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Dokumentenidentifikation DE60108516T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001334376
Titel ADAPTIVE FILTERUNG MIT REFERENZSENSOR ZUR UNTERDRÜCKUNG DES GERÄTESPEZIFISCHEN STÖRSIGNALS IN EINER MWD MESSUNG
Anmelder Baker-Hughes Inc., Houston, Tex., US
Erfinder DUBINSKY, Vladimir, Houston, US
Vertreter v. Füner Ebbinghaus Finck Hano, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60108516
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.11.2001
EP-Aktenzeichen 012738449
WO-Anmeldetag 14.11.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/43754
WO-Veröffentlichungsnummer 0002068995
WO-Veröffentlichungsdatum 06.09.2002
EP-Offenlegungsdatum 13.08.2003
EP date of grant 19.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse G01V 1/36(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich insgesamt auf Systeme zum Bohren von Bohrlöchern für die Förderung von Kohlenwasserstoffen und insbesondere auf ein Bohrsystem, das ein akustisches, während des Bohrens messendes (MWD) System als Teil einer Bohrlochsohlenanordnung zum Messen von Schallgeschwindigkeiten von Untertageformationen während des Bohrens des Bohrlochs und zum Bestimmen des Orts der Formationsbettgrenzen um die Bohrlochsohlenanordnung herum hat. Ferner bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Unterdrückung von Gerätemodussignalen in einem Messgerät, das in einem Bohrloch in der Formation befördert wird, sowie auf ein Verfahren zum Erhalten von Informationen über eine Formation unter Verwendung des Messgeräts.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Während der letzten vier Jahrzehnte hat man akustische Messungen bei Standleitungsbohrlochmessungen verwendet. Die ersten akustischen Standleitungsinstrumente oder "Geräte" waren einzelne Sender- und Empfängervorrichtungen, die zum Messen der Geschwindigkeit einer ersten Ankunftskomponente eines akustischen Wellenimpulses angeordnet wurden, der durch die durchdrungene Formation übertragen wurde. Diese Komponente war üblicherweise die Druck- oder "P"-Wellenkomponente. Die Geschwindigkeitsmessung oder genauer die Laufzeit der Wellenkomponente vom Sender zum Empfänger wurde dazu verwendet, die Formationsporosität in Formationsbewertungsapplikationen zu berechnen. Zusätzlich wurden früh akustische Messungen bei der Umwandlung von seismischen Daten, die anfänglich in dem Zeitbereich gemessen wurden, in dem tiefen Bereich verwendet, wodurch Querschnittsanzeigen einer geologischen Struktur erhalten wurden, die in der Industrie als Anleitung für Versuchs- und Entwicklungsbohrungen eingesetzt wurden.

Während der späten 1960-iger und der frühen 1970-iger Jahre wurden akustische Standleitungsvorrichtungen komplexer und ergaben auch zusätzliche Informationen. Im Bereich der Formationsbewertung wurden mehrere Sender und Empfänger eingeführt, um die nachteiligen Beeinflussungen des Bohrlochs auf die akustischen Formationsmessungen zu verringern. Als in den späten 70-iger Jahren die Übertragungsraten von Standleitungstelemetriesystemen zunahmen, wurde die volle Wellenform des empfangenen Signals anstatt nur die erste Ankunftszeit an einer Vielzahl von Empfängern gemessen, die axial längs der Hauptachse des Messgeräts beabstandet waren. Die Analogsignale wurden im Bohrloch digitalisiert und es wurden digitalisierte Wellenformen zur Oberfläche für die Verarbeitung übertragen. Zu der Verarbeitung gehörte das Extrahieren der Laufzeiten der Druck- und Scherkomponenten sowie verschiedene Rohrwellenkomponenten. Zusätzlich wurden die Amplituden der verschiedenen Wellenzugkomponenten bestimmt. Bei der Formationsbewertung wurde die Vollwellenforminformation verwendet, um eine genauere und präzisere Messung der "akustischen" Porosität der Formation zu erhalten. Zusätzlich wurden mechanische Eigenschaften der Formation bestimmt, indem Amplituden der verschiedenen Komponenten der gemessenen akustischen Wellenform kombiniert wurden. Diese Informationen wurden dazu verwendet, danach Bohrprogramme innerhalb des Bereichs zu optimieren, bei der Auslegung hydraulischer Zerklüftungsprogramme für das gebohrte Bohrloch Hilfe zu leisten und die Genauigkeit und Präzision der Umwandlung von seismischen Bereichsdaten von der Zeit aus in die Tiefendomäne stark zu erhöhen.

Bei der Auslegung von akustischen Standleitungsmessgeräten wurde und wird heute noch viel Einsatz auf die Minimierung der akustischen Energie gerichtet, die direkt durch das Gehäuse des im Bohrloch befindlichen Geräts übertragen wird. Die Ankunft dieser Energiekomponente am Empfänger oder an den Empfängern erfolgt üblicherweise vor der Ankunft der Energie, deren Weg die Formation und das Bohrloch durchquert. Der Laufweg ist direkter und deshalb kürzer. Zusätzlich ist das Gehäuse des Geräts gewöhnlich metallisch und hat eine schnellere akustische Laufzeit als die Formation und das Bohrloch. Da die letzteren Ankünfte interessierende Parameterinformationen enthalten, wird die erstere als Störung oder "Geräusch" betrachtet. Diese direkte Komponente wird reduziert und/oder verzögert, indem eine Vielzahl von Techniken zur Anwendung gelangen. Die Komponente wird durch akustisch isolierende Sender und Empfänger von dem Gerätegehäuse aus so weit wie möglich reduziert. Die Ankunft dieser Komponente wird verzögert, vorzugsweise bis nach der Ankunft von Komponenten aus der Formation und aus dem Bohrloch, indem der effektive Laufweg durch Schneiden einer Reihe von abwechselnden Schlitzen in das metallische Gerätegehäuse zwischen den Sender- und Empfängeranordnungen vergrößert wird. Auf diesen Teil des Gerätegehäuses wird gewöhnlich als Isolationsunterabschnitt oder "Isolatorsub" Bezug genommen. Zusätzlich hat man bei der Verarbeitung von Vollwellenformdaten verschiedene mathematische Techniken eingesetzt, um die direkte Komponente der empfangenen Wellenform zu entfernen.

