the voltage values V are obtained from an accelerometer or magnetometer. The data determined by the computing unit 65 is then supplied to a unit 66 which compiles a binary data frame from that information. That is, this unit forms two 8-bit words according to the data format shown in Fig. 4 and described on the basis thereof. In addition to the input signal from the computing unit 65, the frame composing unit 66 receives a signal from a synchronization impulse source 67, as well as an input signal from a transfer rate selector 68, which also includes a bit generator that provides an indication of the transfer rate used by the unit 68 is chosen. The transfer rate selector is actuated in response to a signal 30 from a swallowing pressure sensor 69, which is also mounted in the attachment 15 together with the associated calculator and encoder.

Nadat de framesamenstellingseenheid 66 de informatie uit de rekeneenheid 65, de synchronisatie-impulsgenerator 67, de overdrachtssnelheid-kiezer en de bitgenerator 68 volgens het in fig. 4 getoonde for-35 maat heeft samengesteld, wordt de waarde van dit woord daarna omgezet van een waarde van een binair woord in een paar tijdswaarden. De omzetting wordt uitgevoerd volgens het bepaalde impulspositie-modulatiesche-ma dat wordt toegepast in het slikimpuls-afstandsmeetstelsel dat wordt gebruikt door de eenheid 70. Dat wil zeggen dat éën tijdswaarde behoort 40 bij de waarde van het eerste gegevenswoord 71, terwijl een tweede tijd- 8500949 % 13 waarde behoort bij het gegevenswoord 72 (fig. 4). Wanneer de twee waarden eenmaal zijn bepaald, levert de slikstroom-stuurklep die deel uitmaakt van de impulspositie-slikmodulator 73, een reeks van drie Impulsen aan de sliktransmissieleldlng 61. De afstand tussen de eerste im-5 puls en de tweede Impuls is een indicatie voor de waarde van het eerste gegevenswoord, terwijl de afstand tussen de tweede impuls en de derde impuls een indicatie vormt van het tweede gegevenswoord. Het blijkt dus op welke wijze een grote hoeveelheid gegevens met betrekking tot het werkvlak is gecodeerd in het formaat, hetgeen slechts een energiever-10 bruik vereist, dat nodig is voor het opwekken van een reeks van drie drukimpulsen in het slik. Door dit formaat onderscheidt dit stelsel zich van bekende stelsels, waarbij vele impulsen in de slikstroom moeten worden gecodeerd, teneinde alle informatiebits over te dragen, die nodig zijn voor het specificeren van de sensorspanningswaarden en voor 15 het kunnen berekenen van de werkvlakhoek aan het oppervlak.After the frame composing unit 66 has compiled the information from the calculating unit 65, the synchronization pulse generator 67, the transfer rate selector and the bit generator 68 according to the format shown in FIG. 4, the value of this word is then converted from a value from a binary word in a few time values. The conversion is performed according to the determined pulse position modulation scheme used in the swallow pulse distance measurement system used by the unit 70. That is, one time value is 40 associated with the value of the first data word 71, while a second time value is 8500949% 13 value is associated with the data word 72 (Fig. 4). Once the two values are determined, the mud flow control valve that is part of the impulse position mud modulator 73 supplies a series of three pulses to the swallow transmission circuit 61. The distance between the first im-5 pulse and the second pulse is indicative of the value of the first data word, while the distance between the second pulse and the third pulse is indicative of the second data word. Thus, it has been found how a large amount of work plane data is encoded in the format, which requires only the power consumption required to generate a series of three pressure pulses in the sludge. This format distinguishes this system from known systems, in which many pulses in the mud current have to be encoded, in order to transfer all the information bits required for specifying the sensor voltage values and for calculating the working plane angle at the surface.

