BR112013010142B1 - sistema de controle de perfuração e método para modelar um parâmetro de um sistema em tempo real - Google Patents

sistema de controle de perfuração e método para modelar um parâmetro de um sistema em tempo real Download PDF

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Dimitry Dashevskiy
Jens Rudat
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Baker Hughes Incorporated
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions

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Abstract

SISTEMA DE CONTROLE DE PERFURAÇÃO E MÉTODO PARA MODELAR UM PARÂMETRO DE UM SISTEMA EM TEMPO REAL. A presente invenção refere-se a um sistema que inclui uma unidade de controle (24) incluindo um modelo do sistema que inclui parâmetros do modelo e condições operacionais. O sistema ainda inclui uma montagem (10) que inclui um ou mais módulos sensores ( 17,20,22) e um segundo processador, o segundo processador incluindo definições dos parâmetros do modelo e configurados para determinar os parâmetros de modelo com base nas informações recebidas de um ou mais sensores. O sistema ainda inclui um meio de comunicação (19) que comunicavelmente acopla a unidade de controle (24) e a montagem (10).

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados
[0001] Este pedido reivindica a prioridade ao Pedido de PatenteProvisório Norte-americano N°. de série 61/407,053, depositado em 27 de outubro de 2010.
Antecedentes da Invenção
[0002] A exploração e produção de hidrocarbonos geralmenterequer que um poço seja perfurado profundamente na terra. O poço fornece acesso a uma formação geológica que pode conter um reservatório de óleo ou gás.
[0003] As operações de perfuração requerem muitos recursos comoum anel de perfuração, uma equipe de perfuração, e serviços de suporte. Estes recursos podem ser muito caros. Além disso, o gasto pode ser ainda muito mais alto se as operações de perfuração forem conduzidas em alto mar. Assim, há um incentivo para conter gastos pela perfuração do poço eficientemente.
[0004] A eficiência pode ser medida em diferentes formas. Em umaforma, a eficiência é medida pela rapidez em que o poço pode ser perfurado. Perfurar o poço muito rápido, embora possa causar problemas. Se a perfuração do poço em uma alta taxa de perfuração resulta em uma alta probabilidade de danificar o equipamento, então os recursos podem ser gastos no tempo de inatividade e reparos. Além disso, as tentativas na perfuração do poço muito rápida podem levar aos eventos de perfuração anormais que podem diminuem a velocidade do processo de perfuração.
[0005] Há muitos tipos de problemas que podem desenvolverdurante a perfuração como giro e cola-deslize. Cola-deslize refere-se à ligação e liberação da coluna de perfuração durante a perfuração e resulta na oscilação de torção da coluna de perfuração. Cola-deslize pode levar a danos na broca e, em alguns casos, leva a falha da coluna de perfuração.
[0006] Modelos matemáticos do sistema de perfuração podem sercriados. Estes modelos podem ser usados para prever como as mudanças nos parâmetros/condições operacionais (por exemplo, velocidade de perfuração, peso na broca, e semelhante) afetarão o processo de perfuração. Em alguns casos, os modelos podem ser usados por um sistema de controle baseado no modelo. Entende-se que os modelos podem precisar ser adaptados conforme o sistema muda. Por exemplo, a coluna de perfuração pode passar por mudanças nas suas propriedades físicas, a broca pode se tornar frouxa, as propriedades da lama de perfuração podem mudar e semelhante. Assim, os sistemas de controle baseado no modelo operam melhor constantemente atualizados com as condições reais passadas durante a perfuração. As condições reais (medições durante a perfuração) são medidas pelas ferramentas na BHA (montagem do furo inferior). As medições podem conter medições dinâmicas da coluna de perfuração/BHA.
[0007] Uma forma de transferir as condições reais de umalocalização do fundo do poço na superfície é usar a telemetria do pulso da lama. A telemetria do pulso da lama é um método comum de transmissão de dados usada pela medição nas ferramentas de perfuração. Tais ferramentas tipicamente incluem uma válvula operada para restringir o fluxo da lama de perfuração (lama) de acordo com as informações digitais a ser transmitidas. Isso cria flutuações de pressão que representam as informações. As flutuações de pressão propagam dentro do fluido de perfuração em direção à superfície onde elas são recebidas pelos sensores de pressão. Outra forma de transferir informações pode ser usar um sistema de telemetria eletromagnética (EM).
[0008] Em alguns casos, entretanto, a largura de banda de sistemasde telemetria EM e de pulso da lama pode não ser suficiente para fornecer todos os dados necessários pelos modelos de forma pontual. Em alguns casos, um tubo com fio é usado em vez de um sistema de telemetria. Os tubos com fio fornecer largura de banda muito maior do que os sistemas de telemetria do pulso da lama, mas são caros e menos confiáveis.
Sumário
[0009] De acordo com uma modalidade o sistema que inclui umaunidade de controle incluindo um modelo do sistema que inclui parâmetros do modelo e condições operacionais é revelado. O sistema desta modalidade ainda inclui uma montagem tendo um ou mais módulos sensores e um segundo processador que inclui definições dos parâmetros do modelo que é configurado para determinar os parâmetros do modelo com base nas informações recebidas de um ou mais sensores. O sistema ainda inclui um meio de comunicação que comunicativamente acopla a unidade de controle e a montagem.