Zusätzlich zu dem Geräusch, das durch die direkte Übertragung der akustischen Energie durch das Standleitungsgerätgehäuse erzeugt wird, wird zusätzliches akustisches Geräusch erzeugt, wenn das Gerät längs der Bohrlochwand befördert wird. Auf dieses Geräusch wird gewöhnlich als "Straßengeräusch" Bezug genommen. Die nachteiligen Auswirkungen des Straßengeräusches werden minimiert, indem mechanische und mathematische Techniken verwendet werden. Der Stand der Technik lehrt die Verwendung vieler Arten von Rollmechanismusvorrichtungen, wodurch das Standleitungsgerät längs der Bohrlochwand "gerollt" anstatt "gezogen" wird, wodurch die Stärke des Straßengeräusches verringert wird. Da das Straßengeräusch im wesentlichen inkohärent ist, werden zusätzlich verschiedene mathematische Verfahren bei der Verarbeitung der Vollwellenformdaten verwendet, um die Einflüsse des Straßengeräusches im großen Ausmaß zu reduzieren.

Die wirtschaftlichen, technischen, betriebsmäßigen und sicherheitsmäßigen Vorteile des Messens von geophysikalischen Parametern sowie von Bohrhandhabungsparametern während des tatsächlichen Bohrens eines Bohrlochs wurden in den frühen 50-iger Jahren erkannt. Kommerzielles MWD wurde in den späten 70-iger und den früher 80-iger Jahren verfügbar. Zu diesen Messungen gehörten direktionale Informationen und eine begrenzte Anzahl von Hilfen der Formationsbewertungsart. Während des dazwischenliegenden Zeitraums wurden zusätzliche Sensoren und Vorrichtungen hinzugefügt. Die Hochentwicklung der Sensoren ist in vieler Hinsicht vergleichbar mit deren gegenüberstehenden Standleitungselementen trotzt der harten Bedingungen, die solche Sensoren bei ihrem Einsatz in der Bohrumgebung erfahren. Es ist wenigstens im Prinzip durchführbar, das Verfahren mit Mehrfachsensorkombinationen zu verwenden, die für Standleitungsgeräte entwickelt wurden, um neue und verbesserte Parametermessungen während des Bohrens zu erhalten. Außerdem ist es im Prinzip machbar, zusätzliche Sensoren, die auf das Bohren bezogene Parameter ansprechen, gleichzeitig mit den Sensoren der Formationsbewertungsbauweise zu verwenden.

Es war besonders schwierig, die akustische Standleitungstechnologie an MWD-Anwendungen anzupassen. Zusätzlich zu dem Straßengeräusch, das durch die Bohranordnung erzeugt wird, wenn sie an der Wand des Bohrlochs gezogen wird, gibt es eine zusätzliche Quelle für ein Geräusch, das von der Drehung des Bohrmeißels und des Bohrstrangs erzeugt wird. Außerdem kann die zum Trennen von Sendern und Empfängern verwendete Isolationsunterabschnitt-Schlitztechnik bei Standleitungsanwendungen für MWD-Einsätze nicht verwendet werden, da solche Schlitze die akustische MWD-Subgruppe mechanisch bis zum Ausfallpunkt schwächen würden.

Das US-Patent 5,780,784 für Robbins offenbart ein System zum Beseitigen des Gerätemodussignals aus einem empfangenen kombinierten Signal, welches sowohl die Gerätemoduskomponente als auch die Formationsmoduskomponente aufweist. Ein erster Empfänger empfängt ein Signal, das eine Kombination aus dem gewünschten Formationssignal und dem Gerätemodussignal ist. Es wird ein Referenzempfänger zum Empfang eines Signals verwendet, das hauptsächlich aus dem Gerätemodussignal besteht. Zum Vorhalten der Gerätemoduskomponente des von dem ersten Empfänger empfangenen Signals auf der Basis des Referenzsignals wird ein Vorhaltefilter verwendet, wobei dieses Vorhaltesignal von dem kombinierten Signal subtrahiert wird, das von dem ersten Empfänger empfangen wird.

Ein der adaptiven Vorhaltefiltrierung zugeordnetes Problem besteht darin, dass es gewöhnlich mehrere Zyklen (Übergangszeit) des Gerätemodussignals dauert, dass die Parameter des adaptiven Filters Werte erreichen, bei denen die Filtrierung wirksam wird. Das Problem wird verschärft, wenn das Signal nicht stationär ist, wie es beim akustischen Messen der Fall ist. Der nichtstationäre Zustand bedeutet, dass der Vorhalt des adaptiven Filters sich im Gleichlauf mit einem bewegenden Ziel befindet. Beim akustischen Messen ist der frühe Teil des Formationssignals von größter Bedeutung und diese Übergangszeit bedeutet, dass die Unterdrückung des Gerätemodus dahingehend relativ unwirksam sein kann, eine gute Abschätzung des Beginns des Formationssignals zu erreichen. Man möchte ein Verfahren zur Unterdrückung des Gerätemodussignals haben, das dahingehend effektiv ist, gute Abschätzungen des frühen Teils des Formationssignals zu erhalten. Die vorliegende Erfindung genügt dieser Anforderung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Unterdrücken des Gerätemodussignals in einer akustischen MWD-Anordnung bereit. Ein an dem Bohrstrang angebrachter Beschleunigungsmesser misst ein Signal, das von dem Gerätemodus dominiert wird. Dieses Bezugssignal wird dazu verwendet, eine Schätzung der Gerätemoduskomponente des Signals zu erhalten, das von einer Vielzahl von akustischen Zensoren beim akustischen MWD erhalten wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine akustische Quelle an dem Messgerät aktiviert, die sowohl einen Gerätemodus, der sich durch das Gehäuse des Geräts ausbreitet, als auch einen Formationsmodus erzeugt, der sich durch das Bohrlochfluid in die Formation, durch die Formation und zurück durch das Bohrloch in das Gerät fortpflanzt. Ein Hydrophon an dem Gerät erfasst ein Signal, das eine Kombination des Formationsmodussignals und des Gerätemodussignals ist. Ein Referenzbeschleuniger in der Nähe des Hydrophons misst ein Signal, das von dem Gerätemodus dominiert wird. Für die Dämpfung der Gerätemoduskomponente des von dem Hydrophon empfangenen Signals wird ein adaptiver Filter vorgehalten. Ein neues Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Vorhalt und die Verwendung des Filters in zeitumgekehrten Versionen der Signale des Beschleunigungsmessers und des Hydrophons erfolgen.

Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung basiert der Filtervorhalt auf der Ableitung aus der querspektralen Dichte der Referenz- und Hydrophonsignale einer sich auf die beiden Signale beziehenden Überführungsfunktion, der Modifizierung der Übertragungsfunktion, durch auf Null Stellen von Komponenten, bei denen die Spektralwerte der Übertragungsfunktion unter einem Schwellenwert liegen, und auf der Verwendung der modifizierten Übertragungsfunktion zum Entfernen der Gerätemoduskomponenten aus dem Hydrophonsignal.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Mehrfachsperrtilter vorgehalten basierend auf Frequenz-Subbändern, bei denen das Referenzsignal einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Mehrfach-Sperrfilter wird dann an die Hydrophonsignale angelegt.

Beispiele für die wichtigeren Merkmale der Erfindung werden somit ziemlich breit zusammengefasst, damit die ins Einzelne gehende folgende Beschreibung sich besser verstehen lässt und damit die Beiträge zum Stand der Technik gewürdigt werden können. Es gibt natürlich zusätzliche Merkmale der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden und die den Gegenstand der anhängenden Ansprüche bilden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Für ein detailliertes Verstehen der vorliegenden Erfindung sollte Bezug auf die folgende ins Einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung genommen werden, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gilt, in denen gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen und in denen:

1 eine schematische Darstellung eines Bohrsystems mit einem Bohrstrang zeigt, der ein akustisches Sensorsystem nach der vorliegenden Erfindung aufweist,

2 eine Funktionsblockdarstellung der hauptsächlichen im Bohrloch befindlichen Elemente des in 1 gezeigten Systems zeigt,

3a ein Ablaufdiagramm ist, das die breiten Schritte der Erfindung veranschaulicht,

4 ein Ablaufdiagramm ist, das in einer weiteren Einzelheit die Schritte des Filtervorhalts und -einsatzes in 3 veranschaulicht,

5A ein Kohärenzdiagramm von simulierten Hydrophondaten zeigt, die sowohl ein Gerätemodus- als auch ein Formationsmodussignal aufweisen,

5B ein Kohärenzdiagramm der Ergebnisse des Filterns der simulierten Hydrophondaten von 5A unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt,

6A ein Beispiel von unter Verwendung eines Hydrophons an dem Messgerät aufgezeichneten Daten ist,

6B die Ergebnisse des Filterns der Daten von 6A unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt, und

7 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung von Sub-Band-Filtern zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung von Messungen von akustischen Formationseigenschaften während des Bohrens eines Bohrlochs bereit. Das Bohrsystem hat einen Bohrstrang mit einer im Bohrloch befindlichen Baugruppe, zu der ein Bohrmeißel an seinem sohlenseitigen Ende und eine Vielzahl von Sensoren und MWD-Vorrichtungen einschließlich einem akustischen MWD-System gehören, das einen ersten Satz von akustischen Sensoren zum Bestimmen der Formationsschallgeschwindigkeit während des Bohrens des Bohrlochs aufweist. Ein im Bohrloch befindlicher Rechner und zugeordneter Speicher sind zur Berechnung von verschiedenen Bohrlochbetriebsparametern vorgesehen, um die Formation um die Bohrlochbaugruppe herum aufzuzeichnen, um gespeicherte Modelle und Daten als Ergebnis der berechneten Parameter zu aktualisieren und um den Bohroperator beim Navigieren des Bohrstrangs längs eines gewünschten Bohrlochprofils zu unterstützen.

Das System der Erfindung hat vorzugsweise auch Vorrichtungen zum Bestimmen des spezifischen Widerstands der Formation, der Gammastrahlenstärke der Formation, der Bohrstrangneigung und des Bohrstrangazimuts, der Radioaktivitätsporosität der Formation und der Formationsdichte. Der Bohrstrang kann weitere aus dem Stand der Technik bekannte MWD-Vorrichtungen enthalten, um Informationen über die Untertagegeologie, über Bohrlochbedingungen und über Spülmotorbetriebsparameter bereitzustellen, wie den Differenzdruck über dem Spülmotor, das Drehmoment und den Zustand der Lageranordnung. Ausgewählte Daten werden zwischen der im Bohrloch befindlichen Baugruppe und der an der Oberfläche befindlichen Rechenvorrichtung über ein Zweiwege-Telemetriesystem übertragen. Die an der Oberfläche befindliche Rechenvorrichtung überträgt Signale zur im Bohrloch befindlichen Baugruppe zur Steuerung bestimmter Operationen sowie auch zur Bearbeitung empfangener Daten gemäß der programmierten Instruktion, um die Bohrfunktionen zu verbessern.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bohrsystems 10 mit einer Bohrlochanordnung, die ein akustisches Sensorsystem und die Oberflächenvorrichtungen enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt hat das System 10 einen herkömmlichen Bohrturm 11, der auf einer Bohrbühne 12 errichtet ist, die einen Drehtisch 14 trägt, der von einen Hauptantrieb (nicht gezeigt) mit einer gewünschten Drehzahl gedreht wird. Von dem Drehtisch 14 erstreckt sich ein Bohrstrang 20 in das Bohrloch 26 nach unten, der einen Bohrrohrabschnitt 22 aufweist. Der am Bohrlochende des Bohrstrangs befestigte Bohrmeißel 50 zerkleinert die geologischen Formationen, wenn er sich dreht. Der Bohrstrang 20 ist mit einem Bohrhebewerk 30 über eine Mitnehmerstangenverbindung 21, einen Drehwirbel 28 und ein Seil 29 durch ein System von Scheiben 27 verbunden. Während des Bohrens arbeitet das Bohrhebewerk 30 so, dass das Gewicht vom Bohrmeißel und die Eindringgeschwindigkeit des Bohrstrangs 20 in das Bohrloch 26 gesteuert werden. Die Funktion des Bohrhebewerks aus dem Stand der Technik bekannt wird somit hier nicht im Einzelnen beschrieben.

