泥浆脉冲遥测中的信道估计的制作方法

文档序号:13985111
泥浆脉冲遥测中的信道估计的制作方法

本技术涉及泥浆脉冲遥测中的信道估计,且更具体地说,涉及用于泥浆脉冲遥测中的信道估计的Golay前导码波形。

背景

泥浆脉冲遥测一般涉及在石油钻井操作期间从井筒的底部位置到地表的信息遥测。经由泥浆脉冲遥测传达的信息可以包括各种参数,诸如压力、温度、井筒方向、井筒偏离、密度、孔隙度、井筒层的特征等。这些信息对于优化钻井操作的效率和精度可能非常有帮助。

遗憾的是,泥浆脉冲遥测中的通信通常会经受巨大的噪声,这可能会使所传输的数据和信号严重失真。为了使失真和符号间干扰最小化,泥浆脉冲遥测中的当前解决方案通常使用非常低的数据传输速率。因此,当前的解决方案在很大程度上受到低数据速率、信号失真和符号间干扰的限制。

附图简述

为了描述其中可以获得本公开的上述和其它优点和特征的方式,对上面简要描述的原理的更具体描述将通过参考在附图中示出的其具体实施方案来呈现。应当理解,这些附图仅描绘了本公开的示例性实施方案,并且因此不被认为是对其范围的限制,通过使用附图,利用额外的特征和细节来描述和解释本文的原理,其中:

图1示出用于井筒的地面位置或井下位置处的信道估计的示例性系统的示意图;

图2A示出Golay前导码波形的时域表示;

图2B示出Golay前导码波形的时域表示的前三秒;

图2C示出示例性Golay前导码的功率谱与由伪随机序列编码的前导码的功率谱之间的图形比较;

图3A示出由第一装置接收的含有Golay前导码波形的示例性信号;

图3B示出经处理和降频转换的信号的示例;

图3C示出第一检测器的示例性输出信号;

图3D示出第二检测器的示例性输出信号;

图3E示出由第一检测器和第二检测器输出的信号的乘积的绝对值;

图4A示出由选定用于信道估计的第一装置所接收的信号的数据段;

图4B示出流动环路系统的通信信道中的延迟的最大似然估计;

图5示出示例性方法实施方案;并且

图6A和图6B示出示例性系统实施方案的示意图。

详述

下面详细地讨论了本公开的各种实施方案。虽然讨论了特定实现方式,但是应理解,这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域技术人员将认识到,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以使用其它部件和配置。

本公开的额外特征和优点将在下面的描述中阐述,并且根据描述有一部分将是显而易见的,或者可以通过实践本文所公开的原理而了解。本公开的特征和优点可以通过所附权利要求书中特别指出的手段和组合来实现和获得。根据以下描述和所附权利要求书,本公开的这些和其它特征将变得更充分地明显,或者可以通过实践本文所阐述的原理而了解。

本文所阐述的方法可以用于实时或当执行钻井操作时估计用于泥浆脉冲遥测的泥浆信道。估计的泥浆信号可以用于对抗符号间干扰,并且实现更高的数据速率。信道估计可以使用随数据符号传输或在数据符号之前传输的Golay前导码波形来获得。可以使Golay前导码构建有所需的功率谱,诸如平坦或平滑的功率谱,以便实现更好的信道估计性能。Golay前导码波形的结构即使在存在符号间干扰和高泵噪声的情况下仍然可以实现可靠的前导码检测。此外,使用Golay前导码波形的初始信道估计可以确保早期数据包的成功检测,所述数据包可以提供更多的信息,并且可以实现自适应信道估计的更快收敛,这可以有助于跟踪时变信道并对后续数据包进行解码。

本文公开了用于基于前导码波形进行泥浆脉冲遥测中的信道估计的系统、方法和计算机可读存储介质。定位在井筒内或接近井筒的第一位置处的第一装置(例如,换能器、收发器、处理器、脉冲发生器、传感器等)可以从定位在井筒内或接近井筒的第二位置处的第二装置(例如,脉冲发生器、换能器、收发器、处理器、传感器等)接收包括Golay前导码波形的信号。