De impulsen die aan de sliktransmissieleiding 61 worden toegevoerd, worden aan het oppervlak gedemoduleerd door een impulspositie-demodulatoreenheid 75, die een ingangssignaal afgeeft aan een eenheid die de binaire woorden van het gegevensframe reconstrueert, dat oor-20 spronkelijk door de eenheid 66 in de boorput is samengesteld* De recon-structie-eenheid 76 van de binaire woorden levert een uitgangssignaal aan een rekeneenheid 77, die de iteratieve berekening uitvoert, teneinde de waarde van het werkvlak te corrigeren met betrekking tot voor-spannings- en schaalfaktorparameters. Dit wordt volgens de iteratieme-25 thode uitgevoerd, waarbij de verhouding van de sensorspanningswaarden, de tekens van de respectieve spanningen en de informatie over welke spanning de grootste is, alsmede of de sensor een magnetometer of ver-snellingsmeter is worden gebruikt, dit alles volgens bekende methoden.The pulses applied to the sludge transmission line 61 are surface demodulated by a pulse position demodulator unit 75, which outputs an input signal to a unit that reconstructs the binary words of the data frame, originally through the unit 66 in the wellbore. is compiled * The binary word reconstruction unit 76 supplies an output to a computing unit 77 which performs the iterative calculation to correct the value of the work plane with respect to bias and scale factor parameters. This is done according to the iteration method, using the ratio of the sensor voltage values, the signs of the respective voltages and the information about which voltage is the greatest, as well as whether the sensor is a magnetometer or accelerometer, all according to known methods.

De iteratieve berekening in de eenheid 77 zijn uiteraard gebaseerd 30 op vorige waarden van inclinatie, azimut, temperatuurvariatie, voor-spannings- en schaalfaktoren die in de geheugeneenheid 78 zijn opgeslagen en worden aangeboden aan de iteratieve rekeneenheid 77. Tenslotte wordt uit de berekening een werkvlakwaarde aan de bedieningspersoon aangeboden, die is gecorrigeerd met betrekking tot voorspannings- en 35 schaalfaktoren, maar die is geleverd met een minimaal energieverbruik voor het overdragen van de informatie naar het oppervlak.The iterative calculations in the unit 77 are, of course, based on previous values of inclination, azimuth, temperature variation, bias and scale factors stored in the memory unit 78 and presented to the iterative calculation unit 77. Finally, from the calculation a work plane value offered to the operator, which has been corrected with respect to bias and scale factors, but has been supplied with minimal energy consumption for transferring the information to the surface.

Zoals eerder is besproken, is het nodig dat de werkvlakwaarde met een veel hogere frequentie moet worden bijgewerkt, onmiddellijk volgend op het toevoegen van een sectie aan de boorserie. Teneinde een sectie 40 van boorpijpen toe te voegen, worden de slikpompen die zich aan het op- 85 0 0949 ' \ * 14 pervlak en bij het voorstuk van de boorput bevinden, uitgeschakeld, waardoor de druk van de slikstroom in de boorput wordt verminderd. Zoals hierboven is beschreven, detecteert de slikdruksensor 69 deze onderbreking van de slikstroomdruk, alsmede het daarop volgend onder druk 5 zetten van het stelsel, veroorzaakt door het opnieuw starten van de slikpompen na het toevoegen van de boorsectie aan de boorserie en het opnieuw beginnen van de boorhandeling. Het onder druk zetten van het stelsel wordt door de slikdruksensor 69 gedetecteerd, die een signaal afgeeft, dat aangeeft dat een veel hogere snelheid voor het overdragen 10 van de werkvlakgegevens