Während des Bohrens wird ein geeignetes Bohrfluid (auf das gewöhnlich als "Spülschlamm" Bezug genommen wird) 31 von einem Schlammbecken 32 aus unter Druck auf den Bohrstrang 20 durch eine Spülpumpe 34 umlaufen gelassen. Das Bohrfluid 31 gelangt von der Spülpumpe 34 in den Bohrstrang 20 über einen Druckregler 26, eine Fluidleitung 38 und die Mitnehmerstangenverbindung 21. Das Bohrfluid wird an der Bohrlochsole 51 durch eine Öffnung in den Bohrmeißel 50 abgegeben. Das Bohrfluid zirkuliert im Bohrloch nach oben durch den Ringraum 27 zwischen dem Bohrstrang 20 und dem Bohrloch 26 und wird in das Schlammbecken 32 über eine Rückführleitung 35 abgegeben. Vorzugsweise sind verschiedene Sensoren (nicht gezeigt) in geeigneter Weise an der Oberfläche entsprechend bekannten Verfahren verteilt, um Informationen über verschiedene Bohrlochparameter zu liefern, beispielsweise den Fluiddurchsatz, das Gewicht am Meißel, die Hakenlast usw.

Eine über Tage befindliche Steuereinheit 40 empfängt Signale von den im Bohrloch befindlichen Sensoren und Vorrichtungen über einen Sensor 43, der in der Fluidleitung 38 angeordnet ist, und verarbeitet solche Signale entsprechend programmierten Instruktionen, die von der über Tage befindlichen Steuereinheit geliefert werden. Die über Tage befindliche Steuereinheit zeigt gewünschte Bohrparameter und andere Informationen an einer/einem Anzeige/Monitor 42 an, wobei die Information von einer Bedienungsperson zur Steuerung der Bohrfunktionen verwendet wird. Die über Tage befindliche Steuereinheit 40 enthält einen Rechner, einen Speicher zum Speichern von Daten, ein Datenaufzeichnungsgerät und andere Peripheriegeräte. Die über Tag befindliche Steuereinheit 40 enthält auch Modelle und Prozessdaten gemäß der programmierten Instruktionen und spricht auf Benutzerbefehle an, die über geeignete Einrichtungen, wie eine Tastatur, eingegeben werden. Die Steuereinheit 40 ist vorzugsweise so ausgelegt ist, dass sie Alarme 44 aktiviert, wenn bestimmte unsichere oder unerwünschte Betriebsbedingungen auftreten.

Ein Bohrmotor oder Spülmotor 55, der mit dem Bohrmeißel 50 über eine Antriebswelle (nicht gezeigt) gekoppelt ist, die in der Lageranordnung 57 sitzt, dreht den Bohrmeißel 50, wenn das Bohrfluid 31 durch den Kühlmotor 55 unter Druck hindurchgeführt wird. Die Lageranordnung 57 stützt die Radial- und Axialkräfte des Bohrmeißels, den Abwärtsdruck des Bohrmotors und die reaktive Aufwärtsbelastung von dem auf den Meißel aufgebrachten Gewicht ab. Ein mit der Lageranordnung 57 gekoppelter Stabilisator 58 wirkt als Zentriereinrichtung für den untersten Abschnitt der Spülmotoranordnung.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung ist die im Bohrloch befindliche Baugruppe 59 (auf die auch als Bohrlochsohlenanordnung oder "BHA" Bezug genommen wird), die die verschiedenen Sensoren und MWD-Vorrichtungen enthält, um Informationen über die Formations- und Bohrlochbohrparameter sowie den Spülmotor bereitzustellen, zwischen dem Bohrmeißel und dem Bohrrohr 22 eingekoppelt. Die im Bohrloch befindliche Anordnung 59 ist vorzugsweise in ihrem Aufbau modular, d.h. die verschiedenen Vorrichtungen sind Sektionen, die miteinander so verbunden sind, dass die einzelnen Sektionen gewünschtenfalls ausgetauscht werden können.

Gemäß 1 hat die BHA vorzugsweise auch Sensoren und Vorrichtungen zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Sensoren. Zu solchen Vorrichtungen gehört eine Vorrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands der Formation in der Nähe und/oder vor dem Bohrmeißel, eine Gammastrahlenvorrichtung zum Messen der Gammastrahlenstärke der Formation sowie Vorrichtungen zum Bestimmen der Neigung und des Azimuts des Bohrstrangs. Die Vorrichtung 64 zum Messen des spezifischen Widerstands der Formation ist vorzugsweise über der unteren Ingangsetz-Unterbaugruppe 62, die Signale bereitstellt, angekuppelt, woraus der spezifische Widerstand der Formation in der Nähe oder vor dem Baumeißel 50 bestimmt wird. Eine Vorrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands ist in dem US-Patent 5,001,675 beschrieben, das auf die Zessionarin übertragen ist und das hier durch die Referenz eingeschlossen ist. Dieses Patent beschreibt eine Vorrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands durch Doppelfortpflanzung ("DPR") mit einem oder mehreren Paaren von Sendeantennen 66a und 66b, die im Abstand von einem oder mehreren Paaren von Empfangantennen 68a und 68b angeordnet sind. Es werden magnetische Dipole verwendet, die in dem Mittelfrequenz- und niedrigerem Hochfrequenzspektrum arbeiten. In Betrieb werden die gesendeten elektromagnetischen Wellen gestört, wenn sie sich durch die Formation fortpflanzen, die die Vorrichtung 64 zur Messung des spezifischen Widertands umgibt. Die Empfangsantennen 68a und 68b erfassen die gestörten Wellen. Der spezifische Widerstand der Formation wird aus der Phase und Amplitude der erfassten Signale abgeleitet. Die erfassten Signale werden von einer im Bohrloch befindlichen Schaltung bearbeitet, die vorzugsweise in einem Gehäuse 70 über dem Spülmotor 55 angeordnet ist, und an die über Tage befindliche Steuereinheit 40 unter Verwendung eines geeignete Telemetriesystems 72 übertragen.