第一位置可以在井筒的地面或顶部位置或端部的距离内或附近,且第二位置可以在井筒的井下或底部位置或端部的距离内或附近。第一位置可以在井筒的井下或底部位置或端部的距离内或附近,且第二位置可以在井筒的地面或顶部位置或端部的距离内或附近。因此,第一装置可以在井筒的地面附近,且第二装置可以在井筒的井下位置的附近,诸如井筒的底部或井筒中的钻井装置的底部。

如前面所述,信号可以包括Golay前导码波形。Golay前导码波形可以基于Golay互补码。信号还可以包括数据符号。信号可以包括Golay前导码,后面是一个或多个数据符号。Golay前导码可以包括尾端,所述尾端可以限定Golay前导码在信号中的结尾。此外,Golay前导码波形可以具有平坦或近似平坦的功率谱。

接下来,第一装置可以基于与信号相关联的测量结果来检测信号中的Golay前导码波形。所述测量结果可以是信号的换能器测量结果。第一装置可以识别信号的对应于Golay前导码波形的部分和/或信号的对应于一个或多个数据符号的部分。第一装置可以将Golay前导码波形与和信号相关联的一个或多个数据符号分开。

然后,基于检测的Golay前导码波形,第一装置可以估计第一位置与第二位置之间的通信信道的特征。通信信道的特征可以包括噪声、失真、延迟、衰减、相移、信噪比、脉冲响应、阻抗参数等。通信信道的特征可以包括传递函数。

通信信道可以是泥浆信道或泥浆流动路径。第一装置可以估计有关泥浆信道或泥浆流动路径的泥浆信道响应。第一装置可以生成泥浆信道响应的最大似然(ML)估计。此外,第一装置可以使用信道估计来对数据符号进行解码,并且验证Golay前导码设计。

就图1中示意性地描绘的地下井描述了本公开。钻井平台102可以配备支撑起重机106的吊杆104。钻井平台可以如图所示直接支撑在陆地上,或者如果是在海上则支撑在中间平台上。一串钻管由钻具接头107连接在一起,以便形成钻柱108。起重机106悬吊顶部驱动110,所述顶部驱动110可以旋转钻柱108,并且可以经由井口112降下钻柱。连接至钻柱108的下端的是钻头114,所述钻头114已经从地表122推进到土地中以形成井筒128。钻头114可以定位在钻柱108的底部、远端处,并且可以通过使用靠近钻头的井下马达或通过每一方法的组合来旋转钻柱108而旋转所述钻头114。可以通过泥浆泵116泵送钻井流体(也称作“泥浆”)通过流动管线118、立管120、鹅颈管124、顶部驱动110并且以高压力和体积向下通过钻柱108,以通过钻头114中的喷嘴或喷口喷出。然后钻井流体可以经由形成在钻柱108的外部与井筒128的壁之间的环形空间126向上行进返回井筒128。在地面122处,钻井流体可以通过防喷器(未明确示出)离开环形空间126,并且可以排放到地面122上的泥浆槽130中。在地面122上,然后可以清洁钻井流体,并且可以通过泥浆泵116使其向下循环到钻柱108中。

如图1中所示,钻柱108可以沿其长度支撑几个部件。在采用随钻测量(MWD)/随钻测井(LWD)的井中,传感器单元132可以收集关于地层性质的数据和/或靠近钻头114的各种钻井参数。所述收集的数据可以包括诸如地层流体密度、温度、压力、电阻率、孔隙度和钻头114或钻柱108的方位取向。另外,传感器单元可以含有用于测量钻柱108内的压力的一个或多个换能器。其它传感器单元可以沿钻柱108安置,可以类似地使得所述其它传感器单元能够感测钻柱108、地层流体和周围地层的附近特征和条件。不论感测到什么条件或特征,指示这些条件和特征的数据要么在井下记录,例如记录在传感器单元132内的处理器中以供稍后下载,要么通过泥浆脉冲遥测、有线传输、无线传输或其它方式传达到地面。用于传感器单元和通信模块的电力可以由容置在其中的电池提供。可选地,可以使用本领域已知的涡轮机使钻井泥浆流动通过钻柱108来生成电力。

