NL8500963A - MULTI-CHANNEL PROCESSING SYSTEM FOR REDUNDANT DRILL WELL SENSORS. - Google Patents
MULTI-CHANNEL PROCESSING SYSTEM FOR REDUNDANT DRILL WELL SENSORS. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8500963A NL8500963A NL8500963A NL8500963A NL8500963A NL 8500963 A NL8500963 A NL 8500963A NL 8500963 A NL8500963 A NL 8500963A NL 8500963 A NL8500963 A NL 8500963A NL 8500963 A NL8500963 A NL 8500963A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- data
- values
- value
- stream
- data values
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 30
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/26—Storing data down-hole, e.g. in a memory or on a record carrier
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/045—Transmitting data to recording or processing apparatus; Recording data
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Paper (AREA)
- Time Recorders, Dirve Recorders, Access Control (AREA)
Description
N.0. 33082 1N.0. 33082 1
Stelsel voor meerkanaalsverwerking van redundante boorput-sensoren.Multichannel processing system for redundant well sensors.
De uitvinding heeft betrekking op het gebruik van redundante sensoren voor het meten van boorputdata terwijl er geboord wordt, en heeft meer in het bijzonder betrekking op de verwerking van data verkregen van redundante boorputsensoren teneinde de betrouwbaarheid van de geme-5 ten parameters te vergroten.The invention relates to the use of redundant sensors for measuring well data while drilling, and more particularly relates to the processing of data obtained from redundant well sensors in order to increase the reliability of the measured parameters.
Bij het boren naar en produceren van aardolieproducten uit aard-formaties is de plaatsbepaling van een boorput en de nauwkeurigheid waarmee de plaatsbepaling van de boorput wordt uitgevoerd kritisch bij de vaststelling van de aanwezigheid en de plaats van aardolieproducten 10 binnen de formaties waardoor de boorput verloopt. De positiebepaling van een boorput werd in het verleden over het algemeen uitgevoerd door een meetinstrument bevestigd aan een geleidende kabel neer te laten in het geopende boorgat en diverse parameters te meten die betrekking hebben op de karakteriatieken van de formaties terwijl het instrument door 15 het boorgat beweegt. Omdat boorput gereedschappen veelal voorzien zijn van diverse sensoren voor het simultaan meten van diverse parameters die betrekking hebben op de aardformaties langs het boorgat, is er in het algemeen slechts een sensor voor het meten van elke parameter.In drilling for and producing petroleum products from earth formations, the location of a wellbore and the accuracy with which the location of the wellbore is performed is critical in determining the presence and location of petroleum products within the formations through which the wellbore travels. Well position determination in the past was generally performed by dropping a measuring instrument attached to a conductive cable into the open borehole and measuring various parameters related to the characteristics of the formations as the instrument moves through the borehole . Since wellbore tools are often provided with various sensors for simultaneously measuring various parameters related to the earth formations along the borehole, there is generally only one sensor for measuring each parameter.
In de afgelopen jaren heeft de technologie het mogelijk gemaakt om 20 boorgatparameters te meten terwijl de booroperatie wordt uitgevoerd. De mogelijkheden van een meten-tijdens-boren syteem hebben de efficiëntie van de booroperatie aanzienlijk vergroot doordat de boorploeg beschikt over directe echte-tijd informatie met betrekking tot de richting en de hoek van het boorgat, meetwaarden van de drukken en temperaturen onder 25 in het boorgat en de kracht op de boorbeitel alsmede diverse parameters die direct betrekking hebben op de eigenschappen van de aardformaties waardoor het boorgat verloopt. De meten-tijdens-boren technologie heeft de efficiëntie van het boorbedrijf sterk verbeterd doordat het niet meer nodig is om de booroperatie te stoppen .en de boorstreng te verwij-30 deren om boorgatmetingen mogelijk te maken. Bovendien heeft de meten-tijdens-boren technologie de veiligheid van de booroperatie enorm vergroot doordat in echte tijd indicaties worden verschaft omtrent de boorgattoestand, zodat direct bij het optreden van onverwachte omstan-« digheden tijdens de booroperatie corrigerende maatregelen kunnen worden 35 genomen.In recent years, the technology has made it possible to measure 20 borehole parameters while the drilling operation is being performed. The capabilities of a measure-during-drilling system have significantly increased the efficiency of the drilling operation by providing the drill crew with real-time direct information regarding the direction and angle of the borehole, measured values of pressures and temperatures below 25 in the borehole and the force on the drill bit as well as various parameters directly related to the properties of the earth formations through which the borehole progresses. The measure-during-drilling technology has greatly improved drilling efficiency by eliminating the need to stop the drilling operation and removing the drill string to allow borehole measurements. In addition, the measure-during-drilling technology has greatly enhanced the safety of the drilling operation by providing real-time indications of the borehole condition, so that corrective action can be taken immediately upon the occurrence of unexpected conditions during the drilling operation.
Bij meten-tijdens-boren is het eveneens gebruikelijk om slechts éën sensor te gebruiken voor het meten van elk van de boorgatparameters die waargenomen moeten worden. Een enkele sensor wordt bijvoorbeeld ge- @500963 r 2 ΐ i bruikt voor het meten van elk van de parameters zoals de natuurlijke gammastraling, de inclinatie van het boorgat, de azimuthpositie van het boorgat, de boorbeitelsnelheid en het koppel van de boorbeitel, het gewicht op de boorbeitel, de boorvloeistofdruk, de temperatuur en de 5 weerstand en vele andere parameters die nuttige informatie opleveren voor het bedienende personeel. Het gebruik van êén enkele sensor voor elk van deze parameters betekent dat in het geval een sensor foutief functioneert of geheel uitvalt het personeel ofwel verkeerde gegevens ofwel geen gegevens verkrijgt met betrekking tot deze bepaalde parame-10 ter. Als de parameter kritisch is voor het boorbedrijf, dan kan dit een onderbreking van het boorbedrijf voor vervanging van de beschadigde of foutief functionerende sensor noodzakelijk maken, of, hetgeen meer waarschijnlijk is, de booroperatie wordt voortgezet en de foutief functionerende sensor zal niet worden ontdekt totdat de geregistreerde data 15 is geanalyseerd en het te laat is om van het betreffende traject van het boorgat nog correcte data te verkrijgen. Het defect raken van een sensor in een boorgat, in het bijzonder wanneer deze wordt gebruikt in het kader van meten-tijdens-boren, kan niet alleen kostbaar zijn als gevolg van verlies aan kritische gegevens, maar kan ook resulteren in 20 een verhoogd risico zowel voor het leven van het bediend personeel als voor· het materiaal omdat de cruciale indicatie van onverwachte omstandigheden niet meer wordt gegeven terwijl het bediend personeel een dergelijke indicatie tijdens het uitvoeren van de booroperatie wel verwacht en daarop vertrouwd.In measurement-during-drilling it is also common to use only one sensor to measure each of the borehole parameters to be observed. For example, a single sensor is used @ 500963 r 2 ΐ i to measure each of the parameters such as the natural gamma radiation, the inclination of the borehole, the azimuth position of the borehole, the drill bit speed and the torque of the drill bit, the weight on the drill bit, drilling fluid pressure, temperature and resistance, and many other parameters that provide useful information to the operator. The use of a single sensor for each of these parameters means that in the event of a sensor malfunctioning or total failure, personnel will either receive incorrect data or no data related to this particular parameter. If the parameter is critical to the drilling operation, this may necessitate an interruption of the drilling operation to replace the damaged or malfunctioning sensor, or, more likely, the drilling operation will continue and the malfunctioning sensor will not be detected until the recorded data 15 has been analyzed and it is too late to obtain correct data from the relevant section of the borehole. Failure of a sensor in a borehole, especially when used as a measure-during-drill, can not only be costly due to loss of critical data, but can also result in increased risk both for the life of the operating personnel as well as for the material because the crucial indication of unexpected circumstances is no longer given, while the operating personnel expects and relies on such an indication during the execution of the drilling operation.