Der Neigungsmesser 74 und die Gammastrahlenvorrichtung 76 sind in geeigneter Weise längs der Widerstandsmessvorrichtung 64 angeordnet, um entsprechend die Neigung des Abschnitts des Bohrstrangs in der Nähe des Bohrmeißels 50 und die Gammastrahlenstärke der Formation zu bestimmen. Für die erfindungsgemäßen Zwecke kann jedoch irgendein geeigneter Neigungsmesser oder irgendeine geeignete Gammastrahlenvorrichtung verwendet werden. Zusätzlich kann eine Azimutvorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise ein Magnetometer oder eine Gyroskopvorrichtung, zum Bestimmen des Bohrstrangazimuts verwendet werden. Solche Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und werden deshalb hier im Einzelnen nicht beschrieben. Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung überträgt der Spülmotor 55 Leistung auf den Bohrmeißel 50 über ein oder mehrere Hohlwellen, die durch die Widerstandsmessvorrichtung 64 hindurchgehen. Die Hohlwelle ermöglicht es, dass das Bohrfluid vom Spülmotor 55 zum Bohrmeißel 50 gelangt. Bei einer anderen Ausführungsform des Bohrstrangs 20 kann der Spülmotor 55 unter der Widerstandsmessvorrichtung 64 oder irgendeiner anderen geeigneten Stelle eingekoppelt sein.

2 ist eine schematische Darstellung einer akustischen Fühlvorrichtung, die an irgendeiner geeigneten Stelle in der im Bohrloch befindlichen Baugruppe angeordnet werden kann. Gezeigt ist ein Bohrloch 55 mit einer Erdformation 100 mit dem Gehäuse 106 der akustischen Baugruppe. Ein Sender 104 an dem Gehäuse 106 der akustischen Baugruppe erzeugt Schallsignale, die durch den Ring 102 zwischen dem Gehäuse 106 und der Bohrlochwand 55 laufen, wobei sie den mit 120 angezeigten Weg einnehmen, und zum Gehäuse zurücklaufen, wo sie von Empfängern 110 erfasst werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sender 104 als so genannter Monopol-Sender ausgelegt, der primär Druckwellen emittiert. In einem solchen Fall sind die Empfänger 110 vorzugsweise Hydrophone. Durch Analyse der von den Empfängern empfangenen Signale, die die akustische Energie anzeigen, die sich längs des Wegs 120 bewegt hat, können Informationen über die Kompressionsgeschwindigkeit und andere Eigenschaften der Formation 100 erhalten werden. An dem Gerätegehäuse ist auch ein Referenzsensor 110, vorzugsweise ein Beschleunigungsmesser angeordnet, der hauptsächlich auf das Gerätemodussignal anspricht. Der Beschleunigungsmesser kann für die radiale Bewegung oder für eine Kombination aus radialer und axialer Bewegung empfindlich sein. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Referenzsensor in der Nähe eines jeden der Hydrophone angeordnet.

Um die Darstellung zu vereinfachen, sind in 2 der Weg des Stroms der Fluide durch die Bohranordnung zum Bohrmeißel nicht gezeigt. Gewöhnlich ist die akustische Baugruppe so angeordnet, dass der Bohrmeißel (50 in 1) sich auf der Seite des Senders befindet, die von den Empfängern abgelegen ist.

In 2 ist auch ein Weg 122 gezeigt, der den Schallsignalen entspricht, die durch das Gehäuse 160 der akustischen Baugruppe hindurchgehen. Diese so genannten "Gerätemodus"-Signale werden von dem Sender 104 erzeugt. Zusätzlich gehören zu den Gerätem1odus-Signalen auch Signale, die von dem Bohrmeißel erzeugt werden, wenn er sich dreht, wie andere Signale, die von der Biegung des Bohrstrangs hervorgerufen werden. Die Signale, die sich durch die Formation längs des Strahlenwegs 120 fortpflanzen, werden üblicherweise als Formationssignale bezeichnet. Der Sender kann ein Monopolsender sein, beispielsweise ein Signalgeber, der einen Druckimpuls bei Erregung erzeugt, oder es kann ein Dipol- oder Quadrupol-Sender sein. Solche Dipol- und Quadrupol-Sender sind dem Fachmann bekannt und werden nicht weiter erörtert. Bei Verwendung eines Dipol- oder Quadrupol-Senders genügt ein einziger Beschleunigungsmesser zur Verwendung als Referenzsensor. Bevorzugt wird jedoch, dass der Referenzsensor durch die Polsignale und Quadrupolsignale ausgelegt ist und angepasste Paare von Beschleunigungsmessern oder vier Beschleunigungsmesser aufweist, die am Umfang um das Gerät (nicht gezeigt) herum angeordnet sind. Solche Dipol- und Quadrupol-Sender sind in der anhängigen US-Patentanmeldung Ser. No. 09/590,906 offenbart, deren Inhalt voll durch Referenz eingeschlossen wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Teil der im Bohrloch befindlichen Baugruppe mit der akustischen Fühlvorrichtung in einen Wasserbehälter abgesenkt und die Quelle 104 aktiviert. In diesem Fall gibt es kein Formationssignal, so dass der Referenzsensor und die Empfänger 110 auf das Gerätemodus-Signal ansprechen. Bezeichnet man mit A(t) das Signal, das von dem Referenzsensor 112 empfangen wird, und mit Hi(t) das Signal, das von dem i-ten-Empfänger 110 empfangen wird, kann ein Filter Tah,i(t) bezogen auf das Referenzsensorsignal für das i-te-Empfängersignal definiert werden zu Hi(t) = A(t)*Tah,i(t)(1) wobei * ein Faltungsoperator ist. Gleicherweise gilt in dem Frequenzbereich Hi(&ohgr;) = A(&ohgr;).Tah,i(&ohgr;)(2)

Die auf diese Weise erhaltene Übertragungsfunktion kann für die Filter verwendet werden, die zur Verarbeitung der Signale, wie nachstehend beschrieben, eingesetzt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Filter als digitale Filter ausgeführt. Die Ausführung kann entweder die Form von Finite-Impuls-Ansprechungen (FIR) oder Infinite-Impuls-Ansprechungen (IIR) haben, wobei diese Ausdrücke für den Fachmann verständlich sind. Der Vorhalt der Filter wird in der Beschreibung nachstehend angegeben.

