Title:
Verbesserte Impulserzeugung zur Untertagevermessung
Kind Code:
T5


Abstract:

Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet Bestimmen einer Frequenzantwort eines abgestimmten Impulses zur Übertragung von einem Übertragungselement. Eine passende Frequenzhüllkurve, die einer Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort entspricht, kann bestimmt werden. Ein Zeitbereichssignal, das der passenden Frequenzhüllkurve entspricht, kann bestimmt werden. Eine Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entspricht, kann bestimmt werden. Ein Analogausgang an einem Schaltverstärker, der der Reihe digitaler Impulse entspricht, kann erzeugt werden. Ein Übertragungselement kann mit dem Analogausgang erregt werden.




Inventors:
Mandal, Batakrishna, Calif. (Missouri City, US)
Wiecek, Boguslaw, Tex. (Kingwood, US)
Chen, Zheng, Tex. (Katy, US)
Li, Peng, Tex. (Houston, US)
Application Number:
DE112016000973T
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
04/28/2016
Assignee:
Halliburton Energy Services, Inc. (Tex., Houston, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Fleuchaus & Gallo Partnerschaft mbB, 81369, München, DE
Claims:
1. Verfahren, umfassend:
Bestimmen einer Frequenzantwort eines abgestimmten Impulses zur Übertragung von einem Übertragungselement;
Bestimmen einer passenden Frequenzhüllkurve, die einer Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort entspricht;
Bestimmen eines Zeitbereichssignals, das der passenden Frequenzhüllkurve entspricht;
Bestimmen einer Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entspricht;
Erzeugen eines Analogausgangs an einem Schaltverstärker, der der Reihe digitaler Impulse entspricht; und
Erregen eines Übertragungselements mit dem Analogausgang.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entspricht, Annähern einer Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Filtern des Schaltverstärkerausgangs, um unerwünschte Frequenzen im Schaltverstärkerausgang zu unterdrücken.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Filtern des Schaltverstärkerausgangs Programmieren eines Filterbands umfasst, um unerwünschte Frequenzen im Schaltverstärkerausgang zu unterdrücken.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erregen des Übertragungselements mit dem gefilterten Analogausgang Erregen des Übertragungselements eines Untertagewerkzeugs umfasst, das in einem unterirdischen Vorgang in einem Bohrloch angeordnet wird

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Bestimmen des abgestimmten Impulses zur Übertragung am Untertagewerkzeug.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens einer der Schritte des Bestimmens der Frequenzantwort des abgestimmten Impulses zur Übertragung durch das Übertragungselement; Bestimmens der passenden Frequenzhüllkurve, die der Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort entspricht; und Bestimmens des Zeitbereichssignals, das der passenden Frequenzhüllkurve entspricht, an einem Prozessor des Untertagewerkzeugs ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Bestimmens der Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entsprechen, an einem feldprogrammierbaren Gate-Array ausgeführt wird, das an den Prozessor gekoppelt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erregen des Übertragungselements mit dem gefilterten Analogausgang Übertragen des gefilterten Schaltverstärkerausgangs durch einen Wandler umfasst, der an das Übertragungselement gekoppelt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Übertragungselement einen Messwandler umfasst.

11. Bohrlochwerkzeug, umfassend:
ein Übertragungselement;
einen Filter, der an das Übertragungselement gekoppelt ist;
einen Schaltverstärker, der an den Filter gekoppelt ist; und
ein digitales Steuersystem, das an den Schaltverstärker gekoppelt ist, wobei das digitale Steuersystem konfiguriert ist zum
Bestimmen einer Reihe digitaler Impulse mit einer Frequenzantwort, die der Frequenzantwort eines abgestimmten Impulses angenähert ist, der von dem Übertragungselement übertragen werden soll; und
Ausgeben der Reihe digitaler Impulse an den Schaltverstärker.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, wobei der Filter unerwünschte Frequenzen im Ausgang des Schaltverstärkers unterdrückt.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, wobei der
Filter ein programmierbares Filterband umfasst; und
das digitale Steuersystem dazu konfiguriert ist, das Filterband zu verändern, um unerwünschte Frequenzen im Ausgang des Schaltverstärkers zu unterdrücken.

14. Werkzeug nach Anspruch 12, wobei der gefilterte Ausgang des Schaltverstärkers das Übertragungselement erregt.

15. Werkzeug nach Anspruch 11, wobei das digitale Steuersystem ferner dazu konfiguriert, den abgestimmten Impuls zur Übertragung am Untertagewerkzeug zu bestimmen.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, wobei das digitale Steuersystem dazu konfiguriert ist, den abgestimmten Impuls zur Übertragung durch wenigstens eins von Berechnen des abgestimmten Impulses zur Übertragung und Empfangen des abgestimmten Impulses zur Übertragung zu bestimmen.

17. Werkzeug nach Anspruch 11, wobei das digitale Steuersystem wenigstens einen Prozessor umfasst, der an ein feldprogrammierbares Gate-Array gekoppelt ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 17, wobei das feldprogrammierbare Gate-Array eine Reihe digitaler Impulse an den Schaltverstärker ausgibt.

19. Werkzeug nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Wandler, der zwischen den Filter und das Übertragungselement gekoppelt ist.

20. Werkzeug nach Anspruch 11, wobei das Übertragungselement einen Messwandler umfasst.

Description:

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Bohrlochbohr- und -komplettierungsvorgänge und insbesondere verbesserte Impulserzeugung zur Untertagevermessung.

Kohlenwasserstoffe wie Öl und Gas werden allgemein aus unterirdischen Formationen erlangt, die sich an Land oder im Meer befinden können. Die Entwicklung unterirdischer Einsätze und die Prozesse beim Entnehmen von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation sind komplex. In der Regel involvieren unterirdische Einsätze eine Anzahl verschiedener Schritte, beispielsweise das Bohren eines Bohrlochs an einem gewünschten Bohrlochstandort, Behandeln des Bohrlochs, um die Förderung von Kohlenwasserstoffen zu optimieren, und Durchführen der notwendigen Schritte, um die Kohlenwasserstoffe aus der unterirdischen Formation zu fördern und zu verarbeiten.