25 Om deze reden zou het zeer nuttig zijn om redundante boorparame- tersensors in het boorgat toe te passen. In het geval een enkele sensor defect raakt of in het geval deze sensor foutief functioneert en derhalve foutieve gegevens produceert kan dus onmiddellijk een vervanger worden ingeschakeld hetgeen de betrouwbaarheid van de tijdens een boor-30 operatie verkregen totale hoeveelheid data aanzienlijk vergroot.For this reason, it would be very useful to use downhole redundant drilling parameter sensors. In the event that a single sensor fails or in the event that this sensor malfunctions and therefore produces erroneous data, a replacement can therefore be immediately engaged, which considerably increases the reliability of the total amount of data obtained during a drilling operation.
Het aanbrengen van redundante sensoren voor het meten van boorgat-parameters verschaft enerzijds een verhoogde zekerheid met betrekking tot de data-betrouwbaarheid, maar resulteert anderzijds in de behoefte aan zowel een vergrote opslagmogelijkheid en/of registratiemogelijkheid 35 in het boorgat of vergroot de noodzaak tot telemetrische transmissie van een grotere datahoeveelheid naar de bovenzijde van de boorput teneinde aan de oppervlakte te worden verwerkt. Het leveren van extra ge-’heugenopslag, registratiemogelijkheden en/of telemetrie-capaciteit kan uiterst kostbaar zijn en moeilijk te implementeren als gevolg van de 40 omgeving waarin de apparatuur moet functioneren. Het is derhalve wense- 8500963 3 t 4 lijk om te beschikken over signaalverwerkingsmiddelen in het boorgat zelf, waarbij informatie, verkregen van redundante sensoren voor éên enkele parameter, kan worden verwerkt en, in het geval dat beide sensoren correct functioneren, de twee uitgangssignalen worden gecombineerd 5 tot êén enkele data-eenheid. Verder is een signaalverwerkingsmogelijk-heid gewenst om te detecteren of een van de redundante sensoren geheel weigert om te functioneren of foutieve data produceert, zodat vanaf dat tijdstip alleen nog wordt vertrouwd op de data van de correct functionerende sensor en een indicatie wordt geproduceerd waarmee het defect 10 raken of buiten werking raken van de andere sensor wordt aangegeven.The provision of redundant sensors for measuring borehole parameters provides, on the one hand, an increased certainty with regard to data reliability, but on the other hand results in the need for both an increased storage possibility and / or registration possibility in the borehole or increases the need for telemetric transmission of a larger amount of data to the top of the wellbore for surface processing. Providing additional memory storage, registration capabilities and / or telemetry capacity can be extremely costly and difficult to implement due to the environment in which the equipment must operate. It is therefore desirable to have signal processing means in the borehole itself, where information obtained from single parameter redundant sensors can be processed and, if both sensors function correctly, the two output signals are processed. combined 5 into a single data unit. Furthermore, a signal processing facility is desired to detect whether one of the redundant sensors completely refuses to function or produces erroneous data, so that from that time onwards only the data of the correctly functioning sensor is relied on and an indication is produced with which the defect is 10 or the other sensor is out of order is indicated.
Diverse tests en evaluatieschema's kunnen worden gebruikt in de methodologie die toegepast wordt om te evalueren of een sensor al dan niet betrouwbare data produceert die ofwel geregistreerd zou moeten worden ofwel via telemetrie-transmissie overgedragen zou moeten worden 15 naar het oppervlak en daar door het bedienend personeel moet worden gebruikt. Er kunnen bijvoorbeeld algoritmen worden geconstrueerd die gebruik maken van: a) de bekende fysische/statistische eigenschappen van de gemeten variabele; 20 b) de bekende empirisch bepaalde grenzen van de meting en het snelheidsgedrag van een veranderende meting; en c) de mate van correlatie van redundante datakanalen waarmee dezelfde parameter wordt gemeten.Various tests and evaluation schemes can be used in the methodology used to evaluate whether or not a sensor produces reliable data that should either be recorded or transmitted via telemetry transmission to the surface and there by the operating personnel must be used. For example, algorithms can be constructed that use: a) the known physical / statistical properties of the measured variable; B) the known empirically determined limits of the measurement and the speed behavior of a changing measurement; and c) the degree of correlation of redundant data channels with which the same parameter is measured.
Uit de stand der techniek bekende methoden voor het realiseren van 25 een redundante instrumentatie zijn over het algemeen toegepast op andere terreinen zoals computerbesturing van raketsystemen en systemen in bemande ruimtevoertuigen. Redundantie wordt over het algemeen ook gebruikt in systemen waarvan het leven van een mens afhankelijk is in extreem vijandige omgevingen. In dergelijke systemen is echter de samen-30 gaande behoefte om redundante data te verwerken om databehandelingsca-paciteit te besparen over het algemeen niet aanwezig.Prior art methods of realizing a redundant instrumentation have generally been applied in other fields such as computer control of missile systems and systems in manned space vehicles. Redundancy is also generally used in systems on which human life depends in extremely hostile environments. However, in such systems, the concomitant need to process redundant data to save data handling capacity is generally not present.
De verwerking van een aantal datakanalen die betrekking hebben op de stand van zaken in een boorgat gebeurde over het algemeen zodanig dat een paar groepen boorgatgegevens verkregen van diverse boorgaten in 35 een bepaald gebied met elkaar werden vergeleken en gecorreleerd om te trachten enige conclusies te trekken uit de relaties tussen de twee groepen boorgatgegevens. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan om een statistisch model op te bouwen van een geheel veld door correlatie van de boorgatgegevens van afzonderlijke putten binnen hetzelfde veld. Een 40 dergelijk systeem is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 8500963 4 > b \ 4.310.887. Op soortgelijke wijze kan één enkele groep van boorputgege-vens van in de boorput aanwezige sensoren zowel worden opgeborgen op een in de boorput aanwezige lokatie als worden overgedragen naar het oppervlak om direct te worden gebruikt. Op een later tijdstip worden de 5 opgeborgen en overgedragen gegevens vergeleken om de betrouwbaarheid van het transmissiesysteem te evalueren. Dit levert een aanvulling op indien waardevolle data verloren is gegaan en niet meer kan worden herwonnen als het transmissieproces defect raakt. Een dergelijk systeem is getoond in het Amerikaanse octrooischrift 4.216.536. In deze toepassin-10 gen echter is er geen redundantie van de individuele sensoren voor dezelfde parameter om de betrouwbaarheid van de metingen te vergroten, en ook is er geen sprake van dataverwerking van twee sensoren voor dezelfde parameter om de mogelijkheid van onnauwkeurigheden of defect raken van een van de twee sensoren te evalueren en een verhoogde betrouwbaar-15 heid te verschaffen van één enkele groep van data verkregen met de twee sensoren, welke in feite wordt geregistreerd of wordt overgedragen naar het oppervlak.The processing of a number of data channels related to the state of the borehole was generally done in such a way that a few groups of borehole data obtained from various boreholes in a given area were compared and correlated to attempt to draw any conclusions from the relationships between the two groups of borehole data. This can be done, for example, to build a statistical model of an entire field by correlating the borehole data of individual wells within the same field. Such a system is described in U.S. Patent 8,500,963, 4,310,887. Similarly, a single group of well data from downhole sensors may be both stored in a location in the wellbore and transferred to the surface for immediate use. At a later date, the 5 stored and transferred data is compared to evaluate the reliability of the transmission system. This complements if valuable data is lost and cannot be recovered if the transmission process fails. Such a system is shown in U.S. Patent 4,216,536. However, in these applications there is no redundancy of the individual sensors for the same parameter to increase the reliability of the measurements, nor is there any data processing of two sensors for the same parameter to avoid the possibility of inaccuracies or failure. evaluate one of the two sensors and provide increased reliability of a single group of data obtained with the two sensors, which is in fact being recorded or transferred to the surface.