Wenn der Filter Tah,i(t) bestimmt worden ist, kann das Messgerät im Bohrloch verwendet werden. Unter Bohrlochbedingungen besteht das von dem i-ten Empfänger empfangene Signal sowohl aus Formations- als auch Gerätemodussignalen. Eine Schätzung des Formationsmodussignals unter diesen Bedingungen lässt sich erhalten zu H^i(t) = Hi(t) – Tah,i(t)*A(t)(3) wobei * ein Faltungsoperator ist, oder äquivalent im Frequenzbereich zu H^i(&ohgr;) = Hi(&ohgr;) – Tah,i(&ohgr;).A(&ohgr;)(4)

Ein solches Verfahren wurde durch Robbins vorgeschlagen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Lehre von Robbins dadurch, wie der Filter vorgehalten ist. Dies wird nachstehend unter Bezug auf die 3 und 4 erörtert. Wie von Robbins angemerkt, ist jedoch ein fester Wert von Tah,i(t) nicht vollständig zufriedenstellend: Der Bohrlochdruck, die -temperatur und andere Faktoren verursachen graduelle Änderungen bei der Übertragung von Gerätemodussignalen.

Dementsprechend ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Filter adaptiv vorgehalten, während das Gerät sich im Bohrloch befindet. Ein Hauptunterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und den Lehren von Robbins besteht jedoch darin, dass bei der vorliegenden Erfindung der Filter aus dem zeitumgekehrten Gerätemodus- und Formationsmodussignalen vorgehalten wird. Dies vermeidet die Probleme, wie sie bei einer herkömmlichen Vorhaltefiltrierung mit einer Übergangsperiode in dem Filtervorhalt auftreten, währenddessen der vorgehaltene Wert der Gerätemodus-Komponente des Hydrophonsignals merklich falsch sein kann. Vom praktischen Standpunkt bedeutet das Vorhalten und Anwenden des Filters auf umgekehrte Zeitsignale, dass der Filter einen stabilen Wert nahe dem Teil des Formationsmodussignals erreicht hat, der von größtem Interesse ist, nämlich nahe der ersten Ankunft des Formationsmodussignals.

Das bevorzugte Verfahren ist schematisch in 3 dargestellt. Der Prozess beginnt mit den aufgezeichneten Signalen, Hydrophonsignalen und Referenzbeschleunigungsmesser-Signalen (H(t) und A(t) -200-. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird das Verfahren unter Bezug auf ein einzelnes Hydrophon und einem zugeordneten Beschleunigungsmesser erörtert, obwohl in der tatsächlichen Praxis eine Vielzahl von Hydrophonen und Beschleunigungsmessern vorhanden sein können. Die Signale werden zeitumgekehrt -202-. Aus Zweckmäßigkeitsgründen können die zeitumgekehrten Signale durch H(&tgr;) und A(&tgr;) bezeichnet werden. Typischerweise werden 5 bis 10 Daten – ms bei der Verarbeitung verwendet.

Als nächstes wird ein Anfangsfenster gewählt, das eine Länge hat, die viel kürzer ist als die aufgezeichnete Länge der Daten und auf die zeitumgekehrten Signale des Beschleunigungsmessers und des Hydrophons wird eine Gewichtung nach Hanning angewendet. Die Gewichtung nach Hanning wird bevorzugt, obwohl andere Arten von Gewichtungen ebenfalls angewendet werden können, die eine Form haben, die der Glockenform der Hanning Gewichtung ähnlich ist. Die Länge des Anfangsfensters ist üblicherweise 0,2 ms, während für dieses Fenster ein Filter, wie nachstehend beschrieben, vorgehalten wird -206-. Der Filter wird angewendet -212- auf die Beschleunigungsmesser- und Hydrophonsignale, wie nachstehend beschrieben und ein partielles Ausgangsspursegment -210- wird gespart. Es erfolgt eine Prüfung, um zu sehen, ob alle Fenster bearbeitet worden sind -212- und, wenn dies nicht der Fall ist, wird das nächste Datenfenster (noch in umgekehrter Zeit) gewählt -215- und die Verarbeitung beginnt erneut bei -204-. Es werden bei der bevorzugten Ausführungsform aufeinanderfolgende Fenster in einer 50%-Überlappung gewählt. Wenn alle Fenster abgearbeitet worden sind, werden die gesparten partiellen Ausgänge aus -210- kombiniert -214-, um ein einziges gefiltertes Ausgangssignal zu erzeugen, das für das Formationsmodussignal in umgekehrter Zeit steht. Der Prozess des Kombinierens bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Mittelung der partiellen Ausgangssignale aus den aufeinanderfolgenden Fenstern über ihrem Überlappungsbereich. Schließlich wird das gefilterte Ausgangssignal umgekehrt -216- um eine Abschätzung des Formationsmodussignals zu erzeugen.

Die folgenden Schritte werden in dem Filtervorhalt und der Filteranwendung 206, 208 ausgeführt durch das folgende Fließdiagramm von 4 veranschaulicht.

  • 1. Erforderlichenfalls wird eine Zeitverschiebung -250- an den zeitumgekehrten Signalen H(&tgr;) und A(&tgr;) vorgenommen. Diese Zeitverschiebung ist ein üblicher Wert, der auf alle Fenster angeordnet und durch eine Querkorrelation der Hydrophon- und Beschleunigungsmesser-Signale abgeleitet werden kann.
  • 2. Es sollen die spektralen Leistungsdichten Phh(&ohgr;) und Paa(&ohgr;) -252- bestimmt werden zu Phh(&ohgr;) = *F{H(&tgr;)}*2 und Paa(&ohgr;) = *F{A(&tgr;)}*2 wobei 2 einen Absolutwert und F{.} die Fourier-Transformation bezeichnet.
  • 3. Es soll die spektrale Querdichte Pah(&ohgr;) -254- bestimmt werden zu Pah(&ohgr;) = F{A(&tgr;)}F{H(&tgr;)}*, wobei * das Zeichen konjugiert komplex bezeichnet.
  • 4. Es soll die komplexe Transferfunktion Tah und die Kohärenz Cah -256- zwischen A und H berechnet werden zu Tah = Pah/Phh' und Cah = 1(Pah)12/Phh ≅ Paa)
  • 5. Es sollen die Transferfunktions-Komponenten genullt werden -258-, was einem niedrigen Wert (unter einer vorgegebenen Schwelle) entspricht, um eine neue Übertragungsfunktion TNah für die Verwendung für die Geräuschreduzierung zu erhalten.
  • 6. Es soll ein "gereinigtes Signal" -260- in dem Frequenzbereich berechnet werden: HN(&ohgr;) zu HN(&ohgr;) = F{H(&tgr;)} – TNahF{A(&tgr;)} Der zweite Term auf der rechten Seite ist ein Vorhaltewert der zeitumgekehrten Gerätemodus-Komponenten des zeitumgekehrten Hydrophonsignals.
  • 7. Es soll das gereinigte Signal invers zurück zu dem (Umkehr-) Zeitbereich transformiert werden -262- HN(&tgr;) = F–1{HN(&ohgr;)} wobei F–1 die inverse Fourier-Transformation ist.