Bohrlochbohr- und -komplettierungsvorgänge verlangen Informationen zu Untertageeigenschaften, um Entscheidungsfindungsprozesse zu unterstützen. Es werden zahlreiche Messtechniken verwendet, darunter Vermessung während des Bohrens (logging while drilling, LWD), Messen während des Bohrens (measuring while drilling, MWD) und Wireline-Vermessung. Eine beispielhafte Vermessungstechnik verwendet Hochleistungsimpulserregungen von und Echo-/Reflexionserfassungen an einem Untertagewerkzeug, um Bohrloch- und Lagerstätteninformationen zu erlangen. Diese Erregungen können jedoch aufgrund von Platz- und Leistungsbeschränkungen typischer Untertagevermessungswerkzeuge schwierig sein. Die Leistungsbeschränkungen können sich verschärfen, wenn stark dämpfende Fluide vorliegen, wie etwa Bohrschlamm, der in Tiefseebohranwendungen oder Bohranwendungen mit geregeltem Druck verwendet wird, wenn die Leistung erhöht werden muss, um sicherzustellen, dass der Erregungsimpuls ausreichend Energie aufweist, um ein Echo/eine Reflexion zu erzeugen, die von dem Werkzeug messbar ist.

FIGUREN

Einige spezifische Ausführungsbeispiele der Offenbarung lassen sich zum Teil durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen nachvollziehen.

1 ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes akustisches Vermessungswerkzeug gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.

2 ist eine Darstellung eines beispielhaften Systems zur Erzeugung abgestimmter Impulse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

3 ist ein Kurvendiagramm eines beispielhaften gewünschten abgestimmten Impulses, für den entsprechende Digitalimpulse erzeugt werden, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

4 ist ein Kurvendiagramm, das eine Frequenzantwort eines beispielhaften gewünschten abgestimmten Impulses gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.

5 ist ein Kurvendiagramm, das eine passende Frequenzhülle für eine Frequenzantwort eines beispielhaften gewünschten abgestimmten Impulses gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.

6 ist ein Kurvendiagramm, das eine Frequenzantwort eines beispielhaften angenäherten gewünschten Impulses in Bezug auf eine Frequenzantwort eines beispielhaften tatsächlichen gewünschten Impulses gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.

7 ist ein Kurvendiagramm, das eine Zeitbereichsantwort eines beispielhaften angenäherten gewünschten Impulses in Bezug auf eine Zeitbereichsantwort eines beispielhaften tatsächlichen gewünschten Impulses gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.

8 ist ein Kurvendiagramm, das zwei phasenmodulierte Analogwellen und zwei phasenmodulierte Digitalimpulse darstellt, die einem beispielhaften angenäherten gewünschten Impuls entsprechen, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

9 ist ein Kurvendiagramm, das einen beispielhaften Ausgang eines Schaltverstärkers in Antwort auf zwei phasenmodulierte Digitalimpulse darstellt, die einem beispielhaften angenäherten gewünschten Impuls entsprechen, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

10 ist ein Kurvendiagramm, das Frequenzantworten eines beispielhaften gewünschten Impulses, eines beispielhaften angenäherten Impulses und eines beispielhaften Analogausgangs darstellt, der dem angenäherten gewünschten Impuls entspricht, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

11 ist eine Darstellung eines weiteren beispielhaften abgestimmten Impulserzeugungssystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

12 ist eine Darstellung, die ein veranschaulichendes Bohrsystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.

13 ist eine Darstellung, die ein veranschaulichendes Wireline-Vermessungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Obwohl Ausführungsformen dieser Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele der Offenbarung dargestellt, beschrieben und definiert werden, impliziert eine solche Bezugnahme keine Beschränkung der Offenbarung, und es ist keine solche Beschränkung daraus abzuleiten. Der offenbarte Gegenstand kann beträchtlicher Modifikation, Abänderung und Äquivalenten in Form und Funktion unterliegen, die für einschlägige Fachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand liegen werden. Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen dieser Offenbarung sind nur Beispiele und stellen den Umfang der Offenbarung nicht erschöpfend dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Bohrlochbohr- und -komplettierungsvorgänge und insbesondere verbesserte Impulserzeugung zur Untertagevermessung.

Zu Zwecken dieser Offenbarung kann ein Informationshandhabungssystem beliebige Instrumente oder Instrumentensammlungen beinhalten, die betriebsfähig sind, um beliebige Formen von Informationen, Erkenntnissen oder Daten für geschäftliche, wissenschaftliche, steuerungsbezogene oder andere Zwecke zu berechnen, zu klassifizieren, zu verarbeiten, zu übertragen, zu empfangen, abzurufen, zu erzeugen, zu schalten zu speichern, anzuzeigen, zu manifestieren, zu erkennen, aufzuzeichnen, zu reproduzieren, zu handhaben oder zu nutzen. Beispielsweise kann ein Informationshandhabungssystem ein Personalcomputer, eine Netzspeichervorrichtung oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung sein und kann hinsichtlich Größe, Form, Leistung, Funktionen und Preis variieren. Das Informationshandhabungssystem kann Schreib-/Lesespeicher (RAM), eine oder mehrere Verarbeitungsressourcen wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder Hardware- oder Software-Steuerungslogik, ROM und/oder andere Arten von nicht flüchtigem Speicher beinhalten. Weitere Komponenten des Informationshandhabungssystems können ein oder mehrere Plattenlaufwerke, einen oder mehrere Netzwerkanschlüsse zur Kommunikation mit externen Vorrichtungen sowie verschiedene Eingabe- und Ausgabe-(E/A)Vorrichtungen wie etwa eine Tastatur, eine Maus und eine Videoanzeige beinhalten. Das Informationshandhabungssystem kann auch einen oder mehrere Datenbusse beinhalten, die betriebsfähig sind, um Kommunikation zwischen den verschiedenen Hardwarekomponenten zu übertragen. Es kann auch eine oder mehrere Schnittstelleneinrichtungen beinhalten, die ein oder mehrere Signale an einen Controller, Antrieb oder eine ähnliche Vorrichtung übertragen können.

Zu Zwecken dieser Offenbarung können computerlesbare Medien beliebige Instrumente oder Instrumentensammlungen beinhalten, die Daten und/oder Anweisungen für einen Zeitraum halten können. Computerlesbare Medien können beispielsweise, ohne Beschränkung, Speichermedien wie etwa eine Direktzugriffspeichervorrichtung (z. B. eine Festplatte oder ein Diskettenlaufwerk), eine Speichervorrichtung mit sequenziellem Zugriff (z. B. ein Bandlaufwerk), eine Compact Disk, CD-ROM, DVD, RAM, ROM, elektrisch löschbaren programmierbaren Lesespeicher (EEPROM) und/oder Flash-Speicher; sowie Kommunikationsmedien wie etwa Drähte, Glasfasern, Mikrowellen, Funkwellen und andere elektromagnetische und/oder optische Träger; und/oder eine beliebige Kombination der Vorstehenden beinhalten.

Veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier ausführlich beschrieben. Im Interesse der Klarheit werden möglicherweise nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in dieser Beschreibung beschrieben. Natürlich versteht es sich, dass bei der Entwicklung derartiger tatsächlicher Ausführungsformen zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden, um die spezifischen Implementierungsziele zu erreichen, die je nach Implementierung unterschiedlich sind. Darüber hinaus versteht es sich, dass derartige Entwicklungsbestrebungen zwar komplex und zeitaufwändig sein können, jedoch trotzdem für einschlägige Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil der vorliegenden Offenbarung ein routinemäßiges Unterfangen darstellen.

Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen, werden die folgenden Beispiele bestimmter Ausführungsformen beschrieben. Die folgenden Beispiele sollten keinesfalls als den Umfang der Offenbarung beschränkend oder definierend verstanden werden. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auf horizontale, vertikale, abweichende oder in anderer Weise nichtlineare Bohrlöcher in einer beliebigen Art unterirdischer Formation anwendbar sein. Ausführungsformen können ebenso auf Einspritzbohrlöcher wie auf Förderungsbohrlöcher einschließlich Kohlenwasserstoffbohrlöchern anwendbar sein. Ausführungsformen können mithilfe eines Werkzeugs implementiert werden, das zum Testen, Gewinnen und Abtasten an Abschnitten der Formation angepasst wurde. Ausführungsformen können mit Werkzeugen implementiert werden, die beispielsweise durch einen Strömungsdurchlass in einem Rohrstrang oder mithilfe einer Wireline, Slickline, Wickelrohren, einem Untertageroboter/-schlepper oder dergleichen befördert werden können.

Die Begriffe „koppeln“ oder „koppelt“ im hier verwendeten Sinne sollen entweder eine direkte oder indirekte Verbindung bezeichnen. Wenn eine erste Vorrichtung an eine zweite Vorrichtung gekoppelt ist, kann diese Verbindung somit über eine direkte Verbindung oder über eine indirekte mechanische oder elektrische Verbindung durch andere Vorrichtungen und Verbindungen erfolgen. Ebenso soll der Begriff „kommunizierend gekoppelt“ im hier verwendeten Sinne entweder eine direkte oder eine indirekte Kommunikationsverbindung bezeichnen. Eine solche Verbindung kann eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung wie beispielsweise Ethernet oder LAN sein. Diese kabelgebundenen oder kabellosen Verbindungen sind einschlägigen Durchschnittsfachleuten bekannt und werden daher hier nicht ausführlich erörtert. Wenn eine erste Vorrichtung kommunizierend an eine zweite Vorrichtung gekoppelt ist, kann diese Verbindung somit über eine direkte Verbindung oder über eine indirekte kommunizierende Verbindung durch andere Vorrichtungen und Verbindungen erfolgen.

Moderne Erdölbohr- und -fördervorhaben erfordern Informationen über Parameter und Bedingungen im Bohrloch. Es existieren mehrere Verfahren zum Sammeln von Untertageinformationen, darunter Vermessung während des Bohrens („LWD“), Messung während des Bohrens („MWD“) und Wireline. Bei LWD werden Daten in der Regel während des Bohrprozesses erfasst, wodurch es nicht erforderlich ist, die Bohrbaugruppe zu entfernen, um ein Wireline-Vermessungswerkzeug einzuführen. LWD erlaubt es somit dem Bohrpersonal, präzise Echtzeitmodifikationen oder -korrekturen vorzunehmen, um die Leistung zu erhöhen und zugleich die Stillstandzeit zu minimieren. MWD ist der Begriff für das Messen der Bedingungen untertage hinsichtlich der Bewegung und Position der Bohrbaugruppe, während das Bohren im Gange ist. LWD konzentriert sich mehr auf die Messung von Formationsparametern. Obwohl Unterschiede zwischen MWD und LWD vorliegen können, werden die Begriffe MWD und LWD häufig austauschbar verwendet. Zu Zwecken dieser Offenbarung wird der Begriff LWD verwendet, wobei es sich versteht, dass dieser Begriff sowohl das Sammeln von Formationsparametern als auch das Sammeln von Informationen zur Bewegung und Position der Bohrbaugruppe umfasst.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Impulserzeugung von Untertagevermessungswerkzeugen durch die Erzeugung und Übertragung abgestimmter Impulse verbessert werden. Diese abgestimmten Impulse können geformt und in anderer Weise für bestimmte Frequenzen und andere Antworteigenschaften untertage optimiert werden. Die abgestimmten Impulse können bessere Echoantworten bereitstellen, besonders bei stark dämpfenden Fluiden, aber ohne den hohen Leistungsanstieg, der nötig wäre, um eine ähnliche Echoantwort anhand einer Breitbanderregung zu empfangen. Obwohl die abgestimmten Impulse im Folgenden in Bezug auf ein akustisches Wireline-Vermessungswerkzeug mit Ultraschallimpulsen beschrieben werden, versteht es sich, dass die hier beschriebene Erzeugung und Übertragung von abgestimmten Impulse ebenso auf andere Impulserzeugungsanwendungen anwendbar ist, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, elektromagnetische Erregungen, LWD/MWD-Werkzeuge usw.

1 ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes akustisches Vermessungswerkzeug 100 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Werkzeug 100 kann in einem Bohrloch 150 in einer unterirdischen Formation 152 aufgehängt sein (z. B. über Wireline, Slickline, Wickelrohr, Bohrgestänge/-verrohrung, einen Untertageschlepper oder dergleichen). Wie dargestellt, kann das Werkzeug 100 in einem Futterrohr 102 angeordnet sein, das durch eine Zementschicht 104, die den Ringraum zwischen dem Futterrohr 102 und dem Bohrloch 150 im Wesentlichen füllt, in dem Bohrloch 150 befestigt ist. Das Futterrohr 102 kann ein Metallrohrelement von vorgegebener Länge und vorgegebenem Durchmesser umfassen, das speziell für eine bestimmte Tiefe in der Formation 152 ausgewählt wurde. Obwohl nur ein Futterrohr 102 in 1 gezeigt ist, können mehrere Futterrohre verwendet werden, einschließlich einer teleskopischen Ausrichtung, bei der Futterrohre mit zunehmend kleinerem Durchmesser verwendet werden, während sich das Bohrloch 150 weiter in die Formation 152 erstreckt. Das Futterrohr 112 kann verhindern, dass das Bohrloch 150 einstürzt, verhindern, dass empfindliche Formationsstrata Untertagefluiden ausgesetzt werden, und verhindern, dass unerwünschte Formationsfluide in das Bohrloch 150 eindringen. Diese Ausführungsform wird als ein „verrohrtes“ Loch bezeichnet. Das Werkzeug kann auch in einem „offenen“ Loch angeordnet sein, das das Bohrloch 150 ohne das Futterrohr 102 oder die Zementschicht 104 umfassen kann.