De werkwijze en het systeem van de onderhavige uitvinding verschaffen een verhoogde mate van betrouwbaarheid in de data die gemeten 20 wordt in een meten-tijdens-boren-bedrijf terwijl tegelijkertijd de extra data-opslagregistratie en/of transmissiefaciliteiten nodig voor het hanteren van de redundante data worden geminimaliseerd. De werkwijze en het systeem combineren data met gelijke betrouwbaarheid van redundante sensoren in één enkel kanaal of kiezen de meest betrouwbare en leveren 25 een indicatie van de foutief functionerende sensor of de sensor die onbetrouwbare data levert.The method and system of the present invention provide an increased degree of reliability in the data measured in a measure-during-drilling operation while at the same time providing the additional data storage registration and / or transmission facilities required to handle the redundant data are minimized. The method and system combine data with equal reliability from redundant sensors in a single channel or choose the most reliable and provide an indication of the faulty sensor or the sensor providing unreliable data.
De uitvinding heeft betrekking op het verschaffen van redundante sensoren voor het vergroten van de betrouwbaarheid van boorputgegevens en gegevensverwerkingstechnieken voor het analyseren van de redundante 30 data teneinde de signaalopslag- en databehandelingscapaciteit te minimaliseren. Meer in het bijzonder is de uitvinding volgens een kenmerk ervan gericht op een werkwijze en inrichting waarin gebruik wordt gemaakt van meerkanaal sensordata-verwerking om de betrouwbaarheid van uit een boorput afkomstige data te vergroten, in het bijzonder data die 35 wordt verkregen in een meten-tijdens-boren-modus. Het systeem maakt gebruik van meetsensorredundantie tezamen met een in een boorgat uitgevoerde analyse van de sensordata om slechte datawaarden te detecteren en alleen correcte data vast te houden om de betrouwbaarheid van de boorputinformatie te vergroten zonder dat de data-opslag- en teleme-40 triecapaciteit moet worden vergroot.The invention relates to providing redundant sensors for increasing the reliability of well data and data processing techniques for analyzing the redundant data in order to minimize signal storage and data handling capacity. More particularly, the invention according to its feature is directed to a method and apparatus using multichannel sensor data processing to increase the reliability of data from a wellbore, in particular data obtained in a measuring device. during drilling mode. The system utilizes measurement sensor redundancy along with downhole analysis of the sensor data to detect bad data values and retain only correct data to increase the reliability of the wellbore information without the need for data storage and telemetry capacity. be enlarged.
8500963 3 * 58500963 3 * 5
Volgens een ander kenmerk omvat de uitvinding een werkwijze en stelsel voor het verschaffen van een vergrote betrouwbaarheid bij het meten van boorputparameters in een boorput, voorzien van een paar detectoren voor het waarnemen van elke te meten boorputparameter en het 5 genereren van stromen datawaarden als representatie daarvan. Elke stroom van datawaarden wordt geanalyseerd aan de hand van verwachte statistische normen voor de datawaarden en bekende fysische parameters die samenhangen met de karakteristieken van de detectoren on vast te stellen of de datawaarden liggen binnen het verwachte traject van de 10 parameters. Er wordt een vlag ingesteld voor datawaarden die blijken te liggen buiten de verwachte trajecten en parametergrenzen. Liggen de stromen van datawaarden binnen de aanvaardbare trajecten en parameter-begrenzingen dan worden ze gecombineerd om te worden geregistreerd met de vlaggen voor eventuele datawaarden die buiten de trajecten en para-15 meterbegrenzingen bleken te liggen.In accordance with another feature, the invention includes a method and system for providing increased reliability in measuring wellbore parameters in a wellbore, comprising a pair of detectors for detecting each wellbore parameter to be measured and generating streams of data values as a representation thereof . Each flow of data values is analyzed using expected statistical standards for the data values and known physical parameters associated with the detectors' characteristics to determine if the data values are within the expected range of the 10 parameters. A flag is set for data values that appear to be outside the expected ranges and parameter limits. If the flows of data values are within the acceptable ranges and parameter limits, they are combined to be recorded with the flags for any data values that were found to be outside the ranges and parameter limits.
Volgens een ander kenmerk omvat de uitvinding de bovengenoemde werkwijze en een stelsel waarin elke stroom van datawaarden wordt geanalyseerd met inbegrip van een analyse van elke stroom van data van het paar sensoren om de goede datawaarden vast te stellen en de slechte 20 datawaarden, die liggen buiten het traject van de verwachte statistische normen, gebaseerd op eerdere metingen van dezelfde datastroom, te isoleren. De slechte datawaarden in elke individuele stroom worden dan vervangen door ofwel de goede datawaarde van de andere stroom ofwel een eerdere datawaarde uit dezelfde stroom. Bovendien worden de datawaarden 25 voor correlatiedoeleinden met elkaar vergeleken en wordt een schaalfac-tor bepaald via welke factor de twee zijn gerelateerd. De datastromen worden vervolgens geanalyseerd in het licht van de schaalfactor en er wordt een vlag ingesteld in het geval de variatie in de schaalfactor, via welke de twee stromen met elkaar correleren, ligt buiten de ver-30 wachte norm. Ook wordt dan een nieuwe schaalfactor met betrekking tot de mate van correlatie tussen de stromen datawaarden gegenereerd.According to another feature, the invention includes the above method and a system in which each stream of data values is analyzed including an analysis of each stream of data from the pair of sensors to determine the good data values and the bad data values which are outside isolate the range of expected statistical standards based on previous measurements of the same data stream. The bad data values in each individual stream are then replaced with either the good data value from the other stream or a previous data value from the same stream. In addition, the data values 25 are compared for correlation purposes and a scale factor is determined by which factor the two are related. The data streams are then analyzed in light of the scale factor and a flag is set in case the variation in the scale factor through which the two streams correlate is outside the expected standard. A new scale factor with regard to the degree of correlation between the flows of data values is then also generated.
Volgens een verder kenmerk omvat de uitvinding tevens een werkwijze en stelsel voor het verwerken van de gemeten datawaarden in een aantal kanalen verkregen uit een aantal redundante sensoren waarmee de-35 zelfde boorputparameter wordt gemeten, volgens welke werkwijze een tijdreeks van corresponderende delen van elk van het aantal kanalen wordt geregistreerd en elke datawaarde in de tijdresponsie wordt geanalyseerd. De analyse wordt uitgevoerd om vast te stellen of de waarde valt binnen een voorgeschreven standaardtraject van historische waarden 40 en of de afwijking van de datawaarde van de standaard ligt binnen de 8500963 # *· 6 normen van de historische afwijking. De analyse omvat ook het vaststellen of de datawaarde ligt binnen een vooraf bepaald traject gebaseerd op de fysische en statistische normen per te meten parameter. Elke datawaarde wordt dan vergeleken met zijn in de tijd geassocieerde corres-5 ponderende waarde in elk van de andere kanalen. Er wordt een schaalfac-tor gegenereerd in responsie op de vergelijking, waarmee elke datawaarde wordt gerelateerd aan de corresponderende datawaarde in elk van de andere kanalen. Elke schaalfactor wordt in de tijdresponsie geanalyseerd om vast te stellen of de verandering van de schaalfactorwaarde 10 met de tijd tussen elk paar kanalen.ligt binnen een vooraf gekozen traject. Elke datawaarde die als slecht wordt aangemerkt omdat ze niet voldoet aan de kriteria van een der analysestappen wordt vervolgens vervangen door een corresponderende goede datawaarde uit een ander kanaal na vermenigvuldiging van de goede datawaarde met de schaalfactor 15 die op de twee betreffende kanalen betrekking heeft. Daarna wordt een vlag ingesteld om elke slechte datawaarde te identificeren en aan te geven in welk kanaal deze waarde optrad. Elke goede of vervangende datawaarde uit elk kanaal wordt gecombineerd tot êên enkele stroom van goede data die tezamen met de ingestelde vlaggen voor slechte datawaar-20 den en het bijbehorende kanaal worden geregistreerd.According to a further feature, the invention also comprises a method and system for processing the measured data values in a number of channels obtained from a number of redundant sensors with which the same wellbore parameter is measured, according to which method a time series of corresponding parts of each of the number of channels is recorded and each data value in the time response is analyzed. The analysis is performed to determine whether the value falls within a prescribed standard range of historical values 40 and whether the deviation from the data value of the standard is within the 8500963 # * 6 standards of the historical deviation. The analysis also includes determining whether the data value is within a predetermined range based on the physical and statistical standards per parameter to be measured. Each data value is then compared to its time associated correlating value in each of the other channels. A scale factor is generated in response to the comparison, which relates each data value to the corresponding data value in each of the other channels. Each scale factor is analyzed in the time response to determine if the change of the scale factor value 10 with time between each pair of channels is within a preselected range. Any data value that is considered bad because it does not meet the criteria of one of the analysis steps is then replaced by a corresponding good data value from another channel after multiplying the good data value by the scaling factor 15 relating to the two channels in question. A flag is then set to identify each bad data value and indicate the channel in which this value occurred. Each good or substitute data value from each channel is combined into a single stream of good data which is recorded along with the bad data value flags set and the associated channel.
Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding en voor verdere doelstellingen en voordelen ervan wordt nu verwezen naar de volgende beschrijving en naar de bijgaande tekeningen: figuur 1 is een schematisch zij-aanzicht van een boorinstallatie 25 ter illustratie van het meten van boorgatparameters in overeenstemming met het systeem van de onderhavige uitvinding; figuur 2 is een blokschema ter illustratie van het systeem van de onderhavige uitvinding; figuur 3 illustreert in de vorm van een blokdiagram een stroomr-30 schema van de werking van het systeem volgens de onderhavige uitvinding; en figuur 4 is een blokschema ter illustratie van het algemene concept van de onderhavige uitvinding.For a better understanding of the present invention and for further objects and advantages thereof, reference is now made to the following description and to the accompanying drawings: Figure 1 is a schematic side view of a drilling rig 25 illustrating the measurement of borehole parameters in accordance with the system of the present invention; Figure 2 is a block diagram illustrating the system of the present invention; Figure 3 illustrates, in block diagram form, a flow chart of the operation of the system of the present invention; and Figure 4 is a block diagram illustrating the general concept of the present invention.
Allereerst wordt verwezen naar figuur 1 waarin een boortoren 11 is 35 getoond die zich bevindt boven een boorgat 12. Een eerste uitvoeringsvorm van het systeem 10 voor het verwerken van meerkanaals redundante boorput-sensordata is ondergebracht in een eenheid 14 die een deel van een boorkraag 15 bevat en gepositioneerd is in het boorgat 12. Een boorbeitel 22 is aangebracht aan het onderste uiteinde van de boor-40 streng 18 en snijdt het boorgat 12 uit de aardformaties 24 terwijl 8500963 λ a 7 boorvloeistof 26 in de putmonding 28 wordt ingepompt. Zoals getoond is in de figuur is een metalen mantel 29 aangebracht in het bovenste deel van de bootput 12 voor het handhaven van de integriteit van de boorput 12 nabij het oppervlak. De ringvormige ruimte 16 tussen de boorstreng 5 18 en de wand 20 van het boorgat creëert een theoretisch gesloten te- rugstromingsweg voor de boorvloeistof. Boorvloeistof wordt in de putmonding 28 ingepompt via een pompsysteem 30 en een vloeistoftoevoerlei-ding 31 die gekoppeld is met de boorstreng 18. De boorvloeistof wordt op deze wijze door de centrale axiale opening in de boorstreng 18 ge-10 perst en treedt bij de boorbeitel 22 naar buiten on het losgesneden materiaal, zoals losgesneden aarde, rotsen, en dergelijke, opwaarts te transporteren vanaf de boorbeitel naar het oppervlak. Een leiding 32 is aangesloten op de putmonding om de boorvloeistof uit het boorgat 18 te geleiden naar een vloeistofreservoir 34. De boorvloeistof wordt op be-15 kende wijze behandeld en bewerkt door diverse (niet getoonde) apparaten zoals ontgassingseenheden en circulatietanks voor het handhaven van de gekozen viscositeit en consistentie van de vloeistof.Reference is first made to Figure 1 which shows a derrick 11 located above a borehole 12. A first embodiment of the system 10 for processing multichannel redundant wellbore sensor data is housed in a unit 14 which is part of a drill collar 15 and positioned in the borehole 12. A drill bit 22 is disposed at the lower end of the drill 40 string 18 and cuts the borehole 12 from the earth formations 24 while pumping 8500963 λ a 7 drilling fluid 26 into the well bore 28. As shown in the figure, a metal jacket 29 is provided in the upper part of the well 12 to maintain the integrity of the well 12 near the surface. The annular space 16 between the drill string 18 and the borehole wall 20 creates a theoretically closed backflow path for the drilling fluid. Drilling fluid is pumped into the well bore 28 via a pumping system 30 and a fluid supply line 31 which is coupled to the drill string 18. The drilling fluid is thus forced through the central axial opening in the drill string 18 and enters the drill bit 22 outward to transport the cut material, such as cut soil, rocks, and the like, upward from the drill bit to the surface. A conduit 32 is connected to the well bore to direct the drilling fluid from the borehole 18 to a fluid reservoir 34. The drilling fluid is conventionally treated and processed by various devices (not shown) such as degassing units and circulation tanks to maintain the drilling fluid. chosen viscosity and consistency of the liquid.
De eenheid 14 bevat in dit voorbeeld een aantal redundante sensoren en andere instrumenten voor het meten van verschillende parameters 20 in het boorgat, waarbij voor de meting van elk van de parameters een paar sensoren aanwezig kan zijn. Gemeten worden bijvoorbeeld het gewicht op de beitel, de natuurlijke gammastraling, de boorgatinclinatie, het boorgat-azimuth, de boorvloeistofweerstand, de temperatuur en de druk. De eenheid 14 bevat eveneens meerkanaals dataverwerkingsappara-25 tuur, die deel uitmaakt van de onderhavige uitvinding, alsmede datare-gistratie-apparatuur en telemetrie-instrumenten.Unit 14 in this example contains a number of redundant sensors and other instruments for measuring various parameters 20 in the borehole, whereby a pair of sensors may be provided for the measurement of each of the parameters. For example, the weight on the bit, the natural gamma radiation, the borehole inclination, the borehole azimuth, the drilling fluid resistance, the temperature and the pressure are measured. Unit 14 also includes multi-channel data processing equipment, which is part of the present invention, as well as data recording equipment and telemetry instruments.
Zoals verder in figuur 2 is getoond omvat het systeem van de onderhavige uitvinding een paar sensoren, zoals een sensor A 31 en een sensor B 32 voor het meten van dezelfde boorgatparameter. De sensoren 30 31 en 32 kunnen bijvoorbeeld elk voorzien zijn van een paar gammastra-lingdetectoren gepositioneerd binnen de eenheid 14. De uitgangen van het paar sensoren 31 en 32 zijn respectievelijk vla een datakanaal A 33 en een datakanaal B 34 verbonden met een verwerkingssysteem 35 voor het evolueren van de uitgangssignalen van de twee sensoren. Na verwerking 35 in overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt de data via één enkel uitgangskanaal 36 toegevoerd aan één enkele registratie-eenheid 37. De in de eenheid 37 geregistreerde data heeft in wezen niet meer ruimte nodig dan in het geval één enkele sensor werd gebruikt, maar de data belichaamd een aanzienlijk hoger betrouwbaarheids- en nauwkeurig-40 heidsniveau doordat ze afkomstig is van een paar redundante sensoren 31 8500963 r v- * 8 en 32.As further shown in Figure 2, the system of the present invention includes a pair of sensors, such as a sensor A 31 and a sensor B 32 for measuring the same borehole parameter. For example, the sensors 30 and 32 may each include a pair of gamma radiation detectors positioned within the unit 14. The outputs of the pair of sensors 31 and 32 are respectively connected by a data channel A 33 and a data channel B 34 to a processing system 35 for evolving the output signals from the two sensors. After processing 35 in accordance with the present invention, the data is supplied through a single output channel 36 to a single recording unit 37. The data recorded in the unit 37 essentially does not require more space than if a single sensor were used, but the data embodied a significantly higher level of reliability and accuracy because it came from a pair of redundant sensors 31 8500963 r v- * 8 and 32.