Die oben beschriebenen Prozesse können durch einen im Bohrloch befindlichen Rechner (nicht gezeigt) ausgeführt werden, der an der BHA an irgendeiner geeigneten Stelle angeordnet ist. Alternativ können die von dem Beschleunigungsmesser und dem Hydrophon aufgezeichneten Signale in einem Speicher im Bohrloch gespeichert und danach von einem über Tage befindlichen Rechner bearbeitet werden.

Ein Filter, wie er vorstehend abgeleitet ist, kann auch zur Ableitung einer Übertragungsfunktion zwischen dem Referenzsensor und dem Hydrophonsensor verwendet werden, wobei das Gerät in einem Wasserbehälter, wie oben erörtert, angeordnet ist. Dies kann ein spezieller Einsatz sein, wenn das Signal nicht stationär ist.

5A und 5B sind die Ergebnisse der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf simulierte Daten gezeigt. 5A zeigt die Daten, die durch eine Finite-Element-Simulation an dem Gerät erhalten werden, das in einem Bohrloch in einer Formation befördert wird. Die Daten entsprechen einem Monopol-Sender und haben die Form eines Ähnlichkeitsdiagramms. Die Abszisse 301 ist bei beiden 5A und 5B die Langsamkeit in Mikrosekunden pro Fuß (s/ft), während die Ordinate 303 die Ankunftszeit in Millisekunden (ms) angibt.

Das Ähnlichkeitsdiagramm von 5A wird von der Gerätemodusankunft dominiert, die insgesamt durch den Pfeil 311 angezeigt ist, während der durch 313 angezeigte Formationsmodus kaum unterscheidbar ist. Nach Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf die Gerätemodus- und Formationsmodussignale (nicht gezeigt) erhält man das Ähnlichkeitsdiagramm von 5B. Die Gerätemodusankunft, gezeigt durch den Pfeil 311' ist stark bezüglich der Gerätemodusankunft 311 in 5A gedämpft. Demzufolge ist die gefilterte Formationsmodusankunft 313' deutlich identifizierbar und kann für eine zusätzliche Verarbeitung unter Verwendung bekannter Verfahren benutzt werden, um Informationen über die Formationsparameter zu erhalten.

In 6A und 6B sind die Ergebnisse der Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf dem Messgerät in einem Bohrloch aufgezeichnete Daten. Die Daten entsprechen einer Dipolquelle. 6A zeigt die tatsächlichen Daten mit einem Hydrophon an dem Gerät, wobei die Abszisse 401 die Zeit (insgesamt sind 5 ms Daten gezeigt) und die Ordinate 403 die Amplitude in willkürlichen Einheiten gibt. Das aufgezeichnete Signal wird von einer Ankunft 409 beherrscht, die als Gerätemodussignal interpretiert wird. Das Ergebnis des Filterns des Hydrophonsignals unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist in 6B gezeigt. Wie vorher ist die Abszisse 401 die Zeit, während die Ordinate 403 die Amplitude des Signals ist. Zu vermerken ist, dass der Maßstab der Anzeige in 6B ∀ 6000 ist, während der Maßstab in der Anzeige von 6A ∀ 104, d.h. der Signalpegel in 6B ist kleiner als der Signalpegel in 6A. Dies beruht auf der Dämpfung des Gerätemodussignals, als dessen Folge das Formationssignal 411 deutlich interpretierbar ist und für die weitere Verarbeitung mit bekannten Verfahren verwendet werden kann.

In 7 wird eine alternative Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie oben beschrieben erhält man ein Referenzsignal und ein Hydrophonsignal. Diese Signale werden Fourier-transformiert, um spektrale Leistungsdichten zu erhalten, wie sie in 7 gezeigt sind, wobei 505 das Spektrum des Referenzsignals und 507 das Spektrum des Hydrophonsignals ist. Die Abszisse 501 ist die Frequenz, die Ordinate 503 ist die spektrale Leistungsdichte. Es ist ein Schwellenwert 510 spezifiziert und es werden Frequenz-Subbänder 509a, 509b bestimmt, bei denen das Spektrum des Referenzsignals den Schwellenwert überschreitet. In 7 sind zur Veranschaulichung nur zwei Subbänder gezeigt, obwohl in Wirklichkeit mehrere solcher Subbänder vorhanden sein können. Es wird dann auf die Hydrophonsignale ein Sperrfilter angewendet, der diese Subbänder zurückweist.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf spezielle Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung. Es ist jedoch für den Fachmann offensichtlich, dass viele Modifizierungen und Änderungen für die vorstehend angegebenen Ausgestaltungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verfassen, der nur durch die Wirkung der beiliegenden Ansprüche begrenzt ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Unterdrückung von akustischen Gerätemodussignalen in einem Messgerät, das in ein Bohrloch (26) in der Formation (100) eingebracht ist, wobei das Verfahren umfasst:

    (a) Aktivierung eines akustischen Senders (104) an einem Gehäuse des Messgeräts und Erregung eines Formationsmodussignals in der Formation (100) und eines Gerätemodussignals in dem Gehäuse (106) des Messgeräts,

    (b) Messen eines ersten Signals, das hauptsächlich aus dem Gerätemodussignal besteht, wobei ein erster (Referenz-) Sensor (112) an dem Gehäuse (109) des Geräts verwendet wird,

    (c) Messen eines zweiten Signals, das das Gerätemodussignal und das Formationsmodussignalumfasst, wobei ein zweiter Sensor (Empfänger) (110) an dem Gehäuse (106) des Geräts verwendet wird, und

    das Verfahren gekennzeichnet ist durch

    (d) Zeitumkehrung des ersten und zweiten Signals, wodurch zeitumgekehrte erste und zweite Signale erhalten werden,