thans aan het oppervlak vereist is, opdat de bedieningspersoon zijn boorinrichting in de kortst mogelijke tijd opnieuw kan oriënteren. De snelheid waarbij spanningswaarden worden bemonsterd en de werkvlakberekening in de rekeneenheid 65 wordt uitge-voerd, wordt dus met een vooraf bepaalde waarde verhoogd, bijvoorbeeld 15 in de orde van grootte van een faktor 4, zodat in plaats van het om de 20 seconden afgeven van een werkvlakindicatie, gedurende een vooraf gekozen tijdsperiode de werkvlakwaarden telkens om de 5 seconden opnieuw worden berekend en overgedragen. Dit wordt gedurende een tijdsperiode voortgezet, die voor de bedieningspersoon voldoende is om de inrichting 20 opnieuw te oriënteren en op volledige schaal met boren kan beginnen en na een korte pauze, keert de overdrachtssnelheidskiezer terug in de toestand van de nominale snelheid waarbij informatie wordt bemonsterd en naar het oppervlak wordt overgedragen. Dit vereist uiteraard slechts een vergrote enepgie om de impulspositie-modulator 78 bij een verhoogde 25 snelheid gedurende een korte tijdsperiode te laten werken, teneinde extra informatie te leveren, wanneer de noodzaak het meest kritisch is. Wanneer de overdrachtssnelheid-kiezer 68 in responsie op een signaal uit de slikdruksensor wordt geactiveerd, levert deze ook een gecodeerde bitindicatie in de posities 44( en 45 van het dataframeformaat van fig. 30 4, teneinde een indicatie van de snelheid te vormen, waarbij de gegevens naar de inrichtingen aan het oppervlak boven de poorput worden overgedragen.As discussed earlier, the work plane value needs to be updated at a much higher frequency immediately following the addition of a section to the drill string. In order to add a section 40 of drill pipes, the sludge pumps located on the surface and near the wellbore are turned off, thereby reducing the pressure of the mud flow in the wellbore. As described above, the mud pressure sensor 69 detects this interruption of the mud flow pressure, as well as the subsequent pressurization of the system caused by restarting the mud pumps after adding the drill section to the drill string and restarting the drill string. drilling operation. Pressurization of the system is detected by the swallowing pressure sensor 69, which emits a signal indicating that a much higher speed for transferring the work plane data is now required on the surface, so that the operator can drill his drill in the shortest possible time. can re-orient. Thus, the rate at which voltage values are sampled and the work plane calculation is performed in the calculation unit 65 is increased by a predetermined value, for example, 15 on the order of a factor of 4, so that instead of outputting every 20 seconds a work plane display, the work plane values are recalculated and transferred every 5 seconds for a preselected period of time. This is continued for a period of time sufficient for the operator to re-orient device 20 and begin full-scale drilling and after a short pause, the transfer rate selector returns to the nominal rate state where information is sampled and is transferred to the surface. This, of course, requires only an enlarged energy to run the pulse position modulator 78 at an elevated rate for a short period of time to provide additional information when the need is most critical. When the transfer rate selector 68 is activated in response to a signal from the swallowing pressure sensor, it also provides an encoded bit indication at positions 44 (and 45 of the data frame format of FIG. 30 4) to provide an indication of the rate. data is transferred to the devices on the surface above the gate well.