In het systeem volgens de uitvinding wordt de sensor-redundantheid gebruikt om de totale betrouwbaarheid van een individuele sensormodule te verhogen alleen indien het foutief functioneren van een sensormodule 5 wordt gedetecteerd. Als elke sensor een waarschijnlijkheid P heeft dat de sensor correct functioneert, waarbij P kleiner is dan 1,0, dan is de waarschijnlijkheid dat beide sensoren correct functioneren gelijk aan p2. Verder is de waarschijnlijkheid dat tenminste een van de sensoren bevredigend functioneert gelijk aan 2P-p2. Er geldt dus 2P - p2> P > p2. 10 Als de in het verwerkingssysteem toegepaste algoritmen en werkwijzen altijd de aanwezigheid van een niet correct functionerende sensor kunnen detecteren en kunnen identificeren welke sensor niet correct functioneert dan is de systeembetrouwbaarheid gelijk aan 2P - p2. Als echter het systeem alleen een fout kan detecteren maar de betreffende fou-15 tief functionerende sensor niet kan identificeren, dan is de betrouwbaarheid gelijk aan P. Verder is, indien het niet mogelijk is om foutief functionerende sensoren te detecteren, de betrouwbaarheid eenvoudig p2. Het algoritme van het systeem volgens de onderhavige uitvinding geeft een betrouwbaarheidswaarde voor de sensormodule ergens tussen 20 2P - P^ en P, hetgeen een aanzienlijke verbetering betekent ten opzichte van de betrouwbaarheidswaarde die wordt verkregen indien twee redundante kanalen eenvoudig worden opgeteld zonder een detectiewerkwijze in overeenstemming met de onderhavige uitvinding, welke betrouwbaarheidswaarde gelijk was aan P^.In the system according to the invention, the sensor redundancy is used to increase the total reliability of an individual sensor module only if the faulty functioning of a sensor module 5 is detected. If each sensor has a probability P that the sensor is functioning correctly, where P is less than 1.0, then the probability that both sensors are functioning correctly is p2. Furthermore, the probability that at least one of the sensors functions satisfactorily is equal to 2P-p2. So there is 2P - p2> P> p2. 10 If the algorithms and methods used in the processing system can always detect the presence of an incorrectly functioning sensor and identify which sensor is not functioning correctly, the system reliability is equal to 2P - p2. However, if the system can only detect an error but cannot identify the affected faulty sensor, then the reliability is equal to P. Furthermore, if it is not possible to detect faulty sensors, the reliability is simply p2. The algorithm of the system of the present invention gives a confidence value for the sensor module anywhere between 20P - P ^ and P, which represents a significant improvement over the confidence value obtained if two redundant channels are simply added without a detection method in accordance with the present invention, which confidence value was equal to P ^.
25 Volgens de onderhavige uitvinding worden in de tijd gezien data- reeksen gemeten via twee afzonderlijke kanalen, welke reeksen, indien beide sensoren correct functioneren, dezelfde reproduceerbare fysische meetwaarden moeten vertegenwoordigen. Het systeem volgens de onderhavige uitvinding verwerkt deze redundante datakanalen teneinde: (1) slech-30 te datawaarden te detecteren, (2) een slecht kanaal of kanalen te detecteren; en (3) de goede data in één enkel kanaal te registreren en de kanalen te combineren indien beiden als betrouwbaar mogen worden beschouwd. Teneinde aan deze doelstellingen te voldoen heeft het systeem de volgende gegevens nodig: (1) de bekende statistische en/of fysische 35 eigenschappen van de gemeten variabele; (2) de bekende grenzen van de meting en het veranderingsgedrag, welke beiden empirisch moeten worden bepaald; en (3) de mate van correlatie van de twee redundante datakanalen, omdat beiden dezelfde parameter meten.According to the present invention, time series data series are measured via two separate channels, which series, if both sensors function correctly, must represent the same reproducible physical measurements. The system of the present invention processes these redundant data channels to: (1) detect bad data values, (2) detect a bad channel or channels; and (3) record the good data in a single channel and combine the channels if both are to be considered reliable. In order to meet these objectives, the system requires the following data: (1) the known statistical and / or physical properties of the measured variable; (2) the known limits of measurement and change behavior, both of which must be determined empirically; and (3) the degree of correlation of the two redundant data channels, because both measure the same parameter.
De eerste functie, te weten het evalueren en detecteren van slech-40 te datawaarden, wordt gerealiseerd door gebruik te maken van een Kal- 8500963The first function, evaluating and detecting bad-40 data values, is accomplished using a Kal-8500963
VV
9 man-filter. In overeenstemming met op zichzelf bekende technieken worden historisch bepaalde parameters gebruikt om slechte datawaarden te indiceren en te verwijderen. Een Kalman-filter wordt gebruikt om empirisch de gemiddelde grootte en variantie van de stapvormige disconti-5 nuïteiten in de data te bepelen alsmede de variantie van de data rond zijn gemiddelde in elke stap. Abnormale datawaarden worden derhalve geïdentificeerd gebruikmakend van de volgende kriteria: (a) als het verschil tussen de waarde in kwestie en de gemiddelde waarde aan beide zijden van deze waarde significant afwijkt van de gemiddelde stapgroot-10 te, dan wordt deze waarde als slecht aangemerkt; of (b) als het verschil ligt in de orde van de gemiddelde stapgrootte of groter, maar het punt is geïsoleerd, d.w.z. de gemiddelde waarden aan beide zijden zijn gelijk, dan wordt de datawaarde als slecht aangemerkt. Omdat informatie nodig is zowel betreffende opvolgende waarden als ook betreffende voor-15 afgaande waarden aan beide zijden van een individuele te evalueren datawaarde, is het bij gebruikelijke filtertechnieken nodig om "vooruit te kijken" door de evaluatie van de data te vertragen teneinde een patroon rond de te evalueren datawaarde te vormen. Het onderhavige systeem maakt gebruik van een geheugen voor het opbergen van een tijdreeks 20 van corresponderende delen van data uit elk kanaal. In een uitvoeringsvorm is echter het voorwaarts kijken over één waarde voldoende on isolatie vast te stellen wanneer Kalman-filtering wordt gebruikt voor het verschaffen van schattingen van de verwachte variantie van het verschil tussen de gemeten waarde en een voorspelde waarde.9 man filter. In accordance with techniques known per se, historically determined parameters have been used to indicate and remove bad data values. A Kalman filter is used to empirically determine the mean magnitude and variance of the step discount discontinuities in the data as well as the variance of the data around its mean in each step. Abnormal data values are therefore identified using the following criteria: (a) if the difference between the value in question and the mean value on either side of this value deviates significantly from the mean step-10 te, then this value is considered poor; or (b) if the difference is in the order of the mean step size or larger, but the point is isolated, i.e. the mean values on both sides are equal, then the data value is considered bad. Since information is required both with regard to consecutive values as well as with respect to preceding values on both sides of an individual data value to be evaluated, conventional filtering techniques require that "looking ahead" by delaying the evaluation of the data in order to pattern around form the data value to be evaluated. The present system uses a memory to store a time series 20 of corresponding parts of data from each channel. However, in one embodiment, looking forward over one value is sufficient to determine in isolation when Kalman filtering is used to provide estimates of the expected variance of the difference between the measured value and a predicted value.
25 De tweede wijze waarop de data van een paar redundante sensoren wordt geëvalueerd is gerelateerd aan de bekende en statistische eigenschappen en het fysische traject van de parameters waarbinnen de variaties kunnen optreden voor een bepaalde groep van te meten parameters.The second way in which the data from a pair of redundant sensors is evaluated is related to the known and statistical properties and the physical range of the parameters within which the variations can occur for a particular group of parameters to be measured.