    (e) Bestimmen einer Übertragungsfunktion zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen,

    (f) Bestimmen einer Kohärenz zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen,

    (g) Erhalten eines gefilterten Signals, das hauptsächlich das Formationsmodussignal anzeigt, aus den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen, der Übertragungsfunktion und der Kohärenz.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der akustische Sender (104) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus (i) einem Monopolsender, (ii) einem Dipolsender, und (iii) einem Quadrupolsender besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Referenzsensor (112) einen Beschleunigungsmesser aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Referenzsensor (112) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus (i) einem Beschleunigungsmesser, (ii) einem Paar von Beschleunigungsmessern und (iii) vier Beschleunigungsmessern besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der zweite Sensor (110) ein Hydrophon ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhalten des gefilterten Signals außerdem das Ableiten (i) der spektralen Leistungsdichte der zeitumgekehrten ersten und zweiten Signale und (ii) eine Kohärenz zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Erhalten des gefilterten Signals außerdem das Bestimmen nullender Komponenten der Übertragungsfunktion, die Werte haben, die unterhalb einer bestimmten Schwelle liegen, und das Erhalten einer modifizierten Übertragungsfunktion umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Erhalten des gefilterten Signals außerdem das Anwenden der modifizierten Übertragungsfunktion auf das zeitumgekehrte Referenzsignal umfasst, wodurch ein vorherbestimmtes zeitumgekehrtes Gerätemoduskomponentensignal erhalten wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das außerdem das Subtrahieren des gehaltenen zeitumgekehrten Gerätemoduskomponentensignals von dem zeitumgekehrten zweiten Signalumfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhalten des gefilterten Signals außerdem das Auswählen einer Vielzahl von Zeitfenstern der zeitumgekehrten ersten und zweiten Signale umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl von Zeitfenstern überlappende Hanning-Fenster sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Erhalten des gefilterten Signals außerdem die Ableitung eines partiellen gefilterten Ausgangs für jedes der Vielzahl von Fenstern und das Kombinieren der Vielzahl von partiellen gefilterten Ausgängen umfasst.
  13. Messgerät (59) für eine Messung während des Bohrens (MWD), das in ein Bohrloch (26) in einer Formation (100) eingebracht ist, um eine Information über die Formation (100) zu erhalten, mit

    (a) einem akustischen Sender (104) an einem Gehäuse des Messgeräts zur Erregung eines Formationsmodussignals in der Formation und eines Gerätemodussignals in dem Gehäuse (106) des Messgeräts,

    (b) einem ersten (Referenz-) Sensor (112) an dem Gehäuse (106) des Geräts zur Messung eines ersten Signals, das hauptsächlich aus dem Gerätemodussignal besteht,

    (c) einem zweiten Sensor (110) an dem Gehäuse des Geräts zur Messung eines zweiten Signals, das aus dem Gerätemodussignal und dem Formationsmodussignal besteht,

    gekennzeichnet durch,

    (d) einen Prozessor für

    (A) Zeitumkehren des ersten und zweiten Signals,

    (B) Bestimmen einer Übertragungsfunktion zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen,

    (C) Bestimmen einer Kohärenz zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen, und

    (D) Erhalten eines gefilterten Signals, in dem ein Gerätemodus unterdrückt wurde, wobei das gefilterte Signal hauptsächlich das Formationsmodussignal anzeigt.
  14. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der akustische Sender (104) ein Monopolsender ist.
  15. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der Referenzsensor (112) ein Beschleunigungsmesser ist.
  16. MWD-Messgerät nach Anspruch 15, bei dem der Beschleunigungsmesser auf (i) eine radiale Bewegung oder (ii) eine Kombination einer radialen und axialen Bewegung empfindlich ist.
  17. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der zweite Sensor (110) ein Hydrophon ist.
  18. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der Rechner außerdem (i) eine spektrale Leistungsdichte der zeitumgekehrten ersten und zweiten Signale, und (ii) eine Kohärenz zwischen den zeitumgekehrten ersten und zweiten Signalen ableitet.
  19. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der Prozessor außerdem Komponenten der Übertragungsfunktion nullt, die Werte unterhalb einer bestimmten Schwelle haben, und eine modifizierte Übertragungsfunktion erhält.
  20. MWD-Messgerät nach Anspruch 13, bei dem der Prozessor außerdem eine Vielzahl von überlappenden Hanning-Fenstern anwendet, einen partiellen gefilterten Ausgang für jedes der Hanning-Fenster bestimmt, und die partiellen gefilterten Ausgänge kombiniert.
  21. Verfahren zur Unterdrückung von akustischen Gerätemodussignalen und zur Erhaltung einer Information über eine Formation, wobei ein Messgerät verwendet wird, das in ein Bohrloch (26) in der Formation (100) eingebracht ist, und das Verfahren umfasst:

    (a) Aktivieren eines akustischen Sensors (104) an einem Gehäuse (106) des Messgeräts und Erregen eines Formationsmodussignals in der Formation (100) und eines Gerätemodussignals in dem Gehäuse (106) des Messgeräts,

    (b) Messen eines ersten Signals, das hauptsächlich aus dem Gerätemodussignal besteht, wobei ein erster (Referenz-) Sensor (112) an dem Gehäuse (106) des Geräts verwendet wird,

    (c) Messen eines zweiten Signals, das das Gerätemodussignal und das Formationsmodussignal umfasst, wobei ein zweiter Sensor (Empfänger) 110 an dem Gehäuse (106) des Geräts verwendet wird, und

    das Verfahren gekennzeichnet ist durch

    (d) Erhalten einer spektralen Leistungsdichte (PSD) des ersten Signals und Identifizieren wenigstens eines Sub-Bandes, in dem die PSD einen vorherbestimmten Schwellwert überschreitet,

    (e) Vorhalten eines Filters, der im Wesentlichen alle Komponenten von Signalen innerhalb des wenigstens einen Sub-Bandes zurückweist,

    (f) Anwenden des Vorhaltfilters auf das zweite Signal, und

    (g) Erhalten eines gefilterten zweiten Signals, das das Formationsmodussignal anzeigt.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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