Das Werkzeug 100 umfasst einen länglichen Werkzeugkörper 120, der einen Drehabschnitt 108 mit einem einzelnen daran gekoppelten akustischen Messwandler 106 umfasst. Zu beispielhaften akustischen Messwandlern gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, piezoelektrische Kristalle, Geophone, elektromagnetische Elemente usw. Wie dargestellt, umfasst der Drehabschnitt 108 einen Drehkopf, der an einem distalen Ende des länglichen Werkzeugkörpers 120 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann der Drehabschnitt 108 an einem oder mehreren Zwischenabschnitten des länglichen Werkzeugkörpers 120 angeordnet sein, was mehr Flexibilität hinsichtlich der Werkzeugauslegung bereitstellen kann. Wie dargestellt, ist der Durchmesser des Drehabschnitts 108 größer als der Durchmesser des länglichen Werkzeugkörpers 120, doch sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung auch andere Ausgestaltungen möglich.

Der Drehabschnitt 108 kann von einem Elektromotor (nicht dargestellt) durch eine Antriebswelle 122 oder einen anderen geeigneten Antriebsmechanismus angetrieben werden, der eine gesteuerte Drehbewegung des Drehabschnitts 108 in Bezug auf das Werkzeug 100 ermöglicht. Wie dargestellt, kann der Drehabschnitt 108 durch eine Welle angetrieben werden, die den Drehabschnitt 108 mit einem Antriebsmechanismus im länglichen Werkzeugkörpers 120 verbindet. Die Leistung für den Antriebsmechanismus und andere Elemente im Werkzeug 100 kann beispielsweise mittels Federung oder durch eine oder mehrere Leistungsquellen, z. B. Batterien, Kondensatoren, Generatoren, in dem Werkzeug 100 bereitgestellt werden.

Im Gebrauch kann der Messwandler 106 an einer ersten Azimutposition einen gerichteten Ultraschallimpuls 110 auf das Futterrohr 102 übertragen. Der gerichtete akustische Impuls 110 kann durch eine Spitzenamplitude gekennzeichnet sein. Der gerichtete akustische Impuls 110 ist hinsichtlich der Frequenz nicht eingeschränkt und kann, muss aber kein Ultraschallimpuls sein. Der Impuls 110 kann das Futterrohr 102, die Zementschicht 104 und die Grenzfläche zwischen dem Futterrohr 102 und der Zementschicht 104 kontaktieren, davon reflektiert werden und/oder von diesen zurückgeworfen werden. Diese Reflexionen und Zurückwerfungen können ein Echosignal 112 umfassen, das von dem Messwandler 106 empfangen wird. In bestimmten Fällen können auch ein oder mehrere Impulse die Formation 152 und die Grenzfläche zwischen der Zementschicht 104 und der Formation 152 kontaktieren, davon reflektiert werden und/oder von diesen zurückgeworfen werden.

Wenn das Echosignal 112 von der ersten Azimutposition empfangen wird, kann der Kopf 108 in eine zweite Azimutposition im Bohrloch 150 gedreht werden. Dann kann ein weiterer Impuls von dem Messwandler 106 übertragen werden, und ein entsprechendes Echosignal kann am Messwandler 106 empfangen werden. Der Kopf 108 kann dann in eine dritte Azimutposition im Bohrloch 150 gedreht werden, und noch ein weiterer Impuls kann von dem Messwandler 106 übertragen werden, und ein entsprechendes Echosignal kann am Messwandler 106 empfangen werden. Die erste, zweite und dritte Azimutposition können, müssen aber nicht in gleichen Drehintervallen in Bezug auf das Werkzeug 100 liegen. Beispielsweise kann die Winkeldifferenz zwischen den Azimutpositionen in Echtzeit abhängig von empfangenen Signalen und der Granularität der resultierenden Messungen modifiziert werden, wobei kleinere Drehintervalle einer höheren Granularität entsprechen.

In bestimmten Ausführungsformen kann dieser Prozess andauern, bis der Kopf 108 eine Drehung abgeschlossen hat, und an diesem Punkt kann das Werkzeug 100 in einer anderen Tiefe angeordnet werden. Die Gruppe von Azimutmessungen, die in einer bestimmten Tiefe vorgenommen wird, kann als eine „Abtastung“ bezeichnet werden. Die Anzahl von Azimutmessungen, die zum Vervollständigen einer Abtastung vorgenommen wird, kann beispielsweise von der Granularität abhängen, die von den kombinierten Messungen verlangt wird, sowie von den Untertagebedingungen. Obwohl nicht dargestellt, kann anstelle eines Drehkopfes auch das gesamte Werkzeug oder ein Abschnitt davon, der den Messwandler 106 aufweist, gedreht werden, um eine ähnliche Azimutabtastung zu erreichen. Wenn das Werkzeug 100 beispielsweise über Bohrgestänge in das Bohrloch 150 befördert wird, kann das Bohrgestänge gedreht werden, um wiederum das Werkzeug 100 und damit den Messwandler 106 zu drehen.

In bestimmten Ausführungsformen kann jedes Echosignal, das der Messwandler 106 empfängt, an einen oder mehrere Prozessoren oder Informationshandhabungssysteme (nicht dargestellt) übertragen werden, die dem Werkzeug 100 zugeordnet sind, und dort verarbeitet werden, um beispielsweise physikalische Eigenschaften (z. B. Impedanz, Dicke, Langsamkeit, Reflexionsvermögen) des Futterrohrs 102 und der Zementschicht 104 zu bestimmen. Der eine oder die mehrere Prozessoren, die dem Werkzeug 100 zugeordnet sind, können beispielsweise vollständig in dem Werkzeug 100 vorliegen, an der Oberfläche angeordnet sein, oder eine Kombination der beiden (indem z. B. ein Teil der Verarbeitung untertage und einer an der Oberfläche stattfindet.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt kann der gerichtete akustische Impuls 110, der von dem Messwandler 106 übertragen wird, einen abgestimmten Impuls umfassen, der von einem System zur Erzeugung abgestimmter Impulse (nicht dargestellt) im Werkzeug 100 erzeugt wird, das an späterer Stelle ausführlich beschrieben wird. Der abgestimmte Impuls kann einen Impuls mit einer vorgegebenen Zeitbereichsform und Frequenzantwort umfassen, die wenigstens teilweise auf Grundlage der Untertagebedingungen ausgewählt werden, unter denen das Werkzeug 100 arbeiten soll. In einem Fall etwa, in dem das Futterrohr 102 wenigstens teilweise mit einem stark dämpfenden Schlamm 154 gefüllt ist, kann die Frequenzantwort des Impulses 110 auf die Resonanzfrequenz des Futterrohrs 102 eingestellt werden. Dies kann die Amplitude des Echosignals 112 verbessern und zugleich die Leistungseffizienz des Werkzeugs 100 steigern, indem die am Werkzeug 100 verfügbare Leistung in diesem Frequenzbereich anstellen von anderen Frequenzbereichen konzentriert werden kann. In bestimmten Fällen kann eine gesteigerte Leistungseffizienz bedeuten, dass kleinere Stromversorgungseinheiten im Werkzeug verwendet werden können, was die Kosten des Werkzeugs senken kann.