Als bijvoorbeeld de natuurlijke gammastraling wordt waargenomen dan 30 weet men dat als het aantal tellingen van de sensor ligt in de orde van 100, dan zal in overeenstemming met de fysische stralingsprincipes de verwachte variatie ten opzichte van 100 gelijk zijn aan 10, zodat de verwachte telling voor een volgend tweede interval moet liggen tussen 90 en 110. Als echter de telling plotseling flucteert tussen 80 en 120, 35 dat wil zeggen een variatie van 202, dan is het duidelijk dat er iets mis is met de sensor omdat de fysische eigenschappen van gamaastraling zodanig zijn dat de onzekerheid in de telwaarde geen 202 mag bedragen.For example, if the natural gamma rays are observed, then it is known that if the number of counts of the sensor is of the order of 100, then, in accordance with the physical radiation principles, the expected variation from 100 will be equal to 10, so that the expected count for a next second interval it should be between 90 and 110. However, if the count suddenly fluctuates between 80 and 120, ie a variation of 202, then it is clear that there is something wrong with the sensor because the physical properties of gamma rays be such that the uncertainty in the count value may not be 202.
In dat geval mag ervan uitgegaan worden dat ofwel de sensor niet juist functioneert of er iets mis is met de elektronica.In that case, it can be assumed that either the sensor is not functioning correctly or that there is something wrong with the electronics.
40 Bovendien zijn er bepaalde individuele statistische en fysische 8500963 10 r trajecten en variaties waarbinnen de meetwaarde van elke fysische parameter varieert. Deze informatie wordt gebruikt om een statistische controle te verschaffen voor elk van de twee datasignalen om te bepalen of de meetwaarden al dan niet binnen de acceptabele trajecten vallen.40 In addition, there are certain individual statistical and physical 8500963 10 r ranges and variations within which the measured value of each physical parameter varies. This information is used to provide a statistical check for each of the two data signals to determine whether or not the readings are within acceptable ranges.
5 Daarnaast wordt de meerkanaals data van de redundante sensoren verder verwerkt in overeenstemming met de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding door de data, verkregen van elk van de twee redundante sensoren met elkaar te correleren. Bij individuele sensoren is er altijd enige variatie in de relatieve werkingsgraad van de sensoren en v 10 derhalve kan de uitgangswaarde, die de toestand van een bepaalde parameter aangeeft, enigszins verschillen. In het geval van gammastraling kunnen de sensorgedragingen in de tijd veranderen zodat de werkingsgraad ervan varieert zonder dat er sprake is van een fout en zonder dat duidelijk niet correcte data wordt afgegeven. Als bijvoorbeeld de ene 15 ensor voortdurend een waarde 30 afgeeft en de andere sensor voortdurend een waarde 35, dan kan bijvoorbeeld de waarde 35 onder invloed van temperatuursveranderingen variëren naar 40. Door correlatie worden de twee sensoren aan elkaar gerelateerd met een schaalfactor die in het algemeen in de orde van 1 ligt, door middel van welke factor rekening wordt 20 gehouden met de individuele eigenaardigheden van elke sensor en op welke wijze de aflezing van de ene sensor kan worden gekoppeld aan de aflezing van de andere sensor.In addition, the multi-channel data from the redundant sensors is further processed in accordance with the method of the present invention by correlating the data obtained from each of the two redundant sensors. With individual sensors there is always some variation in the relative degree of action of the sensors and therefore the output value indicating the state of a particular parameter may differ slightly. In the case of gamma rays, the sensor behaviors can change over time so that their effectiveness varies without error and without clearly outputting data. For example, if one 15 ensor continuously outputs a value 30 and the other sensor continuously outputs a value 35, for example, the value 35 may vary to 40 under the influence of temperature changes. By correlation, the two sensors are related to each other with a scale factor generally is of the order of 1, by which factor the individual peculiarities of each sensor are taken into account and how the reading of one sensor can be linked to the reading of the other sensor.
Figuur 3 toont in blokvorm een stroomschema voor het verduidelijken van de werking van het stelsel volgens de onderhavige uitvinding.Figure 3 shows in block form a flow chart for explaining the operation of the system according to the present invention.
25 Zoals in deze figuur is getoond worden de uitgangswaarden van een paar redundante sensoren via een kanaal A respectievelijk een kanaal B ingevoerd in de Kalman-fliters 41 en 42 via de wegen 33a en 34a. De uitgangswaarden van de Kalman-filters worden respectievelijk toegevoerd aan de data-invoegcircuits 43 en 44 die het mogelijk maken om gedetec-30 teerde slechte datawaarden te vervangen. De ruwe data van zowel kanaal A als kanaal B wordt eveneens direct toegevoerd aan de data-invoegcir-cuits 43 en 44 via de wegen 33b en 34b, die het respectievelijke Kal-man-filter overbruggen. In de Kalman-filters 41 en 42 wordt elk dataka-naal geëvalueerd in overeenstemming met algemeen aanvaarde standaard 35 algoritmen om te bepalen of de datawaarden al dan niet liggen binnen een voorgeschreven traject en of de afwijking van een willekeurige waarde al dan niet ligt binnen een standaardtraject dat voldoet aan de • afwijkingsnormen die gebaseerd zijn op historische parametergegevens. Dat wil zeggen, in het geval dat een bepaalde datawaarde aanzienlijk 40 afwijkt van de datawaarde die verwacht mag worden op grond van de voor- 8500963 11 afgaande en opvolgende waarden, mag de conclusie worden getrokken dat deze waarde slecht is. In dat geval wordt een "vlag (1)” ingesteld om aan te geven dat een slechte datawaarde is gevonden en om aan te geven om welke waarde op het kanaal het hier gaat. Het betreffende data-in-5 voegcircuit 43 of 44 wordt dan bekrachtigd om de slechte datawaarde in het slechte kanaal te vervangen door de corresponderende datawaarde uit het andere kanaal te kiezen, gemodificeerd met de geschikte correlatie-schaalfactor, en deze waarde te substitueren voor de slechte datawaarde.As shown in this figure, the output values of a pair of redundant sensors via a channel A and a channel B are respectively input to the Kalman flashes 41 and 42 via the paths 33a and 34a. The output values of the Kalman filters are applied to the data insertion circuits 43 and 44, respectively, which allow to replace detected bad data values. The raw data from both channel A and channel B is also directly fed to the data insertion circuits 43 and 44 via paths 33b and 34b which bridge the respective Kalman filter. In the Kalman filters 41 and 42, each data channel is evaluated in accordance with generally accepted standard algorithms to determine whether or not the data values are within a prescribed range and whether or not the deviation of any value is within a specified range. standard trajectory that meets the deviation standards • based on historical parameter data. That is, in the event that a given data value deviates significantly by 40 from the data value that can be expected from the preceding and following 8500963 11 values, it may be concluded that this value is poor. In that case, a "flag (1)" is set to indicate that a bad data value has been found and to indicate the value on the channel here. The relevant data-in-5 joining circuit 43 or 44 is then energized to replace the bad data value in the bad channel by selecting the corresponding data value from the other channel, modified with the appropriate correlation scale factor, and substituting this value for the bad data value.
10 Als de data op deze kanalen goed is of de slechte datawaarden, ge detecteerd door het Kalman-filter zijn vervangen, dan wordt de data op de twee kanalen toegevoerd aan de statistische/fysische controleciruits 45 en 46. Deze eenheden zijn tevoren geprogrammeerd met algoritmen die informatie bevatten ten aanzien van de statistische normen voor de data 15 van het type dat door de betreffende sensoren wordt waargenomen en bevatten verder informatie met betrekking tot het fysische gebied waarover de data van het door de sensoren waargenomen type kan variëren.10 If the data on these channels is good or the bad data values detected by the Kalman filter have been replaced, then the data on the two channels is fed to the statistical / physical control circuits 45 and 46. These units are pre-programmed with algorithms which contain information regarding the statistical standards for the data 15 of the type observed by the sensors in question and further contain information relating to the physical region over which the data of the type observed by the sensors may vary.