Uit het voorgaande blijkt, dat het stelsel voor het coderen en overdragen van het formaat van werkvlakgegevens volgens een impulsposi-35 tie-modulatiemethode sterk is verbeterd met betrekking tot het rendement, terwijl het verbruik van energie in de boorput optimaal is voor het overdragen van een maximale hoeveelheid informatie naar het oppervlak. Het is duidelijk dat binnen het kader van de uitvinding diverse varianten mogelijk zijn.From the foregoing, it appears that the scheme for encoding and transferring workspace data format according to an impulse position modulation method is greatly improved with respect to efficiency, while the energy consumption in the well is optimal for transferring a maximum amount of information to the surface. It is clear that various variants are possible within the scope of the invention.

85009498500949

Claims (18)

1. Werkwijze voor het overdragen van datasignalen die een Indicatie vormen van de werkvlakhoek van een boorinrichtlng ln een boorput, naar het oppervlak van de aarde bij een stelsel van registratie tijdens 5 boren, gekenmerkt door: het meten van de orthogonale oriëntatie-indices van een boorin-rlchting met intervallen van een eerste frequentie; het voortbrengen van een datasignaal dat een indicatie vormt van de werkvlakhoek in responsie op elke meting; 10 het opwekken van een drukimpulssignaal in een slikimpuls-over- drachtsstelsel in responsie op elk opgewekt datasignaal om een drukim-puls-gemoduleerde indicatie van de gemeten werkvlakhoek over te dragen; het meten van de druk van de naar beneden vloeiende slikstroom op 15 een plaats beneden in de boorput; en het veranderen van het interval van de werkvlakhoek-meting van de eerste frequentie naar een tweede hogere frequentie in responsie op het detecteren van een volgorde-onderbrekening en het opnieuw tot stand brengen van de slikdruk, hetgeen een indicatie is van het toevoegen van 20 een pijpsectie aan de boorserie, teneinde een sneller bijwerken van gegevens ten aanzien van de werkvlakhoek te verkrijgen voor het opnieuw oriënteren van de boorinrichtlng. 2« Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij het opwekken van het datasignaal een component van het datasignaal wordt op-25 gewekt, die een indicatie vormt van de frequentie van het meetinter-val.A method of transferring data signals indicative of the work plane angle of a wellbore in a wellbore to the surface of the earth in a system of recording during 5 drilling, characterized by: measuring the orthogonal orientation indices of a drilling equipment at intervals of a first frequency; generating a data signal indicative of the work plane angle in response to each measurement; Generating a pressure impulse signal in a swallow impulse transmission system in response to each generated data signal to transmit a pressure impulse modulated indication of the measured work plane angle; measuring the pressure of the downwardly flowing mud flow at a location downhole; and changing the interval of the working plane angle measurement from the first frequency to a second higher frequency in response to detecting a sequence interruption and reestablishing the swallowing pressure, which is indicative of adding a pipe section to the drill string, in order to obtain a faster update of work plane angle data for re-orienting the drill bit. 2. A method according to claim 1, characterized in that a component of the data signal is generated when the data signal is generated, which indicator is an indication of the frequency of the measuring interval. 3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede frequentie een faktor 4 hoger is dan de eerste frequentie.Method according to claim 1, characterized in that the second frequency is a factor 4 higher than the first frequency. 4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stap van 30 het opwekken van een drukimpulssignaal, het moduleren van een reeks slikdrukimpulsen volgens een drukimpuls-positieschema omvat.4. A method according to claim 1, characterized in that the step of generating a pressure pulse signal comprises modulating a series of swallow pressure pulses according to a pressure pulse position scheme. 5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetstap bestaat uit: het opwekken van een eerste spanning die een indicatie vormt van 35 de positie van een x-assensor die in de boorinrichtlng is gemonteerd; het opwekken van een tweede spanning die een indicatie vormt van de positie van een y-assensor die in de boorinrichtlng is gemonteerd; waarbij de stap van het opwekken van het datasignaal omvat: het samenstellen van een frame van binaire gegevens, dat een paar 40 binaire woorden bevat, waarbij het eerste woord een indicatie van de 85 0 0 SM 9 r . * frequentie van de werkvlakhoekmeting, het teken van de eerste spanning, het teken van de tweede spanning, welke spanning groter is en/of de sensoren versnellingsmeters of magnetometers zijn bevat, terwijl het tweede woord een indicatie van de absolute waarde van de verhouding van 5 de eerste en tweede spanningen tussen 0 en 1 bevat.A method according to claim 1, characterized in that the measuring step comprises: generating a first voltage indicative of the position of an x-axis sensor mounted in the drilling rig; generating a second voltage indicative of the position of a y-axis sensor mounted in the drilling rig; the step of generating the data signal comprising: assembling a binary data frame containing a pair of 40 binary words, the first word indicative of the 85 0 0 SM 9 r. * frequency of the working plane angle measurement, the sign of the first voltage, the sign of the second voltage, which voltage is greater and / or whether the sensors contain accelerometers or magnetometers, while the second word indicates the absolute value of the ratio of 5 the first and second voltages between 0 and 1. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het slikim-puls-overdrachtsstelsel van het impulspositie-modulatietype is en dat de stap van het opwekken van het drukimpulssignaal het opwekken van drie slikdrukimpulsen omvat, waarbij de tijdsafstand tussen de eerste 10 en tweede pulsen een indicatie vormt van de waarde van het eerste binaire woord in het frame van binaire gegevens en de tijdsafstand tussen de tweede en derde impulsen een indicatie vormt van de waarde van het tweede binaire woord in het frame van binaire gegevens.A method according to claim 5, characterized in that the sludge pulse transmission system is of the pulse position modulation type and the step of generating the pressure pulse signal comprises generating three swallow pressure pulses, the time distance between the first 10 and second pulses indicative of the value of the first binary word in the binary data frame and time interval between the second and third pulses indicative of the value of the second binary word in the binary data frame. 7. Stelsel voor hèt overdragen van datasignalen, die een indicatie 15 vormen van de werkvlakhoek van een boorinrichting in een boorput, naar het oppervlak van de aarde bij een stelsel van registratie tijdens het boren, gekenmerkt door; een paar sensoren voor het opwekken van een eerste en tweede spanning die een indicatie vormen van de oriëntatie van de boorinrichting 20' ten opzichte van een paar orthogonale vlakken; middelen voor het opwekken van een frame van binaire gegevens, dat een eerste en een tweede binaire woord bevat, welk eerste woord tenminste ëën bitpositie heeft die een indicatie levert van (a) het teken van de eerste spanning, (b) het teken van de tweede spanning, (c) of de , 25 eerste of tweede spanning groter is, en of de sensoren van het paar versnellingsmeters of magnetometers zijn, en welk tweede woord een aantal bitposities heeft, die een indicatie leveren van de absolute waarde van de verhouding van de eerste en tweede spanningen, welke verhouding ligt tussen 0 en 1; 30 middelen voor het omzetten van de waarde van elk van de eerste en tweede binaire woorden in een paar equivalente eerste en tweede tijdswaarden; middelen voor het opwekken van een reeks van drie drukimpulsen in de naar beneden vloeiende slikstroom van de boorstroom, waarbij de 35 tijdsperiode tussen de eerste en tweede impulsen gelijk is aan de eerste tijdswaarde en de tijdsperiode tussen de tweede en derde impulsen gelijk is aan de tweede tijdswaarde; middelen die aan het oppervlak zijn aangebracht en reageren op de tijdsperiode tussen de eerste en tweede impuls voor het opnieuw opwek-40 ken van het eerste binaire gegevenswoord en die reageren op de tijdspe- 8500949 * rlode tussen de tweede en derde impuls voor het opnieuw opwekken van het tweede binaire gegevenswoord; en middelen die reageren op de componenten van de eerste en tweede gegevenswoorden en vooraf gemeten waarden van boorputinclinatie en 5 -azimut en temperatuursafhankelijke voorspannings- en schaalfaktoren voor het berekenen van de werkvlakhoek.7. A system for transmitting data signals indicative of the working plane angle of a wellbore drilling rig to the surface of the earth in a system of recording during drilling, characterized by; a pair of sensors for generating a first and second voltage indicative of the orientation of the drilling device 20 'relative to a pair of orthogonal planes; means for generating a frame of binary data containing a first and a second binary word, said first word having at least one bit position indicative of (a) the sign of the first voltage, (b) the sign of the second voltage, (c) whether the first or second voltage is greater, and whether the sensors of the pair are accelerometers or magnetometers, and which second word has a number of bit positions, which provide an indication of the absolute value of the ratio of the first and second voltages, which ratio is between 0 and 1; 30 means for converting the value of each of the first and second binary words into a pair of equivalent first and second time values; means for generating a series of three pressure pulses in the downward mud flow of the drilling stream, the time period between the first and second pulses being equal to the first time value and the time period between the second and third pulses being equal to the second time value; surface-applied means responsive to the time period between the first and second pulses for regenerating the first binary data word and responsive to the time period between the second and third pulses for regenerating of the second binary data word; and means responsive to the components of the first and second data words and pre-measured well tilt and 5 azimuth values and temperature dependent bias and scale factors to calculate the work plane angle. 8. Stelsel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat elk eerste en tweede binaire woord een bitpositie voor een synchronisatie-impuls heeft en dat de synchronisatie-impulsbit in elk woord een tegengestelde 10 polariteit heeft·System according to claim 7, characterized in that each first and second binary word has a bit position for a synchronization pulse and in that the synchronization pulse bit in each word has an opposite polarity. 