2 ist eine Darstellung eines beispielhaften Systems 200 zur Erzeugung abgestimmter Impulse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Impulserzeugungssystem 200 kann in einem Untertagewerkzeug wie etwa dem oben beschriebenen akustischen Vermessungswerkzeug angeordnet sein, oder in anderen Arten von Vermessungswerkzeugen, wie ein einschlägiger Durchschnittsfachmann in Anbetracht dieser Offenbarung verstehen wird. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das System 200 ein digitales Steuersystem 202, das an einen Schaltverstärker 204 gekoppelt ist, der wiederum über einen Filter 206 an ein Übertragungselement 208 wie etwa einen Messwandler gekoppelt ist. Im hier verwendeten Sinne kann ein digitales Steuersystem ein Informationshandhabungssystem oder eine beliebige andere Vorrichtung umfassen, die wenigstens einen Prozessor enthält, der kommunizierend an eine nicht flüchtige computerlesbare Speichervorrichtung gekoppelt ist, die einen Satz Anweisungen enthält, der bei Ausführung durch den Prozessor den Prozessor veranlasst, bestimmte Handlungen auszuführen. Zu beispielhaften Prozessoren gehören Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Digitalsignalprozessoren (DSP), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder beliebige andere digitale oder analoge Schaltungen, die dazu konfiguriert sind, Programmanweisungen und/oder Prozessdaten zu interpretieren und/oder auszuführen. Ein Teil oder die Gesamtheit des digitalen Steuersystems 202 kann in dem Vermessungswerkzeug, an der Oberfläche oder einer Kombination der beiden angeordnet sein.

Im Gebrauch kann das Steuersystem 202 eine Reihe digitaler Impulse 210 mit einer Frequenzantwort erzeugen, die der Frequenzantwort eines gewünschten abgestimmten Impulses angenähert ist, der von dem Übertragungselement 208 übertragen werden soll. In bestimmten Ausführungsformen können der gewünschte abgestimmte Impuls und/oder entsprechende digitale Impulse 210 am Steuersystem 202 berechnet werden, an einem entfernten Informationshandhabungssystem (z. B. einem, das an der Oberfläche oder einem Bohrstandort oder entfernt von dem Bohrstandort angeordnet ist) berechnet und an das Steuersystem 202 übertragen werden, berechnet werden, bevor das Steuersystem 202 eingebracht wird, und im Speicher des Steuersystems 202 gespeichert werden, oder an einer Kombination davon berechnet werden. Der Schaltverstärker 204 kann die digitalen Impulse 210 empfangen und wenigstens teilweise auf Grundlage der empfangenen digitalen Impulse 210 einen Ausgang 212 erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Schaltverstärker 204 einen H-Brückenverstärker umfassen, doch können auch andere Arten von Schaltverstärkern verwendet werden.

Der Ausgang 212 des Schaltverstärkers 204 kann an dem Filter 206 empfangen werden. Der Filter 206 kann einen Hochpass-, Tiefpass, Bandpass- oder abstimmbaren Filter umfassen, der den Ausgang 212 des Schaltverstärkers 204 in einen Impuls 214 gewünschter Spannung formt. Der Filter 206 kann den Schaltverstärkerausgang 212 formen, indem er unerwünschte Seitenbandfrequenzen unterdrückt, die von dem Schaltverstärker 204 eingebracht werden. Im Fall eines abstimmbaren Filters kann der Filter 206 kommunizierend an das Steuersystem 202 gekoppelt sein und vom Steuersystem 202 ein oder mehrere Steuersignale zu den Filtereigenschaften empfangen, die auf den Schaltverstärkerausgang 212 angewandt werden sollen.

Der Impuls 214 mit gewünschter Spannung, der durch den Filter 206 geformt wurde, kann am Übertragungselement 208 empfangen werden und dieses ansteuern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Übertragungselement 208 sowohl das gewünschte Signal übertragen als auch Echos und Reflexionen dieses Signals aus dem Bohrloch empfangen. Zur Berücksichtigung der bidirektionalen Signalbewegung kann ein Wandler (nicht dargestellt) zwischen dem Filter 206 und dem Übertragungselement 208 angeordnet sein. Es können auch separate Empfängerschaltungen an den Wandler gekoppelt sein. Typische Wandler benötigen einige Zeit, um Restenergie abzuleiten. Wenn Impulse und Echos innerhalb dieser Zeit durch den Wandler empfangen werden, hat der Wandler möglicherweise nicht genug Zeit, um Energie abzuleiten, und kann sich im Laufe der Zeit sättigen. Um diese Beschränkung zu überwinden und häufigere Impulse/Echos zu ermöglichen, kann die Polarität jedes übertragenen Impulses gegenüber dem vorhergehenden Impuls umgeschaltet werden, derart, dass die Impulsübertragung/der Echoempfang selbst wirksam ist, um die Restenergie im Wandler zu reduzieren und zu verhindern, dass er sich sättigt.

Wie oben beschrieben kann ein Steuersystem eines beispielhaften Systems zur Erzeugung abgestimmter Impulse eine Reihe digitaler Impulse mit einer Frequenzantwort erzeugen, die der Frequenzantwort eines gewünschten abgestimmten Impulses angenähert ist, der von dem Übertragungselement übertragen werden soll. Dieser Prozess kann das Empfangen oder anderweitige Bestimmen des gewünschten abgestimmten Impulses zur Übertragung beinhalten. 3 ist ein Kurvendiagramm eines beispielhaften gewünschten abgestimmten Impulses 300 als ein Minimalphasennutzsignal, für das entsprechende digitale Impulse erzeugt werden. Minimalphasennutzsignale können als Ansteuerimpulse für akustische oder elektromagnetische Werkzeuge verwendet werden, da sie bei geringster Leistung eine optimale Wellenform bieten. In bestimmten Ausführungsformen kann der abgestimmte Impuls im Voraus am Steuersignal oder einer entfernten Informationshandhabung bestimmt werden oder am Steuersystem in Antwort auf eine Vor-Ort-Bestimmung hinsichtlich der Signalantwort eines Untertageziels wie etwa eines Futterrohrs oder einer Zementschicht bestimmt werden.

