Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Vibrationen aus der Tiefe - Wie neue Mobilfunktechniken helfen, große Datenmengen in kürzerer Zeit akustisch über einen Bohrstrang zu übertragen

 
: Gutierrez Estevez, M.A.; Krüger, K.A.; Krüger, K.; Groh, M.; Jurczyk, A.; Sohmer, M.; Krüger, U.; Jungnickel, V.; Manolakis, K.; Jaksch, K.; Giese, R.; Reich, M.

Deutsche Gesellschaft für Mineralölwissenschaft und Kohlechemie e.V. -DGMK-, Hamburg; Österreichische Gesellschaft für Erdölwissenschaften -ÖGEW-:
DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung des Fachbereiches Aufsuchung und Gewinnung am 18. und 19. April 2013 in Celle. Autorenmanuskripte. CD-ROM
Hamburg: DGMK, 2013
ISBN: 978-3-941721-31-9
pp.101-110
Deutsche Gesellschaft für Mineralölwissenschaft und Kohlechemie, Österreichische Gesellschaft für Erdölwissenschaften (Frühjahrstagung) <2013, Celle>
German
Conference Paper
Fraunhofer HHI ()

Abstract
Die Anwendung hochauflösender seismischer Methoden zur Steuerung des Bohrpfades erfordert eine schnelle Datenübertragung nach übertage. Mit der gängigen Mud-Pulse- Telemetrie sind in der Praxis jedoch meist nur Datenraten von unter 10 bit/s realisierbar. Der im Projekt SPWD-BusData verfolgte Ansatz soll weitaus höhere Datenraten durch akustische Übertragung über das Bohrgestänge ermöglichen. Im Rahmen des Projektes wird im Gegensatz zu früheren, erfolglosen Versuchen Mobilfunktechnologie der neuesten Generation mit leistungsfähigen Signalquellen mit dem Ziel kombiniert, sicher und ohne Repeater über mehrere 1000 m Bohrgestänge Datenübertragungsraten von einigen 100 bit/s realisieren zu können. Um die Einflüsse des Bohrstrangs auf das neue Verfahren abschätzen zu können, und damit einer realen Anwendung deutlich näher zu kommen, wurde Anfang Dezember 2012 ein umfangreicher Feldtest in der zugänglichen Vorbohrung der vertikalen Kontinentalen Tiefbohrung (KTB) durchgeführt. Am oberen Ende eines Bohrstrangs wurden verschiedene Aktuatoren als Sender eingesetzt und am unteren Ende wurde ein Datenlogger mit mehreren, unterschiedlichen Detektoren angeschraubt. Damit konnten über 40 Stunden lang Empfangssignale mit einer Abtastrate von 32 kHz aufzeichnet werden. Jeweils nach 14 Bohrstangen (?130 m) wurde die Sendeeinheit am oberen Ende des Bohrstrangs montiert und Testsignale zum Datenlogger gesendet. Eine vorläufige Auswertung der Messdaten ergab messbare Signale bis zur maximal erreichten Teufe von über 2000 m. Der Bohrstrang wies jedoch insgesamt eine unerwartet hohe Dämpfung von 30 - 47 dB/km für den longitudinalen und ca. 20 dB/km mehr für den transversalen Wellentyp auf. Mithilfe von speziellen Chirp-Signalen (Sinus-Sweeps) konnte jeweils die Kanalcharakteristik gemessen werden, um damit realistische Simulationen der Datenübertragung durchführen zu können. Die Pulsverbreiterung und die Breite der Passbänder gaben dabei wichtige Informationen für die Parametrisierung des Übertragungssystems. Das verwendete LTE Signal wurde mithilfe der sog. carrier aggregation im LTE-Advanced Standard so erweitert, dass eine störungsarme Übertragung möglich war. Erste Versuche damit ergaben für 1040 m Teufe eine Datenrate von 724 bit/s. Die Dämpfung der verwendeten 2 3/8" Bohrstangen war jedoch außergewöhnlich hoch. Deshalb wird angenommen, dass die Reichweite bei der Verwendung von Bohrgestängen größeren Durchmessers wesentlich höher sein wird. Weitere Steigerungen der Reichweite sind durch den Einsatz neuer Techniken wie MIMO oder der Implementierung von Linearisierungs-Algorithmen zu erwarten.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-261788.html