Als dus een datastroom, waarin eventueel op de eerder beschreven wijze datawaarden zijn vervangen, blijkt te variëren buiten de normen of tra-20 jecten waarover, op grond van fysische of statistische overwegingen, de data mag variëren, dan wordt het betreffende datakanaal geïdentificeerd als slecht door het instellen van een "vlag (3)" en de data wordt vervangen door de data van het kanaal dat wel goed is. Nadat de statistische/fysische controles zijn uitgevoerd op elk van de twee datastromen 25 wordt in de eenheid 47 respectievelijk 48 de vraag gesteld, indien de betreffende datastroom niet aan de eisen voldeed, of ook het andere kanaal niet aan de fysische/statistische controle voldeed. Als beide kanalen liggen buiten de statistische/fysische parametergrenzen, dan is dat een belangrijk gegeven voor de verdere data-analyse en derhalve 30 wordt de beslissing "ja" of "nee" via de lijnen 51 en 52 respectievelijk 53 en 54 geregistreerd in de dataregistratie-eenheid 60. In het geval het kanaal A niet voldoet aan de statistische/fysische test en het kanaal B voldoet wel aan de statistische/fysische test dan wordt een "vlag 3a" toestand genoteerd. Als de omgekeerde situatie optreedt 35 en het kanaal B voldoet niet terwijl de data van kanaal A wel voldoet wordt een "vlag 3b" toestand geregistreerd. Als beide kanalen A en B niet voldoen aan de statistische/fysische test dan treedt een "vlag 4" toestand op en worden maatregelen getroffen om de twee kanalen (tezamen met de vlag-toestand) afwisselend te registreren als hulpmiddel bij de 40 latere analyse van de registratie en bij het stellen van een diagnose 8500963 ¥ “ 12 voor het probleem.Therefore, if a data stream, in which data values may have been replaced in the manner described above, turns out to vary outside the standards or ranges over which, due to physical or statistical considerations, the data may vary, the relevant data channel is identified as bad by setting a "flag (3)" and the data is replaced with the data of the channel that is good. After the statistical / physical checks have been carried out on each of the two data streams 25, the question is asked in unit 47 and 48, respectively, if the relevant data stream did not meet the requirements, or if the other channel also failed the physical / statistical check. If both channels are outside the statistical / physical parameter limits, this is an important fact for the further data analysis and therefore the decision "yes" or "no" via lines 51 and 52 and 53 and 54 respectively is registered in the data record. unit 60. In case the channel A does not pass the statistical / physical test and the channel B does pass the statistical / physical test then a "flag 3a" state is noted. If the reverse situation occurs and the channel B is not satisfactory while the data of channel A is satisfactory, a "flag 3b" condition is registered. If both channels A and B fail the statistical / physical test then a "flag 4" state occurs and steps are taken to alternately register the two channels (along with the flag state) to assist in the subsequent 40 analysis of registering and diagnosing the problem 8500963 ¥ “12.
Als beide kanalen voldoen aan de statistische/fysische test in de eenheden 45 en 46 dan wordt de data van elk van deze eenheden toegevoerd aan een ingang van een correlatie-eenheid 55, waarin de datawaar-5 den van de twee kanalen A en B met elkaar worden gecorreleerd om vast te stellen of de schaalfactor, via welke de twee individuele eenheden aan elkaar zijn gerelateerd, is veranderd en indien dat zo is, binnen welke grenzen deze verandering is opgetreden om de waarschijnlijkheid van het nog steeds juist functioneren van de kanalen te bepalen. Als de 10 twee signalen correleren dan worden ze tot een signaal gecombineerd en geregistreerd. Als de twee datasignalen niet met een acceptabele marge met elkaar correleren dan is een van de twee kanalen slecht. Als niet geïdentificeerd kan worden welk kanaal slecht is dan wordt een "vlag 5" ingesteld en wordt afwisselend de data van elk kanaal geregistreerd.If both channels pass the statistical / physical test in units 45 and 46, the data from each of these units is input to an input of a correlation unit 55, in which the data values of the two channels A and B are are correlated to determine whether the scaling factor through which the two individual units are related has changed and, if so, within what limits this change has occurred to determine the probability of the channels still functioning properly determine. When the two signals correlate, they are combined into one signal and recorded. If the two data signals do not correlate with an acceptable margin, then one of the two channels is bad. If it is not possible to identify which channel is bad then a "flag 5" is set and the data of each channel is alternately recorded.
15 Als ze niet met elkaar correleren en het is uit andere tests bekend dat A slecht is, dan wordt een "vlag 2a" toestand ingesteld en wordt kanaal B geregistreerd. Als er anderzijds geen correlatie aanwezig is en het . is bekend dat kanaal B slecht is, dan wordt een "vlag 2b" toestand ingesteld en wordt kanaal A geregistreerd. De schaalfactor tussen de twee 20 kanalen met acceptabele data wordt recursief gegenereerd en teruggevoerd naar beide datawaarde-vervangingsschakelingen 43 en 44 en naar de statistische/fysische testcircuits 45 en 46, die beiden gebruik maken van de schaalfactoren met betrekking tot de signalen van de twee sensoren.If they do not correlate with each other and it is known from other tests that A is bad, a "flag 2a" state is set and channel B is recorded. If, on the other hand, no correlation is present and it. if channel B is known to be bad, a "flag 2b" state is set and channel A is recorded. The scale factor between the two 20 channels of acceptable data is generated recursively and fed back to both data value replacement circuits 43 and 44 and to the statistical / physical test circuits 45 and 46, both of which use the scale factors with respect to the signals from the two sensors .
25 In figuur 4 is het totale systeem geïllustreerd binnen het kader 61 waarin de verwerking in het boorgat zelf wordt aangeduid met toestand I in het geval beide kanalen als betrouwbaar worden aangemerkt, en de resultaten eenvoudig worden opgeteld en geregistreerd. In toestand II is een van de kanalen slecht en in dat geval wordt het goede 30 kanaal met de schaalfactor behandeld en geregistreerd en wordt een vlag ingesteld om deze toestand te identificeren. Op soortgelijke wijze is in toestand III het andere kanaal slecht, het goede kanaal wordt met de schaalfactor behandeld en een vlag wordt ingesteld om het slechte kanaal te identificeren. In de toestanden IV en V zijn beide kanalen als 35 slecht aangemerkt, er wordt een vlag ingesteld en de kanalen A en B worden afwisselend geregistreerd, of in het geval dat de beide kanalen slecht zijn maar het ene kanaal is minder slecht dan het andere, wordt het betere kanaal geregistreerd en wordt een vlag ingesteld om dit feit te identificeren.In Figure 4, the overall system is illustrated within the box 61 in which the downhole processing itself is designated as state I in case both channels are considered reliable, and the results are simply added and recorded. In state II, one of the channels is bad and in that case the good channel is scaled and recorded and a flag is set to identify this state. Similarly, in state III, the other channel is bad, the good channel is scaled and a flag is set to identify the bad channel. In states IV and V, both channels are marked as bad, a flag is set and channels A and B are recorded alternately, or in case both channels are bad but one channel is less bad than the other, the better channel is registered and a flag is set to identify this fact.