Wenn das Steuersystem den gewünschten Impuls empfangen oder anderweitig bestimmt hat, kann das Steuersystem Zeit- und Frequenzbereichsannäherungen des gewünschten Impulses erzeugen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Erzeugen der Zeit- und Frequenzbereichsannäherungen des gewünschten Impulses zunächst das Bestimmen einer Frequenzantwort des gewünschten Signals beinhalten. Dies kann beispielsweise verschiedene Signalumwandlungen wie etwa Fouriertransformationen beinhalten, die vom Steuersystem durchgeführt werden können. 4 ist ein Kurvendiagramm, das die Frequenzantwort 400 des gewünschten abgestimmten Impulses 300 in 3 darstellt.

Wenn die Frequenzantwort 400 des gewünschten Impulses 300 erlangt wurde, kann die Frequenzantwort 400 von ihrem Passband zu ihrem Basisband verschoben werden. Dies kann das Entfernen der Trägerwelle aus der Frequenzantwort 400 und Bestimmen einer Frequenzhüllkurve für den gewünschten Impuls beinhalten. Das Steuersystem kann dann eine oder mehrere Abgleichfunktionen ausführen, um eine passende Frequenzhüllkurve des gewünschten Impulses zu bestimmen. In bestimmten Ausführungsformen können die Abgleichfunktionen die Verwendung von einem oder mehreren iterativen Abgleichungsalgorithmen beinhalten, die auf iterative Weise ein Abgleichsignal verbessert, bis eine gegebene Toleranz oder ein Schwellenwert erlangt wird. 5 ist ein Kurvendiagramm, das eine beispielhafte passende Basisbandhüllkurve 500 für die Passbandfrequenzantwort der Frequenzantwort in 4 darstellt.

In bestimmten Ausführungsformen kann das Steuersystem nach dem Erlangen der passenden Frequenzhüllkurve 500 mithilfe der Frequenzhüllkurve und einer idealen Trägerwelle auf der Trägerwellenfrequenz des gewünschten Impulses eine Näherung des gewünschten Impulses erzeugen. 6 ist ein Kurvendiagramm, das die Frequenzantwort 600 des angenäherten gewünschten Impulses in Bezug auf die Frequenzantwort 602 des tatsächlichen gewünschten Impulses darstellt. 7 ist ein Kurvendiagramm, das eine Zeitbereichsantwort 700 des angenäherten gewünschten Impulses in Bezug auf die Zeitbereichsantwort 702 des tatsächlichen gewünschten Impulses darstellt. Wie zu erkennen ist, liegt die Frequenzantwort 600 des angenäherten Signals abgesehen von Variation in den Seitenbändern sehr nah an der Frequenzantwort 602 des tatsächlichen Signals. Es ist auch zu erkennen, dass die Form der Signale im Zeitbereich sehr ähnlich ist.

In bestimmten Ausführungsformen kann das Steuersystem nach dem Erlangen des angenäherten Signals durch das Steuersystem eine Reihe digitaler Impulse zum Darstellen des gewünschten Signals erzeugen. Dies geschieht beispielsweise mittels Phasenmodulation. Beispielsweise, wie in 8 zu sehen ist, können zwei phasenmodulierte Wellen 800/802 verwendet werden, um das angenäherte Signal aus 7 im Zeitbereich darzustellen. Die zwei phasenmodulierten Signale können dann in jeweilige Rechteckwellen 804/806 umgewandelt werden, derart, dass zwei phasenverschobene digitale Impulse erlangt werden. In bestimmten Ausführungsformen, etwa wenn ein Schaltverstärker, der an das Steuersystem gekoppelt ist, eine H-Brücke umfasst, können die zwei phasenverschobenen digitalen Impulse positiven und negativen Signalen entsprechen, die jeweils andere Abschnitte der H-Brücke auslösen und sie veranlassen, den Hochspannungsausgang zu erzeugen, der in 9 dargestellt ist.

In bestimmten Ausführungsformen kann die Frequenzantwort des Analogausgangs des Schaltverstärkers Seitenbandschwinger umfassen, die vom Schaltverstärker selbst hinzugefügt werden. 10 stellt diese Seitenschwinger in der Frequenzantwort 1000 des Analogausgangs im Vergleich zu den Frequenzantworten 1002 und 1004 des gewünschten und angenäherten Signals dar. Um diese Seitenschwinger zu unterdrücken oder zu beseitigen, kann der Analogausgang des Schaltverstärkers gefiltert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Filter den Seitenschwinger stark unterdrücken und die Form des angenäherten Signals im Zeitbereich gegenüber dem gewünschten Signal weiter verbessern.

11 ist eine Darstellung eines weiteren Systems 1100 zur Erzeugung abgestimmter Impulse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt, beinhaltet das System 1100 ein digitales Steuersystem 1102. Das digitale Steuersystem 1102 umfasst einen DSP oder anderen Prozessor 1104 und ein FPGA 1106. Das System 1100 beinhaltet auch einen Gate-Treiber 1108, der zwischen das FPGA 1106 und einen Schaltverstärker 1110 gekoppelt ist. Wie dargestellt, kann die Berechnungs- und Erzeugungsfunktion für digitale Impulse zwischen dem DSP 1102 und dem FPGA 1104 aufgeteilt sein. Insbesondere kann der DSP 1102 für die Impulsberechnung und die allgemeine Aufgabenverwaltung zuständig sein, und das FPGA 1106 kann für das Umschalten des Gate-Treibers 1108 zur Echtzeitimpulserzeugung zuständig sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das FPGA 1106 speziell für die Umschaltfunktion ausgelegt sein. Mit einem dedizierten FPGA 1106 zum Umschalten und einem DSP 1102 für die allgemeinen Aufgaben kann das System 1100 eine wesentlich höhere Zeitauflösung ohne Kompromisse im Datendurchsatz und in der Systemansprechleistung erreichen, verglichen mit einem System, bei dem die Berechnungs- und Erzeugungsfunktion für digitale Impulse in einem einzelnen DSP oder einer anderen Verarbeitungseinheit kombiniert ist.

Ein oder mehrere der oben beschriebenen Geräte, Systeme und/oder Verfahren können in/mit einem Wireline-Werkzeug/einer Wireline-Sonde für Wireline-Vermessungsvorgänge oder in/mit einem oder mehreren LWD/MWD-Werkzeugen für Bohrvorgänge integriert sein. 12 ist eine Darstellung, die ein unterirdisches Bohrsystem 80 zeigt, das wenigstens ein LWD/MWD-Werkzeug 26 beinhaltet, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Bohrsystem 80 umfasst eine Bohrplattform 2, die an der Oberfläche 82 angeordnet ist. Wie dargestellt, umfasst die Oberfläche 82 die Oberseite einer Formation 84, die ein oder mehrere Felsstrata oder -schichten 18a–c beinhaltet, und die Bohrplattform 2 kann mit der Oberfläche 82 in Kontakt stehen. In anderen Ausführungsformen, etwa bei einem Offshore-Bohrvorgang, kann die Oberfläche 82 durch eine Wassermenge von der Bohrplattform 2 getrennt sein.

Das Bohrsystem 80 umfasst einen Bohrturm 4, der von der Bohrplattform 2 getragen wird und einen Kranblock 6 zum Anheben und Absenken eines Bohrstrangs 8 aufweist. Eine Mitnehmerstange 10 kann den Bohrstrang 8 tragen, während er durch einen Drehtisch 12 hindurch abgesenkt wird. Ein Bohrmeißel 14 kann an den Bohrstrang 8 gekoppelt sein und von einem Untertagemotor und/oder Drehung des Bohrstrangs 8 durch den Drehtisch 12 angetrieben werden. Während sich der Meißel 14 dreht, erzeugt er ein Bohrloch 16, das durch eine oder mehrere Felsstrata oder -schichten 18 verläuft. Eine Pumpe 20 kann wahlweise Bohrfluid durch ein Speiserohr 22 an die Mitnehmerstange 10, durch das Innere des Rohrstrangs 8 in das Bohrloch, durch Öffnungen im Bohrmeißel 14, durch den Ringraum um den Bohrstrang 8 zurück zur Oberfläche und in eine Auffanggrube 24 zirkulieren. Das Bohrfluid transportiert Bohrklein aus dem Bohrloch 16 in die Grube 24 und hilft dabei, das Bohrloch 16 intakt zu halten.

Das Bohrsystem 80 kann eine Bohrgarnitur (BG) umfassen, die in der Nähe des Bohrmeißels 14 an den Bohrstrang 8 gekoppelt ist. Die BG kann verschiedene Untertagemesswerkzeuge und Sensoren sowie LWD- und MWD-Elemente einschließlich des Werkzeugs 26 umfassen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Werkzeug 26 akustische und/oder elektromagnetische Impulserregungs- und Echo-/Reflexionsempfangsfunktionen umfassen, wie oben beschrieben. Während sich der Meißel durch die Formationen 18 in das Bohrloch 16 erstreckt, kann das Werkzeug 26 Messungen zum Bohrloch 16 und zur Formation 84 sammeln. In bestimmten Ausführungsformen können die Ausrichtung und die Position des Werkzeugs 26 beispielsweise mit einem Azimutausrichtungsindikator verfolgt werden, der Magnetometer, Neigungsmesser und/oder Beschleunigungsmesser beinhalten kann, obwohl auch andere Sensortypen wie etwa Gyroskope in einigen Ausführungsformen verwendet werden können.

Die Werkzeuge und Sensoren der BG einschließlich des Werkzeugs 26 können kommunikationsfähig an ein Telemetrieelement 28 gekoppelt sein. Das Telemetrieelement 28 kann Messungen vom Werkzeug 26 an einen Oberflächenempfänger 30 übertragen und/oder Befehle vom Oberflächenempfänger 30 empfangen. Das Telemetrieelement 28 kann ein Schlammimpulstelemetriesystem und akustisches Telemetriesystem, ein drahtgebundenes Kommunikationssystem, ein drahtloses Kommunikationssystem oder eine beliebige andere Art von Kommunikationssystem umfassen, die von einem ein einschlägigen Durchschnittsfachmann im Lichte dieser Offenbarung geschätzt würde. In bestimmten Ausführungsformen können einige oder alle am Werkzeug 26 vorgenommenen Messungen auch in dem Werkzeug 26 oder dem Telemetrieelement 28 gespeichert werden, um später an der Oberfläche 82 abgerufen zu werden.

In bestimmten Ausführungsformen kann das Bohrsystem 80 eine Oberflächensteuereinheit 32 umfassen, die an der Oberfläche 102 angeordnet ist. Die Oberflächensteuereinheit 32 kann ein Informationshandhabungssystem umfassen, das kommunikationsfähig an den Oberflächenempfänger 30 gekoppelt ist, und kann über den Oberflächenempfänger 30 Messungen vom Werkzeug 26 empfangen und/oder Befehle an das Werkzeug 26 übertragen. Die Oberflächensteuereinheit 32 kann auch Messungen vom Werkzeug 26 abrufen, wenn das Werkzeug 26 an die Oberfläche 102 zurückgeholt wird. Wie oben beschrieben, kann das Oberflächensteuereinheit 32 einige oder alle Messungen vom Werkzeug 26 verarbeiten, um bestimmte Parameter von Untertageelementen, darunter Bohrloch 16 und Formation 84, zu bestimmen.

Der Bohrstrang 8 kann an verschiedenen Zeitpunkten während des Bohrprozesses aus dem Bohrloch 16 entfernt werden, wie in 13 gezeigt. Sobald der Bohrstrang 8 entfernt wurde, können Messungs-/Vermessungsvorgänge mithilfe eines Wireline-Werkzeugs 34 durchgeführt werden, d. h. einem Instrument, das mit einem Kabel 15 mit Leitern zum Transportieren von Strom zu dem Werkzeug 34 und Telemetrie vom Werkzeugkörper zur Oberfläche 102 in das Bohrloch 16 gehängt ist. Das Wireline-Werkzeug 34 kann ein akustisches und/oder elektromagnetisches Werkzeug 36 ähnlich dem oben beschriebenen Werkzeug 26 umfassen. Das Werkzeug 36 kann kommunizierend an das Kabel 15 gekoppelt sein. Eine Vermessungsanlage 44 (in 13 als ein Wagen gezeigt, obwohl es sich um eine beliebige Struktur handeln kann) kann Messungen von dem akustischen Werkzeug 36 erfassen und kann Rechenanlagen (z. B. mit einer Steuereinheit/einem Informationshandhabungssystem) zum Steuern, Verarbeiten, Speichern und/oder Visualisieren von einigen oder allen Messungen beinhalten, die von dem Werkzeug 36 gesammelt werden. Die Rechenanlagen können über das Kabel 15 kommunizierend an das Vermessungswerkzeug 36 gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 32 als die Rechenanlagen der Vermessungsanlage 44 dienen.