9. Stelsel volgens conclusie 7, gekenmerkt door middelen voor het wijzigen van de frequentie waarmee de frames van binaire gegevens uit de eerste en tweede spanningen worden samengesteld* 10* Stelsel volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat het middel 15 voor het veranderen van de frequentie, de frequentie van het opwekken van frames van binaire gegevens uit de eerste en tweede spanningen verhoogt in responsie op een wezenlijke afname van de druk van de naar beneden vloeiende slikstroom en op het opnieuw tot stand brengen van de druk, hetgeen aangeeft dat een pijpsectie aan de boorserie wordt toege-20 voegd.System according to claim 7, characterized by means for changing the frequency with which the frames of binary data are composed of the first and second voltages * 10 * System according to claim 9, characterized in that the means 15 for changing the frequency, the frequency of generating frames of binary data from the first and second voltages increases in response to a substantial decrease in the pressure of the downward swallowing current and the re-establishment of the pressure, indicating that a pipe section is added to the drill string. 11. Stelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat zowel het eerste als het tweede woord tenminste ëën bitpositie bevat, die een indicatie levert van de frequentie waarmee de frames worden samengesteld*System according to claim 10, characterized in that both the first and the second word contain at least one bit position, which provides an indication of the frequency with which the frames are composed * 12. Stelsel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat een reken middel de werkvlakhoek berekent volgens een iteratiemethode.System according to claim 7, characterized in that a calculation means calculates the working plane angle according to an iteration method. 13. Slikimpuls-afstandsmeetstelsel voor het overdragen van gege-venssignalen die een indicatie vormen van de werkvlakhoek, vanaf een boorinrichting in een boorput naar het oppervlak, waarbij een paar or-30 thogonale x- en y-sensoren elk een spanning afgeven, die een indicatie vormen van de oriëntatie van de boorinrichting en een impulspositiemo-dulatie wordt toegepast, alsmede een formaat voor elke meting van de werkvlakhoek, gekenmerkt door: een binair gegevensframe dat een paar binaire woorden bevat, waar-35 bij het eerste woord een indicatie bevat van (a) het teken van de x-spanning, (b) het teken van de y-spanning en (c) welke van de spanningen groter is, terwijl het tweede woord een indicatie bevat van de absolute waarde van de verhouding van de x-spanning en de y-spanning, welke verhouding ligt tussen 0 en 1.13. Swallow impulse distance measuring system for transmitting data signals indicative of the work plane angle from a wellbore to the surface, a pair of orthogonal x and y sensors each delivering a voltage which is a indicative of the orientation of the drilling device and a pulse position modulation is applied, as well as a format for each measurement of the working plane angle, characterized by: a binary data frame containing a pair of binary words, the first word indicating (a) the sign of the x-voltage, (b) the sign of the y-voltage and (c) which of the voltages is greater, while the second word contains an indication of the absolute value of the ratio of the x- voltage and the y voltage, which ratio is between 0 and 1. 14. Stelsel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat zowel het 8500949 « ί » ^ eerste als het tweede binaire woord van een binair gegevensframe een synchronisatiebit bevat.System according to claim 13, characterized in that both the 8500949 first and second binary words of a binary data frame contain a synchronization bit. 15. Stelsel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat zowel het eerste als tweede binaire woord van het binaire gegevensframe een indi- 5 catie bevat van de frequentie waarmee de metingen van de werkvlakhoek worden uitgevoerd en naar het oppervlak worden overgedragen.System according to claim 13, characterized in that both the first and second binary words of the binary data frame contain an indication of the frequency with which the measurements of the working plane angle are carried out and transferred to the surface. 16. Stelsel voor het overdragen van datasignalen die een indicatie vormen van de werkvlakhoek van een boorinrichting in een boorput, naar het oppervlak van de aarde bij een stelsel van registratie tijdens bo- 10 ren, gekenmerkt door; middelen voor het meten van de orthogonale indices van de oriëntatie van een boorinrichting met intervallen van een eerste frequentie; middelen voor het opwekken van een datasignaal dat een indicatie vormt van de werkvlakhoek in responsie tot elke meting; 15 middelen voor het opwekken van een drukimpulssignaal in een slik- impuls-afstandsmeetstelsel in responsie op elk opgewekt datasignaal om een drukimpuls-gemoduleerde indicatie van de gemeten werkvlakhoek over te dragen; middelen voor het meten van de druk van de naar beneden vloeiende 20 slikstroom op een plaats in de boorput; middelen voor het veranderen van het interval van de hoekmeting van de eerste frequentie naar een tweede hogere frequentie in responsie op de meting van een volgorde-onderbreking en het opnieuw opbouwen van de slikdruk, hetgeen aangeeft dat een pijpsectie aan de boorserie is 25 toegevoegd om een sneller bijwerken van de gegevens over de werkvlak-hoeken te verkrijgen om de boorinrichting opnieuw te oriënteren.16. A system for transmitting data signals indicative