传感器单元132可以耦合至通信模块134,所述通信模块134可以经由通信路径160将收集的数据传输至地面122。可选地,传感器单元132和通信模块134可以从地面122接收信号,或者可以传输数据至沿钻柱108安置的其它传感器单元和通信模块/从所述其它传感器单元和通信模块接收数据。在采用泥浆脉冲遥测的井中,通信模块134可以调制对钻井流体的入流的阻力以生成传播到地面122的压力脉冲(正/负脉冲系统)或载波频率(连续波脉冲系统)。诸如换能器136、138和140等各种换能器可以将压力信号转换成用于信号数字化仪142(例如,模数转换器)的电信号。虽然示出了在特定位置处的三个换能器136、138和140,但是可以使用更多或更少数量的换能器,并且所述换能器可以安置在地面122或井筒128内的不同位置处。数字化仪142将数字形式的压力信号供应给一个或多个处理器144或某一其它数据处理装置。处理器144根据软件(可以存储在计算机可读存储介质上)操作,以对接收的信号进行处理和解码。

如前面所讨论,通信模块134可以生成表示由传感器单元132所测量的井下参数的行进的压力信号。在理想的系统中,井下建立的每一个压力脉冲都会向上游传播,并且易于被地面处的换能器检测到。然而,钻井流体压力波动显著,并且含有来自几种源头的噪声(例如,钻头噪声、转矩噪声和泥浆泵噪声等)。为了对抗噪声和干扰,通信模块134可以生成并传输包括用于估计通信信道的Golay前导码波形的信号。通过使用本领域中已知的诸如负脉冲、正脉冲、连续波或其任何组合等任何泥浆脉冲遥测技术来调制泥浆的流动,可以将所述信号作为压力信号来传输。所述压力信号可以沿通信路径160朝向井筒128的地面122行进。一旦信号已经到达井筒128的地面122,就可以通过换能器136、138和140中的至少一个来测量所述信号。来自信号的数据可以通过数字化仪142而被数字化并且被发送(有线地或无线地)给一个或多个处理器144供记录和/或处理,所述数据可以包括Golay前导码、由传感器单元132所收集的数据和/或其它数据符号。当接收到信号数据时,处理器144可以执行Golay前导码波形和/或信号的其它部分的检测,并且可以估计通信信道的特征。此外,沿钻柱108安置的其它通信模块和传感器单元可以接收并处理信号,以对通信信道进行估计。

可选地或另外,可以在地面122处对经由泥浆泵116泵送的钻井流体的流动进行调制,以生成并传输包括Golay前导码波形的信号。可以通过改变钻柱108的旋转速率或通过本领域中已知的任何其它技术使用泥浆脉冲遥测来传输所述信号。信号可以沿通信路径160朝向井筒128的底部行进。可以通过定位在传感器单元132或通信模块134内或接近传感器单元132或通信模块134的换能器来接收所述信号。可以使来自由换能器所接收的信号的数据数字化并且传输(有线地或无线地)给安置在传感器单元132或通信模块134内的处理器。处理器可以执行Golay前导码波形和/或信号的其它部分的检测,并且可以估计通信信道的特征。此外,沿钻柱108安置的其它通信模块和传感器单元可以接收并处理信号,以对通信信道进行估计。

虽然上面相关于使用泥浆脉冲遥测的MWD/LWD描述了本文所公开的使用Golay前导码的信道估计技术,但是所述技术可以适用于井下与地面位置之间的任何通信方法以及用于井下位置之间的通信。例如,本文所公开的原理可以应用于测井电缆通信、无线通信、声学通信、结构构件或其它信号传输,其中波形从井下行进到地面,从地面行进到井下,或者在管道的通信点之间行进,并且遭遇衰减和失真。例如,如果经由测井电缆通信进行通信,那么系统可以当移除钻柱时利用被部署成独立服务的测井电路、钻柱本身或其它传导机构进行通信。如果无线地通信,那么可以利用井下收发器(天线)来发送数据给上部收发器(天线),或反之亦然。

为了允许根据本公开的信道估计,可以首先构建含有Golay前导码波形的信号。图2A示出Golay前导码的时域表示,所述Golay前导码的持续时间可以基于设计标准而变化。类似地,图2B示出Golay前导码的时域表示的前三秒。可以使用两个长度为N的Golay互补码来形成Golay前导码。可以使用脉冲位置调制(PPM)来建立模仿Golay互补码中的位序列的PPM信号200和202,虽然也预期诸如脉冲振幅调制、脉冲代码调制、脉冲密度调制、脉冲宽度调制等其它形式的信号调制。如图2B中所示,可以动态地选择PPM信号的脉冲宽度206和等待期208来表示Golay互补码中的相同位或顺串的长度。