Ein beispielhaftes Verfahren beinhaltet Bestimmen einer Frequenzantwort eines abgestimmten Impulses zur Übertragung von einem Übertragungselement. Eine passende Frequenzhüllkurve, die einer Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort entspricht, kann bestimmt werden. Ein Zeitbereichssignal, das der passenden Frequenzhüllkurve entspricht, kann bestimmt werden. Eine Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entsprechen, kann bestimmt werden. Ein Analogausgang an einem Schaltverstärker, der der Reihe digitaler Impulse entspricht, kann erzeugt werden. Ein Übertragungselement kann mit dem Analogausgang erregt werden.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in dem vorstehenden Abschnitt beschrieben wurden, umfasst das Bestimmen der Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entspricht, Annähern einer Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden zwei Abschnitten beschrieben wurden, beinhaltet das Verfahren Filtern des Schaltverstärkerausgangs, um unerwünschte Frequenzen im Schaltverstärkerausgang zu unterdrücken.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden drei Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das Filtern des Schaltverstärkerausgangs Programmieren eines Filterbands, um unerwünschte Frequenzen im Schaltverstärkerausgang zu unterdrücken.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden vier Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das Erregen des Übertragungselements mit dem gefilterten Analogausgang Erregen des Übertragungselements eines Untertagewerkzeugs, das in einem unterirdischen Vorgang in einem Bohrloch angeordnet wird

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden fünf Abschnitten beschrieben wurden, beinhaltet das Verfahren Bestimmen des abgestimmten Impulses zur Übertragung am Untertagewerkzeug.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden sechs Abschnitten beschrieben wurden, wird wenigstens einer der Schritte des Bestimmens der Frequenzantwort des abgestimmten Impulses zur Übertragung durch das Übertragungselement; Bestimmens der passenden Frequenzhüllkurve, die der Frequenzhüllkurve der Frequenzantwort entspricht; und Bestimmens des Zeitbereichssignals, das der passenden Frequenzhüllkurve entspricht, an einem Prozessor des Untertagewerkzeugs ausgeführt.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden sieben Abschnitten beschrieben wurden, wird der Schritt des Bestimmens der Reihe digitaler Impulse, die dem Zeitbereichssignal entspricht, an einem feldprogrammierbaren Gate-Array ausgeführt, das an den Prozessor gekoppelt ist.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden acht Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das Erregen des Übertragungselements mit dem gefilterten Analogausgang Übertragen des gefilterten Schaltverstärkerausgangs durch einen Wandler, der an das Übertragungselement gekoppelt ist.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden neun Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das Übertragungselement einen Messwandler.

Ein beispielhaftes Untertagewerkzeug kann ein Übertragungselement und einen Filter beinhalten, der an das Übertragungselement gekoppelt ist. Ein Schaltverstärker kann an den Filter gekoppelt sein. Ein digitales Steuersystem kann an den Schaltverstärker gekoppelt sein, wobei das digitale Steuersystem dazu konfiguriert ist, eine Reihe digitaler Impulse mit einer Frequenzantwort zu bestimmen, die sich an die Frequenzantwort eines abgestimmten Impulses zur Übertragung von dem Übertragungselement annähert; und die Reihe digitaler Impulse an den Schaltverstärker auszugeben.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in dem vorstehenden Abschnitt beschrieben wurden, unterdrückt der Filter unerwünschte Frequenzen in einem Ausgang des Schaltverstärkers.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden zwei Abschnitten beschrieben wurden, umfasst der Filter ein programmierbares Filterband; und das digitale Steuersystem ist dazu konfiguriert, das Filterband zu verändern, um unerwünschte Frequenzen in einem Ausgang des Schaltverstärkers zu unterdrücken.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden drei Abschnitten beschrieben wurden, erregt der gefilterte Ausgang des Schaltverstärkers das Übertragungselement.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden vier Abschnitten beschrieben wurden, ist das digitale Steuersystem ferner dazu konfiguriert, den abgestimmten Impuls zur Übertragung am Untertagewerkzeug zu bestimmen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden fünf Abschnitten beschrieben wurden, ist das digitale Steuersystem dazu konfiguriert, den abgestimmten Impuls zur Übertragung durch wenigstens eins von Berechnen des abgestimmten Impulses zur Übertragung und Empfangen des abgestimmten Impulses zur Übertragung zu bestimmen.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden sechs Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das digitale Steuersystem wenigstens einen Prozessor, der an ein feldprogrammierbares Gate-Array gekoppelt ist.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden sieben Abschnitten beschrieben wurden, gibt das feldprogrammierbare Gate-Array eine Reihe digitaler Impulse an den Schaltverstärker aus.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden acht Abschnitten beschrieben wurden, kann ein Wandler zwischen den Filter und das Übertragungselement gekoppelt sein.

In einer oder mehreren Ausführungsformen, die in den vorstehenden neun Abschnitten beschrieben wurden, umfasst das Übertragungselement einen Messwandler.

Daher eignet sich die vorliegende Offenbarung gut, um die genannten sowie darin inhärenten Ziele und Vorteile zu erreichen. Die jeweiligen offenbarten Ausführungsformen sind nur veranschaulichend, und die vorliegende Offenbarung kann in unterschiedlicher, aber äquivalenter Weise abgewandelt und ausgeübt werden, wie es für einschlägige Fachleute mit dem Vorteil der vorliegenden Lehren auf der Hand liegen wird. Darüber hinaus sind hinsichtlich der Einzelheiten der hier gezeigten Konstruktion oder Auslegung keine anderen Einschränkungen als die in den nachfolgenden Ansprüchen beschriebenen vorgesehen. Auch sind die hier beschriebenen Systeme und Verfahren nicht auf eine bestimmte Art von Messwertgeber beschränkt und können an andere Arten von Messwertgebern angepasst werden. Es ist somit deutlich, dass die oben offenbarten jeweiligen veranschaulichenden Ausführungsformen geändert oder abgewandelt werden können und dass alle derartigen Variationen als in den Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung fallend betrachtet werden. Außerdem tragen die Begriffe in den Ansprüchen ihre einfache, gewöhnliche Bedeutung, sowie nicht durch den Patentinhaber ausdrücklich und deutlich anders definiert. Die unbestimmten Artikel „ein“, „eine“, „einer“, „eines“, „einem“ in den Ansprüchen sind derart definiert, dass sie ein oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, denen sie vorangestellt sind.