of the working plane angle of a downhole drilling device to the surface of the earth in a recording system during drilling, characterized by; means for measuring the orthogonal indices of the orientation of a drilling device at intervals of a first frequency; means for generating a data signal indicative of the work plane angle in response to each measurement; Means for generating a pressure pulse signal in a swallow pulse distance measuring system in response to each generated data signal to transmit a pressure pulse modulated indication of the measured work plane angle; means for measuring the pressure of the downwardly flowing mud flow at a location in the wellbore; means for changing the interval of the angle measurement from the first frequency to a second higher frequency in response to the measurement of a sequence interruption and rebuilding the mud pressure, indicating that a pipe section has been added to the drill string to provide a obtain faster update of work plane angle data to re-orient drill. 17. Stelsel volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het middel voor het opwekken van een datasignaal is voorzien van een middel voor het opwekken van een component van het datasignaal, die een indicatie 30 is van de frequentie van het interval van de meting. 18* Stelsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de tweede frequentie een faktor 4 hoger is dan de eerste frequentie.17. System according to claim 16, characterized in that the means for generating a data signal comprises a means for generating a component of the data signal, which is an indication of the frequency of the interval of the measurement. System according to claim 17, characterized in that the second frequency is a factor 4 higher than the first frequency. 19. Stelsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het middel voor het opwekken van een drukimpulssignaal een middel bevat voor het 35 moduleren van een reeks slikdrukimpulsen volgens een drukimpuls-posi-tieschema.System according to claim 17, characterized in that the means for generating a pressure pulse signal comprises means for modulating a series of swallow pressure pulses according to a pressure pulse position scheme. 20. Stelsel volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de meetmiddelen bestaan uit: middelen voor het opwekken van een eerste spanning die een indica- 40 tie vormt van de positie van een x-assensor die in de boorinrichting is 8500949 t Λ gemonteerd; middelen voor het opwekken van een tweede spanning die een indicatie vormt van de positie van een y-assensor die in de hoorinrichting is gemonteerd; 5 waarbij de middelen voor het opwekken van het datasignaal zijn voorzien van: middelen voor het samenstellen van een frame van binaire gegevens, dat een paar binaire woorden bevat, waarbij het eerste woord een indicatie bevat van de frequentie van de meting van de werkvlakhoek, het 10 teken van de eerste spanning, het teken van de tweede spanning, welke spanning groter is en of de sensoren versnellingsmeters of magnetometers zijn en waarbij het tweede woord een indicatie bevat van de absolute waarde van de verhouding van de eerste en tweede spanningen, welke waarde ligt tussen 0 en 1. 15 21· Stelsel volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het slikim- puls-afstandsmeetstelsel van het impulspositie-modulatietype is en dat de stap voor het opwekken van een drukimpulssignaal middelen bevat voor het opwekken van drie slikdrukimpulsen, waarbij de tijdsafstand tussen de eerste en tweede impulsen een indicatie is van de waarde van het 20 eerste binaire woord in het frame van binaire gegevens, terwijl de tijdsafstand tussen de tweede en derde impulsen een indicatie vormt van de waarde van het tweede binaire woord in het frame van binaire gegevens.20. System according to claim 16, characterized in that the measuring means comprise: means for generating a first voltage which indicates the position of an x-axis sensor mounted in the drilling device 8500949 t Λ; means for generating a second voltage indicative of the position of a y-axis sensor mounted in the hearing aid; 5 wherein the data signal generating means comprises: means for assembling a binary data frame containing a pair of binary words, the first word including an indication of the frequency of the measurement of the working plane angle, the 10 sign of the first voltage, the sign of the second voltage, which voltage is greater and whether the sensors are accelerometers or magnetometers and the second word contains an indication of the absolute value of the ratio of the first and second voltages, which value The system according to claim 20, characterized in that the swallow pulse-pulse distance measuring system is of the pulse position modulation type and the step for generating a pressure pulse signal comprises means for generating three swallow pressure pulses, the time distance between the first and second pulses being an indication of the value of the first binary word in the frame of binary ge data, while the time distance between the second and third pulses is indicative of the value of the second binary word in the binary data frame. 1 H-l 1-H· 85009491 H-l 1-H8500949
NL8500949A 1984-03-30 1985-03-29 CODING AND TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPULSE DIMENSION MEASURING THE WORK SURFACE ANGLE. NL8500949A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US59525084A 1984-03-30 1984-03-30
US59525084 1984-03-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8500949A true NL8500949A (en) 1985-10-16