基于处理器、脉冲发生器、收发器或接收器和/或传感器的约束条件,每一脉冲宽度可以在某一范围内,且每一等待期可以被限制在某一最短持续时间内。因此,可以将脉冲之间的最短时间设置为脉冲宽度和等待期的和。另外,为了避免形成自相关和的过程中的时间混叠,可以通过至少通信信道的延迟扩展204来将PPM信号200和202的传输分开。因此,可以使用贪婪算法来生成可实现的PPM波形,所述波形符合用于近似具有任意位宽的理想Golay互补码的约束条件。

图2C示出示例性Golay前导码的功率谱与由伪随机序列编码的前导码的功率谱之间的图形比较。Golay前导码和由伪随机序列编码的前导码二者可以受制于以下约束条件:脉冲宽度≥40ms且脉冲宽度≤200ms,等待期≥50ms,以及脉冲之间的最短时间=120ms。另外,长度为512的Golay互补码的位宽可以是40ms,且脉冲发生器的位宽可以是2ms。如图2C中所描绘,Golay前导码在大多数频率下可以具有缓慢衰败且平滑的功率谱。

一旦接收了含有Golay前导码波形的信号,就可以检测所述Golay前导码来促进通信信道的估计。图3A示出由第一装置接收的含有Golay前导码波形的示例性信号。在检测Golay前导码之前,可以对所述接收的信号进行处理和降频转换,以降低噪声功率。图3B中示出了经处理和降频转换的信号的示例,所述信号含有识别Golay前导码波形的区域302。

经处理和降频转换的信号可以由第一检测器进行检测。第一检测器可以计算经处理和降频转换的自相关在几个周期上的加权和。第一检测器可以使用以下方程式(1)和(2)来执行前面提及的计算,其中r[k]是经处理和降频转换的信号,N是PPM信号200和202中所含有的码片数量,且Wi,j是被优化来获得更高的检测概率的权重。图3C中示出了第一检测器的示例性输出信号。

d1[k]=∑i≤1,j≤10Wi,jdi,j[k] (1)

随后或同时地,经处理和降频转换的信号可以由第二检测器进行检测。第二检测器可以允许经处理和降频转换的信号与基准信号的互相关。第二检测器可以使用以下方程式(3)执行前面提及的互相关,其中Δ是PPM信号200与202之间的时间差中所含有的码片数量,且x[n]和y[n]表示被降频转换为r[k]的码片频率的PPM信号200和202。图3D示出第二检测器的示例性输出信号。

如图3E中所示,可以将由第一检测器和第二检测器输出的信号的绝对值相乘,以进一步抑制噪声并且提高Golay前导码检测概率。图3E中的信号示出在时间304发生的Golay前导码波形的尾端。一旦检测到Golay前导码波形的尾端,就可以使用算法来自动地选择接收的信号的用于信道估计的数据段(例如,Golay前导码)。可以对Golay前导码的开端和/或整个波形进行检测。另外,除了Golay前导码以外或者代替Golay前导码,接收的信号的诸如数据符号等不同数据段可以被检测和选择用于信道估计。

相关于图3A至图3E所公开的步骤被提供用于解释的目的,并且可以其任何组合来实现,包括排除、增加或修改某些步骤的组合。可以在乘法运算之前将一个或多个阈值应用于第一检测器和/或第二检测器的输出信号。另外,可以使用单个检测器。

图4A示出由选定用于信道估计的第一装置所接收的信号的数据段。可以将所选定的数据段建模为与通信信道的响应卷积的Golay前导码波形。可以使用最小二乘算法来生成通信信道的响应的最大似然估计。图4B示出流动环路系统的通信信道中的延迟的最大似然估计。虽然图4B示出信道延迟,但是可以确定的各种其它通信信道特征包括噪声、失真、延迟、衰减、相移、信噪比、脉冲响应、阻抗参数、压力、温度、井筒方向、井筒偏离、密度、孔隙度、层和层特征等。

已经公开了一些基本系统部件和概念,本公开现在转向图5中所示出的示例性方法实施方案。为了清楚起见,依据如图1中所示出的处理器144描述了该方法,所述处理器144被配置来实践该方法。本文所概述的步骤可以以其任何组合来实现,包括排除、增加或修改某些步骤的组合。

在步骤500处,可以定位在井筒(例如,井筒128)内或接近井筒的第一位置处的处理器144可以从定位在井筒的第二位置处的装置接收或另外获得包括Golay前导码波形的信号。Golay前导码波形可以基于互补码。此外,Golay前导码波形还可以包括一个或多个数据符号。Golay前导码波形可以具有平坦或近似平坦的功率谱。

定位在井筒内或接近井筒的第二位置处的装置可以包括处理器、脉冲发生器、换能器、收发器和/或传感器。所述装置可以是传感器和/或通信模块,诸如图1中所示出的传感器单元132或通信模块134。所述装置还可以生成信号和/或Golay前导码波形,并且将具有Golay前导码波形的信号传输给处理器144。所述装置可以使用PPM来建立模仿Golay互补码中的位序列的PPM信号。生成的PPM信号可以包括脉冲宽度和等待期,所述脉冲宽度和等待期被动态地选择来表示Golay互补码中的相同位或顺串的长度。

第一位置可以接近井筒的地面或顶部或者距井筒的地面或顶部有一定距离,且第二位置可以接近井筒的底部或井下端或者距井筒的底部或井下端有一定距离。第一位置可以是井筒的地面位置,且第二位置可以是井筒内的井下位置。第一装置可以接近井筒的底部或井下端或者距井筒的底部或井下端有一定距离,且第二装置可以接近井筒的地面或顶部或者距井筒的地面或顶部有一定距离。第一位置可以是井筒内的井下位置,且第二位置可以是井筒的地面位置。

在步骤502处,处理器144可以基于与信号相关联的测量结果检测信号中的Golay前导码波形。所述测量结果可以是信号的换能器测量结果。此外,在检测Golay前导码波形之前,处理器144可以将诸如泵滤波器的滤波器应用于信号。

处理器144可以检测Golay前导码波形在信号内的位置,以及信号的一个或多个剩余部分和/或数据符号在信号内的位置。处理器144可以将Golay前导码波形与波形中的一个或多个数据符号分开,并且识别信号中的Golay前导码波形。此外,处理器144可以检测Golay前导码波形在信号中的开端和/或尾端。

处理器144可以对所述接收的信号进行降频转换,以降低噪声功率。处理器144可以为所述接收的信号或降频转换的信号应用第一检测器和/或第二检测器。处理器144可以为第一检测器和/或第二检测器的输出应用一个或多个阈值。此外,处理器144可以将第一检测器和第二检测器的输出的绝对值相乘,以抑制噪声以及获得更高的检测概率。

在步骤504处,处理器144可以基于检测的Golay前导码波形估计第一位置与第二位置之间的通信信道的特征。通信信道可以是泥浆信道或泥浆流动路径,诸如经由泥浆泵116泵送至井下泥浆马达的钻井泥浆。此外,处理器144可以基于检测的Golay前导码波形估计泥浆信道响应。

通信信道的特征可以包括噪声、失真、延迟、衰减、相移、信噪比、脉冲响应、阻抗参数、压力、温度、井筒方向、井筒偏离、密度、孔隙度、井筒层的特征等。所述特征可以是传递函数。

在钻井操作或程序期间,处理器144可以执行以上步骤和操作中的任何一个,包括步骤500、502和/或504。处理器18可以在钻井的同时执行步骤500至步骤504。

图6A和图6B示出示例性系统实施方案。当实践本技术时,更合适的实施方案对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本领域技术人员还将容易认识到,其它系统实施方案也是可能的。

图6A示出常规系统总线计算系统架构600,其中系统的部件使用总线605彼此电通信。系统600可以包括处理单元(CPU或处理器)610和系统总线605,所述系统总线605将包括诸如只读存储器(ROM)620和随机存取存储器(RAM)625等系统存储器615的各种系统部件耦合至处理器610。系统600可以包括与处理器610直接连接、紧密接近处理器610或集成为处理器610的一部分的高速存储器的高速缓存。系统600可以从存储器615和/或存储装置630复制数据到高速缓存612以供处理器610快速访问。以此方式,高速缓存可以提供当等待数据时避免处理器610延迟的性能提升。这些模块和其它模块可以控制或者被配置来控制处理器610,以执行各种动作。其它系统存储器615也可以使用。存储器615可以包括具有不同性能特征的多个不同类型的存储器。处理器610可以包括任何通用处理器和硬件模块或软件模块,诸如存储在存储装置630中的模块1 632、模块2 634和模块3 636,所述模块被配置来控制处理器610以及专用处理器,其中软件指令被并入到实际处理器设计中。处理器610可以本质上是完全自包含的计算系统,含有多个内核或处理器、总线、存储器控制器、高速缓存等。多核处理器可以是对称的或不对称的。

为了实现与计算装置600的用户交互,输入装置645可以表示任何数量的输入机构,诸如用于语音的麦克风、用于手势或图形输入的触敏屏幕、键盘、鼠标、运动输入、语音等等。输出装置642也可以是本领域技术人员已知的若干输出机构中的一个或多个。在一些情况下,多模式系统可以使得用户能够提供多种类型的输入以与计算设备600进行通信。通信接口640一般可以支配和管理用户输入和系统输出。对任何特定的硬件配置进行操作没有限制,因此这里的基本特征可以很容易地替代正在开发的改进硬件布置或固件布置。

存储装置630是非易失性存储器,并且可以是硬盘或可以存储可由计算机访问的数据的其它类型的计算机可读介质,诸如磁带盒、闪存卡、固态存储器装置、数字多功能盘、盒式磁带、随机存取存储器(RAM)625、只读存储器(ROM)620和它们的混合。

存储装置630可以包括用于控制处理器610的软件模块632、634、636。也预期其它硬件或软件模块。存储装置630可以连接至系统总线605。在一个方面中,执行特定功能的硬件模块可以包括存储在计算机可读介质中、与诸如处理器610、总线605、显示器635等必要的硬件部件相关联的软件部件,以实现所述功能。

图6B示出具有可以用于执行所描述的方法以及生成和显示图形用户界面(GUI)的芯片集架构的示例性计算系统650。计算机系统650可以是可以用于实现所公开的技术的计算机硬件、软件和固件。系统650可以包括处理器655,所述处理器655表示能够执行被配置来执行所识别的计算的软件、固件和硬件的任何数量的物理和/或逻辑不同的资源。处理器655可以与芯片集660通信,所述芯片集660可以对至处理器655的输入和来自处理器655的输出进行控制。芯片集660可以输出信息给诸如显示器等输出装置665,并且可以读取和写入信息到存储装置670,所述存储装置670可以包括磁性介质和固态介质。芯片集660还可以从RAM 675读取数据,以及将数据写入到RAM 675。可以提供用于与各种用户界面部件685介接的桥接器680以便与芯片集660介接。此类用户界面部件685可以包括键盘、麦克风、触摸检测和处理电路、诸如鼠标等指示装置等。一般而言,至系统650的输入可以来自机器生成和/或人类生成的多种来源中的任何一个。

芯片集660还可以与一个或多个通信接口690连接,所述一个或多个通信接口690可以具有不同的物理接口。此类通信接口可以包括用于有线和无线局域网、用于宽带无线网络以及个人局域网的接口。用于生成、显示和使用本文所公开的GUI的方法的一些应用可以包括通过物理接口接收有序数据集,或者通过对存储在存储装置670或675中的数据进行分析的处理器655来由机器本身而生成。另外,机器可以经由用户界面部件685从用户接收输入,并且执行合适的功能,诸如通过使用处理器655对这些输入进行解释来浏览功能。

可以了解,系统600和650可以具有一个以上的处理器610,或者是联网在一起以提供更大处理能力的一组或一群计算装置的一部分。

为了解释清楚,在一些情况下,本技术可以被呈现为包括单独的功能块,所述单独的功能块包括包含以下项的功能块:装置、装置部件、体现在软件中的方法中的步骤或例程,或者硬件和软件的组合。

计算机可读存储装置、介质和存储器可以包括含有位流的电缆或无线信号等。然而,当被提及时,非暂时性计算机可读存储介质明确地排除诸如能量、载波信号、电磁波和信号本身等介质。

可以使用被存储的或以其它方式可从计算机可读介质获得的计算机可执行指令来实现根据前面提及的描述的方法。所述指令可以包括致使或以其它方式配置通用计算机、专用计算机或专用处理装置来执行某一功能或一组功能的指令和数据。可以通过网络访问所使用的计算机资源的各部分。计算机可执行指令可以是诸如汇编语言、固件或源代码等二进制、中间格式的指令。可以用于存储指令、所使用的信息和/或在根据前面提及的描述的方法期间所建立的信息的计算机可读介质包括磁盘或光盘、快闪存储器、具备非易失性存储器的USB装置、联网存储装置等。

实现根据这些公开内容的方法的装置可以包括硬件、固件和/或软件,并且可以采取多种形式因素中的任何一个。所述形式因素可以包括膝上型电脑、智能电话、小形式因素个人计算机、个人数字助理、架装装置、独立式装置等。本文所描述的功能性还可以体现在外围设备或附加卡中。所述功能性也可以在不同芯片之中的电路板上实现或者在单个装置中执行的不同过程中实现。

所述指令、用于传送所述指令的介质、用于执行它们的计算资源以及用于支持所述计算资源的其它结构是用于提供这些公开内容中所描述的功能的手段。

虽然使用了多种信息来解释在所附权利要求书的范围内的各方面,但是并非基于特定的特征或布置暗示对权利要求书的限制,这是因为本领域技术人员将能够得出各种各样的实现方式。另外且虽然可能已经以结构特征和/或方法步骤特有的语言描述了某一主题,但是应当理解,所附权利要求书中所限定的主题不一定限于这些描述的特征或动作。可以使所述功能性不同地分布或者在除了本文所识别的那些部件之外的部件中执行。确切地说,所描述的特征和步骤被公开为在所附权利要求书的范围内的系统和方法的可能部件。此外,叙述集合“中的至少一个”的权利要求语言指示集合中的一个构件或集合中的多个构件满足所述权利要求。

本公开的声明包括:

声明1:一种方法,所述方法包括:通过定位在井筒内的第一位置处的第一装置从定位在所述井筒内的第二位置处的第二装置接收包括Golay前导码波形的信号,所述Golay前导码波形基于Golay互补码;通过所述第一装置检测所述信号中的所述Golay前导码波形;以及基于所述检测到的Golay前导码波形估计所述第一位置与所述第二位置之间的通信信道的特征。

声明2:根据声明1所述的方法,其中检测所述Golay前导码波形包括:将所述Golay前导码波形与所述信号中的数据符号分开,以及识别所述信号的对应于所述Golay前导码波形的部分。

声明3:根据声明1或2所述的方法,其中所述第一位置接近所述井筒的地面位置,且所述第二位置是所述井筒的井下位置。

声明4:根据前述声明1至3中任一项所述的方法,其中所述Golay前导码波形具有平坦功率谱。

声明5:根据前述声明1至4中任一项所述的方法,其中所述通信信道包括泥浆流动路径,并且其中估计所述通信信道的所述特征包括估计泥浆信道响应。

声明6:根据前述声明1至5中任一项所述的方法,其中所述通信信道的所述特征包括传递函数。

声明7:根据前述声明1至6中任一项所述的方法,其中检测所述Golay前导码波形包括识别所述Golay前导码波形在所述信号中的尾端。

声明8:根据前述声明1至7中任一项所述的方法,其中检测所述Golay前导码波形包括识别所述Golay前导码波形在所述信号内的位置。

声明9:根据前述声明1至8中任一项所述的方法,所述方法进一步包括:基于所述检测到的Golay前导码波形选择所述信号的用于信道估计的部分,所述部分包括一个或多个数据符号;以及基于所述选定部分估计泥浆信道特征。

声明10:根据前述声明1至9中任一项所述的方法,所述方法进一步包括:在检测所述Golay前导码波形之前将滤波器应用于所述信号。

声明11:根据前述声明1至10中任一项所述的方法,其中在钻井操作期间执行所述检测和估计步骤,所述方法进一步包括:确定所述井筒的一个或多个井下特征,所述井下特征包括以下项中的至少一个:地层流体密度、温度、压力、电阻率、孔隙度、钻头的方位取向和钻柱的方位取向。

声明12:根据前述声明1至11中任一项所述的方法,其中所述第一装置和所述第二装置包括处理器和脉冲发生器中的至少一个。

声明13:一种系统,所述系统包括:换能器,所述换能器驻留在井筒内的第一位置处以从所述井筒内的第二位置处的通信部件接收包括Golay前导码波形的信号,所述Golay前导码波形基于Golay互补码;处理器,所述处理器与所述换能器耦合以从所述换能器接收所述信号;以及计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当被所述处理器执行时,所述指令致使所述处理器执行包括以下项的操作:检测所述信号中的所述Golay前导码波形;基于所述检测到的Golay前导码波形,估计所述第一位置与所述第二位置之间的通信信道的特征。

声明14:根据声明13所述的系统,其中所述测量结果包括基于所述信号的换能器测量结果。

声明15:根据声明13或14所述的系统,其中检测所述Golay前导码波形包括:将所述Golay前导码波形与所述信号中的数据符号分开,以及识别所述信号的对应于所述Golay前导码的部分。

声明16:根据前述声明13至15中任一项所述的系统,其中所述通信信道包括泥浆流动路径,并且其中所述Golay前导码波形具有平坦功率谱。

声明17:根据前述声明13至16中任一项所述的系统,其中估计所述通信信道的所述特征包括估计泥浆信道响应。

声明18:根据前述声明13至17中任一项所述的系统,其中所述通信信道的所述特征包括传递函数。

声明19:一种非暂时性计算机可读存储介质,所述非暂时性计算机可读存储介质中存储有指令,当被处理器执行时,所述指令致使所述处理器执行包括以下项的操作:从位于井筒内的第二位置处的第二通信装置获得与由位于所述井筒内的第一位置处的换能器接收的信号相关联的数据,所述信号包括Golay前导码波形,所述Golay前导码波形基于Golay互补码;基于所述数据检测所述信号中的所述Golay前导码波形;以及基于所述检测到的Golay前导码波形估计所述第一位置与所述第二位置之间的通信信道的特征。

声明20:根据声明19所述的非暂时性计算机可读存储介质,所述非暂时性计算机可读存储介质存储额外的指令,当被所述处理器执行时,所述额外的指令致使所述处理器执行包括以下项的操作:基于所述检测到的Golay前导码波形,选择所述信号的用于信道估计的部分,所述部分包括一个或多个数据符号;以及基于所述选定部分估计泥浆信道。

声明21:根据声明19或20所述的非暂时性计算机可读存储介质,其中所述通信信道包括泥浆流动路径,并且其中检测所述Golay前导码波形包括:将所述Golay前导码波形与所述信号中的数据符号分开,以及识别所述信号的对应于所述Golay前导码波形的部分。

声明22:根据前述声明19至21中任一项所述的非暂时性计算机可读存储介质,其中所述Golay前导码波形具有平坦功率谱,且所述第二装置包括脉冲发生器,所述非暂时性计算机可读存储介质存储额外的指令,当被所述处理器执行时,所述额外的指令致使所述处理器执行包括以下项的操作:在检测所述Golay前导码波形之前将滤波器应用于所述信号。

声明23:根据前述声明19至22中任一项所述的非暂时性计算机可读存储介质,其中所述第一位置围绕所述井筒的地面位置定位,且所述第二位置是所述井筒的井下位置。

声明24:根据前述声明19至23中任一项所述的非暂时性计算机可读存储介质,其中所述第一位置是所述井筒的井下位置,且所述第二位置围绕所述井筒的地面位置定位。

声明25:根据前述声明19至24中任一项所述的非暂时性计算机可读存储介质,其中所述第一装置和所述第二装置中的至少一个包括处理器和脉冲发生器中的至少一个。

声明26:根据前述声明19至25中任一项所述的非暂时性计算机可读存储介质,所述非暂时性计算机可读存储介质存储额外的指令,当被所述处理器执行时,所述额外的指令致使所述处理器执行包括以下项的操作:在检测所述Golay前导码波形之前将泵滤波器应用于所述信号。

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