40 De verwerkte redundante data wordt via een telemetrieverbinding 8500963 13 overgebracht naar een Inrichting aan de oppervlakte of wordt geregistreerd en later aan de oppervlakte verwerkt met diverse conventionele technieken, hetgeen aangeduid is met het kader 62. Deze technieken omvatten bijvoorbeeld een vereffeningsbehandeling waardoor registraties 5 met bijvoorbeeld een zeer hoge resolutie en derhalve een sterke variatie in de parameters worden gereduceerd om een geleidelijker variatie-verloop te verkrijgen meer in overeenstemming met standaard registraties. In het geval van meerkanaals-boorputdataregistraties kan bijvoorbeeld een vereffeningsbehandeling worden uitgevoerd oo de registratie 10 te kunnen analyseren met conventionele technieken die ook gebruikt worden voor het analyseren van minder gevoelige registraties. Deconvolutie wordt gebruikt om opnieuw schérpere grenzen te creëren voor registraties die vanwege diverse fysische parameters, die invloed hebben op de data, zijn afgerond. Bovendien wordt een tijd-diepte-conversie gebruikt 13 om de van de redundante sensoren verkregen registraties te relateren aan een diepteconfiguratie in plaats van aan een tijdconfiguratie. Tenslotte kan iedere verdere informatie of behandeling, die een operateur wenselijk acht, worden uitgevoerd op de data die is verkregen van de redundante sensoren, welke data een grotere betrouwbaarheid heeft dan 20 data die wordt verkregen van één enkele sensor.40 The processed redundant data is transferred via a telemetry link 8500963 13 to a Surface Device or is recorded and later surface processed by various conventional techniques, indicated by box 62. These techniques include, for example, a smoothing treatment that allows registrations with for example, a very high resolution and therefore a strong variation in the parameters are reduced to obtain a more gradual variation progression more in accordance with standard registrations. For example, in the case of multichannel wellbore data records, a smoothing treatment may be performed to analyze the record 10 with conventional techniques also used to analyze less sensitive records. Deconvolution is used to recreate sharper boundaries for registrations completed due to various physical parameters that affect the data. In addition, a time-to-depth conversion is used to relate the records obtained from the redundant sensors to a depth configuration rather than a time configuration. Finally, any further information or treatment that an operator deems desirable can be performed on the data obtained from the redundant sensors, which data has greater reliability than data obtained from a single sensor.
Het het stelsel en de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is het mogelijk om gebruik te maken van een paar sensoren voor elke te meten parameter in een boorput zodanig dat enerzijds wel de grotere statistische betrouwbaarheid van redundante sensoren wordt verkregen 25 terwijl niet de databehandelingscapaciteit van de telemetrie-apparatuur voor het transporteren van de data naar de oppervlakte behoeft te worden vergroot en het ook niet nodig is om een vergrote geheugenruimte of registratiecapaciteit te verschaffen om gebruik te kunnen maken van de voordelen van de verhoogde redundante sensorbetrouwbaarheid.In the system and method of the present invention, it is possible to use a pair of sensors for each parameter to be measured in a wellbore such that, on the one hand, the greater statistical reliability of redundant sensors is obtained, while the data handling capacity of the telemetry is not equipment for transporting the data to the surface need not be enlarged, nor is it necessary to provide an increased memory space or recording capacity to take advantage of the benefits of the increased redundant sensor reliability.
85009638500963
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59534084A | 1984-03-30 | 1984-03-30 | |
| US59534084 | 1984-03-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8500963A true NL8500963A (en) | 1985-10-16 |
Family
ID=24382853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8500963A NL8500963A (en) | 1984-03-30 | 1985-04-01 | MULTI-CHANNEL PROCESSING SYSTEM FOR REDUNDANT DRILL WELL SENSORS. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU565456B2 (en) |
| BR (1) | BR8501429A (en) |
| DE (1) | DE3511868A1 (en) |
| FR (1) | FR2562267A1 (en) |
| GB (1) | GB2156516A (en) |
| NL (1) | NL8500963A (en) |
| NO (1) | NO851259L (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5019978A (en) * | 1988-09-01 | 1991-05-28 | Schlumberger Technology Corporation | Depth determination system utilizing parameter estimation for a downhole well logging apparatus |
| DE102004007680A1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-09-01 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Radiometric measuring device |
| WO2014085935A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Evolution Engineering Inc. | Back up directional and inclination sensors and method of operating same |
| BR112014030739A2 (en) | 2013-06-14 | 2017-06-27 | Reme Tech Llc | downhole measurement set, method of measuring radiation emitted by geological formations in the downhole, computer-implemented method for facilitating downhole measurement, and system for facilitating reliable measurement and analysis of radiation emitted by geological formations adjacent to a wellbore |
| IN2014KN02303A (en) * | 2013-06-14 | 2015-05-01 | Reme Technologies Llc | |
| US10353358B2 (en) * | 2015-04-06 | 2019-07-16 | Schlumberg Technology Corporation | Rig control system |
| US11475316B2 (en) | 2019-04-12 | 2022-10-18 | Schlumberger Technology Corporation | Intelligent drilling rig control system commissioning, diagnostics and maintenance |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3496528A (en) * | 1966-12-23 | 1970-02-17 | Texas Instruments Inc | Error detection and correction |
| FR1513527A (en) * | 1967-01-05 | 1968-02-16 | Schlumberger Instrumentation | Turbine flowmeter |
| FR2074695A6 (en) * | 1970-01-19 | 1971-10-08 | Compteurs Comp D | |
| FR2431116A1 (en) * | 1978-07-11 | 1980-02-08 | Matra | IMPROVEMENTS IN REDUNDANT INERTIAL POWER PLANTS FOR SPACE VEHICLES |
| US4276648A (en) * | 1979-09-04 | 1981-06-30 | The Boeing Company | Midvalue signal selection and fault detection apparatus and method |
-
1985
- 1985-03-12 GB GB08506353A patent/GB2156516A/en not_active Withdrawn
- 1985-03-22 AU AU40257/85A patent/AU565456B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-28 NO NO851259A patent/NO851259L/en unknown
- 1985-03-28 BR BR8501429A patent/BR8501429A/en unknown
- 1985-03-29 FR FR8504809A patent/FR2562267A1/en not_active Withdrawn
- 1985-04-01 DE DE19853511868 patent/DE3511868A1/en not_active Withdrawn
- 1985-04-01 NL NL8500963A patent/NL8500963A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2562267A1 (en) | 1985-10-04 |
| GB8506353D0 (en) | 1985-04-11 |
| AU4025785A (en) | 1985-10-03 |
| DE3511868A1 (en) | 1985-10-10 |
| GB2156516A (en) | 1985-10-09 |
| BR8501429A (en) | 1985-11-26 |
| NO851259L (en) | 1985-10-01 |
| AU565456B2 (en) | 1987-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4606415A (en) | Method and system for detecting and identifying abnormal drilling conditions | |
| EP1393136B1 (en) | Method for monitoring and detecting sensor failure in oil and gas production system | |
| KR970011020B1 (en) | Coin determination device and method | |
| US8803076B1 (en) | Multiple gamma controller assembly | |
| US11409592B2 (en) | Methods of predicting electronic component failures in an earth-boring tool and related systems and apparatus | |
| NL8500963A (en) | MULTI-CHANNEL PROCESSING SYSTEM FOR REDUNDANT DRILL WELL SENSORS. | |
| US20200080410A1 (en) | Wellbore drilling | |
| NL9401400A (en) | Debugging system. | |
| US4255809A (en) | Dual redundant error detection system for counters | |
| US4507784A (en) | Data processing systems | |
| US8005649B2 (en) | Device for validating measurements of a dynamic magnitude | |
| CN108549967B (en) | Method and system for health assessment of shield machine cutter head performance | |
| US12129758B2 (en) | Method and system for determining a lithology of a subterranean formation | |
| US8866069B1 (en) | Gamma probe health detection assembly | |
| CN115184993A (en) | Method for analyzing and identifying microseismic data based on multilayer active transfer entropy | |
| EP3258061A1 (en) | System and method for prediction of a component failure | |
| JPS61225491A (en) | Multiple channel treatment apparatus of well drilling sensor | |
| Corser et al. | Field test results for a real-time intelligent drilling monitor | |
| AU2014268251A1 (en) | Gamma probe health detection assembly | |
| Ragot et al. | Analysis of generalized bilinear systems. application to diagnosis | |
| GB2120818A (en) | Data processing systems | |
| US20240392681A1 (en) | Downhole computing system and method for precise real-time computation of depth tracking, true vertical depth, and rate of penetration | |
| JPS59154320A (en) | Abnormality diagnosing method of sensor group | |
| CN121024573A (en) | A method, device, medium, and equipment for monitoring coiled tubing wellbore tools. | |
| Davis et al. | Early detection of corrosion failure in drilling operations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BV | The patent application has lapsed |