Family

ID=24382431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8500949A NL8500949A (en) 1984-03-30 1985-03-29 CODING AND TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPULSE DIMENSION MEASURING THE WORK SURFACE ANGLE.

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JPS60223593A (en)
AR (1) AR241609A1 (en)
AU (1) AU4046585A (en)
BR (1) BR8501430A (en)
DE (1) DE3511867A1 (en)
FR (1) FR2562153A1 (en)
GB (2) GB2156878A (en)
NL (1) NL8500949A (en)
NO (1) NO851151L (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO305219B1 (en) * 1994-03-16 1999-04-19 Aker Eng As Method and transmitter / receiver for transmitting signals via a medium in tubes or hoses
RU2178821C2 (en) * 1998-01-06 2002-01-27 Султанов Иль Закиевич Vibration-proof hydraulic transducers of zenith and sight angles
RU2254464C1 (en) * 2004-01-26 2005-06-20 Закрытое акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ "ЛУЧ" Zenith angle hydraulic converter
CN102278066A (en) * 2011-07-18 2011-12-14 上海大学 Anti-deflection and fast drilling bottom drilling tool combination for composite drilling
CN102330538B (en) * 2011-10-10 2014-02-12 上海大学 Single stabilizer prebending dynamic pendulum bottom hole assembly
CN104712250A (en) * 2015-02-13 2015-06-17 湖南恒至凿岩科技股份有限公司 Deviation feedback device for drill rod of hydraulic drill carriage
US10738598B2 (en) * 2018-05-18 2020-08-11 China Petroleum & Chemical Corporation System and method for transmitting signals downhole
CN109356570B (en) * 2018-11-22 2022-06-17 长江大学 Method and equipment for transmitting drilling guide parameters
CN113846965B (en) * 2020-06-09 2024-07-09 中国石油化工股份有限公司 System for controlling downhole steering tool
CN114427442B (en) * 2020-10-15 2025-02-14 中国石油化工股份有限公司 Choke hole optimization design and tool face identification method and device
CN114293936B (en) * 2021-12-07 2023-08-25 中煤科工集团西安研究院有限公司 Drilling state monitoring device and monitoring method for drilling machine
US12247482B2 (en) 2023-03-17 2025-03-11 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore downlink communication

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3455401A (en) * 1968-05-06 1969-07-15 Byron Jackson Inc Orienting tool for slant hole drilling
US3863203A (en) * 1972-07-18 1975-01-28 Mobil Oil Corp Method and apparatus for controlling the data rate of a downhole acoustic transmitter in a logging-while-drilling system
US4009613A (en) * 1973-10-24 1977-03-01 Jeter John D Apparatus and method for indicating at the surface the measurement of a downhole condition
US4351116A (en) * 1980-09-12 1982-09-28 Bj-Hughes Inc. Apparatus for making multiple orientation measurements in a drill string

Also Published As

Publication number Publication date
GB2156878A (en) 1985-10-16
BR8501430A (en) 1985-11-26
GB2162882A (en) 1986-02-12
JPS60223593A (en) 1985-11-08
NO851151L (en) 1985-10-01
DE3511867A1 (en) 1985-10-10
AU4046585A (en) 1985-10-03
GB8519722D0 (en) 1985-09-11
GB8504675D0 (en) 1985-03-27
FR2562153A1 (en) 1985-10-04
AR241609A1 (en) 1992-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8500949A (en) CODING AND TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPULSE DIMENSION MEASURING THE WORK SURFACE ANGLE.
US4596293A (en) Targetable drill with pressure telemetering of drill parameters
CA2243756C (en) Aided inertial navigation systems
CA1295678C (en) Method and apparatus for remote signal entry into measurement while drilling system
US6267185B1 (en) Apparatus and method for communication with downhole equipment using drill string rotation and gyroscopic sensors
CN103015967B (en) The method in the tool-face direction of bottom hole assemblies is controlled for slide drilling
CA2640079C (en) System and method for measuring depth and velocity of instrumentation within a wellbore using a bendable tool
AU2009257857B2 (en) Multiple magnetic sensor ranging method and system
US3862499A (en) Well surveying apparatus
US6371204B1 (en) Underground well kick detector
EP1714004B1 (en) System and method for measurements of depth and velocity of instrumentation within a wellbore
EP0646696B1 (en) Motion compensation apparatus and method for determining heading of a borehole
SA118390627B1 (en) Automated Directional Steering Systems and Methods
US20020104685A1 (en) Method of and system for controlling directional drilling
US20100008188A1 (en) System and method for acquiring information during underground drilling operations
GB2049197A (en) System and method for monitoring drill string characteristics during drilling
US20060215491A1 (en) System and method for transmitting information through a fluid medium
EP0172599A1 (en) Borehole survey method and apparatus
NO20015340L (en) Method and apparatus for determining the path of a borehole during drilling
CA2395098C (en) A system and methods for detecting pressure signals generated by a downhole actuator
RU2101487C1 (en) Gyroscopic inclinometer without gimbal and method of its using
CA2505292A1 (en) Method for computation of differential azimuth from spaced-apart gravity component measurements
US20200325767A1 (en) Measurement while drilling communication scheme
WO2011015824A2 (en) Collision avoidance system with offset wellbore vibration analysis
US4873522A (en) Method for transmitting downhole data in a reduced time

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed