[发明专利]用于进行信道映射和均衡器初始化的跳频探测器信号

说明书

技术领域

本公开涉及与钻井操作相关联的井下信道的信道映射，且更具体地涉及生成用于对井下泥浆柱进行信道映射的跳频探测器信号和使用跳频探测器信号进行均衡器初始化。

发明背景

通常在钻井或其他油气操作期间经由泥浆脉冲进行地面和井下工具之间的通信。当从井下向地面或从地面向井下换能器传输压力信号时，泥浆信道会引起失真和衰减，这可能会影响信号质量。例如，可能由于以下因素而发生在频谱的某些部分出现空值的频率选择性衰落：信号沿着传播路径的反射；地面上的设备；穿过管道的信道的特性的变化；和/或从井底钻具组件中的各种元件。另外，由于柱中泥浆的特性而发生随频率变化的衰减(频率越高，衰减越多)。

设计成允许通过该泥浆信道进行通信的系统可能以两种方式适应。首先，这个系统可基于对来自信道的频谱中出现的空值的理解来选择最佳操作频率。这样，可调整通带调制的中心频率(诸如QPSK(正交相移键控)、BPSK(二进制相移键控)、MSK(最小频移键控)、SOQPSK(成形偏移正交移键控)、CPM(连续相位调制)、QAM(正交幅度调制)等等)，使得在信号的频率范围内不出现空值，并且使得考虑到泥柱衰减效应，中心频率不会过高。这可以被认为是信道映射函数。其次，可以使用均衡器来减少频率选择性衰落的失真效应。通常当使用均衡器时，采用多种方法来快速启动均衡器，使得它们能够快速地收敛到信道中的失真大大减轻的状态。

附图简述

图1示出了用于对井筒进行随钻测井的系统的示意图；

图2示出了泥浆柱的时间响应和频率响应；

图3示出了用于支持信道映射和均衡初始化两者的跳频探测器信号；

图4示出了来自跳频序列的频率响应；

图5示出了跳频传输的示例性实现方式；

图6示出了接收并处理跳频探测器信号的示例性实现方式；

图7示出了示例方法实施方案；以及

图8示出了示例性系统实施方案。

具体实施方式

以下详细描述了本公开的各种实施方案。尽管描述了各个实现方式，但应当理解，这仅是出于说明的目的。可以在不脱离本公开的精神和范围的前提下，使用其他部件和配置，并且所提供的示例性实现方式的特性/配置并非其中呈现了这些特性/配置的实现方式所特有的。

公开了一种系统、方法和计算机可读存储装置，其提供了一种用于以单个布置执行高速LWD(随钻测井)和/或MWD(随钻测量)操作所需的两个功能的机制：频道映射(以确定优选操作频率)；以及均衡器初始化(以快速收敛均衡器，使得快速消除泥浆信道失真)。这节省了启动时间，并且生成了信道特性的高保真度分布图，从而可以确定包括操作中心频率的最佳操作参数。这两个功能都是用一个探测器信号来执行的，而不会影响任何一个。换句话说，单个探测器信号不是执行需要井下通信的两个不同的操作，而是提供使通信路径(诸如泥浆柱或钻柱的实心构件)并初始化均衡器所需的数据。为使这种情况成为可能，使用跳频探测信号，其中正在通信的信号在被测试的频率范围内并且以不连续的模式从小频带跳到小频带。

尽管这可以用于LWD，但它也可以适用于任何井下通信、通往和来自地面的通信、以及井下位置之间的通信。例如，本文公开的原理可以应用于波形从井下到地面、从地面到井下或在管道的通信点之间行进并且遇到衰减和失真的有线通信、泥浆柱通信(即泥浆脉冲遥测)、结构构件或其他信号传输。例如，如果经由有线通信进行通信，则系统可以利用电线、钻头本身或其他传导机构进行通信。如果系统经由泥浆脉冲遥测进行通信，则传感器将在泥浆柱内产生压力脉冲(正/负脉冲系统)或载波频率(连续波脉冲系统)。将这些各种通信可以采取的途径称为通信路径。

例如，一种根据本公开来配置的系统识别用于探测井筒内的第一位置处的第一装置与井筒内的第二位置处的第二装置之间的泥浆柱的频率范围。向多个探测序列中的每一个分配中心频率、带宽和时间帧，使得频率范围的整体被分配到多个探测序列，并且其中当根据分配到多个探测序列中的每个探测序列的时间帧来按顺序播放时，产生具有非连续频率的探测信号。所述系统接收衰减的探测信号，所述衰减的探测信号由另一装置作为探测信号而生成并且通过泥浆柱衰减。所述系统将衰减的探测信号与探测信号进行比较，以得到比较值。所述系统还基于比较值来初始化均衡器。