[00010] De acordo com outra modalidade, uma montagem do furo inferior que inclui um ou mais módulos sensores e um processador que inclui incluindo definições dos parâmetros do modelo que é configurado para determinar parâmetros do modelo com base nas informações recebidas de um ou mais sensores é revelado. A montagem do furo inferior ainda inclui um aparelho de comunicação configurado para transmitir os parâmetros do modelo a uma unidade de controle em uma localização da superfície.
[00011] De acordo com outra modalidade, o método para modelar um parâmetro de um sistema em tempo real é revelado. O método desta modalidade inclui: formar um modelo do sistema, o modelo incluindo parâmetros do modelo e condições operacionais; fornecer definições dos parâmetros do modelo a um processador localizado em uma montagem do furo inferior; receber, no processador, valores medidos dos módulos sensores na montagem do furo inferior; calcular os parâmetros do modelo no processador; e transmitir os parâmetros do modelo a uma unidade de controle; e usá-los na superfície para otimizar a perfuração.
[00012] De acordo com outra modalidade um sistema que inclui uma unidade de controle incluindo uma pluralidade de modelos do sistema que inclui parâmetros do modelo é revelado. O sistema ainda inclui uma montagem que inclui um ou mais módulos sensores e um segundo processador. O segundo processador inclui definições de uma pluralidade de modelos e é configurado para determinar qual da pluralidade de modelos é mais compatível com as informações recebidas de um ou mais sensores. O sistema ainda inclui um meio de comunicação que comunicativamente acopla a unidade de controle e a montagem. Nesta modalidade, a montagem transmite uma identificação da pluralidade de modelos à unidade de controle através do meio de comunicação.
Breve Descrição dos Desenhos
[00013] Agora com referência aos desenhos em que os elementos semelhantes são numerados iguais nas várias figuras:
[00014] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando um anel de perfuração engatado nas operações de perfuração;
[00015] A figura 2 é um diagrama em blocos mostrando um sistema de acordo com uma modalidade; e
[00016] A figura 3 é fluxograma que ilustra um método de acordo com uma modalidade.
Descrição Detalhada
[00017] Reveladas são as técnicas para permitir o uso de um sistema de telemetria com baixa largura de banda (como um sistema de telemetria de pulso de lama ou EM) em um ambiente onde as limitações da largura de banda de tal sistema de telemetria normalmente excluiriam seu uso. As técnicas, que incluiriam sistemas e métodos, incluem transformar as informações que normalmente seriam enviadas pelo sistema de telemetria em outro formato antes de enviá-lo.
[00018] Em uma modalidade, as técnicas reveladas são utilizadas para fornecer valores medidos em tempo real na montagem do furo inferior de uma coluna de perfuração a uma unidade de controle da superfície que inclui um modelo de uma coluna de perfuração. Em vez de transmitir cada valor medido à unidade de controle, os valores medidos são fornecidos a um processador na montagem do furo inferior. O processador soluciona os parâmetros do modelo e então precisa apenas transmitir estes parâmetros, em vez das informações de uma variedade de sensores. Em uma modalidade, o modelo é usado para simular a intensidade de vibração do fundo do poço.
[00019] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando um anel de perfuração 1 engatado nas operações de perfuração. O fluido de perfuração 31, ainda chamado de lama de perfuração, é circulado pela bomba 12 através da coluna de perfuração 9 através da montagem do furo inferior (BHA) 10, através da broca 11 e de volta à superfície através do anel 15 entre a coluna de perfuração 9 e a parede do poço 16. A BHA 10 pode compreender qualquer um de um número de módulos sensores 17, 20, 22 que podem incluir os sensores de avaliação de formatação e sensores direcionais. Os módulos sensores 17, 20, 22 podem medir informações sobre qualquer, por exemplo, a tensão ou tinta experimentada pela coluna de perfuração, temperatura, pressão, e semelhante.
[00020] Enquanto não ilustrado, deve ser entendido que o anel de perfuração 1 pode incluir um motivador da coluna de perfuração acoplado à coluna de perfuração 9 que faz com que a coluna de perfuração 9 fure na terra. O termo "motivador da coluna de perfuração" refere-se a um aparelho ou sistema que é usado para operar a coluna de perfuração 9. Exemplos não limitativos de um motivador da coluna de perfuração incluem um "sistema de elevação"para suportar a coluna de perfuração 9, um "dispositivo giratório"para girar a coluna de perfuração 9, uma "bomba de lama" para bombear a lama de perfuração através da coluna de perfuração 9, um "dispositivo de controle de vibração ativa" para limitar a vibração da coluna de perfuração 9, e um "dispositivo de desvio de fluxo" para desviar um fluxo da lama interna à coluna de perfuração 9. O termo "peso na broca" refere-se à força imposta na BHA 10. O peso na broca inclui um peso da coluna de perfuração e uma quantidade de força causada pelo fluxo de lama que impacta a BHA 10.
[00021] A BHA 10 ainda contém um dispositivo de comunicação 19 que pode induzir as flutuações de pressão no fluido de perfuração 31 ou introduzir pulsos eletromagnéticos na coluna de perfuração 9. As flutuações de pressão, ou pulsos, propagam na superfície através do fluido de perfuração 31 ou na coluna de perfuração 9, respectivamente e são detectadas na superfície por um sensor 18 e transportadas a uma unidade de controle 24. O sensor 18 é conectado à linha de fluxo 13 e pode ser um transdutor de pressão, ou de modo alternativo, pode ser um transdutor de fluxo.
[00022] Em uma modalidade, a unidade de controle 24 pode incluir programação ou outros meios ou outros meios para armazenar os modelos das características físicas da coluna de perfuração 9. Por exemplo, em uma modalidade, a unidade de controle 24 inclui um ou mais modelos que modelam as oscilações torcionais na coluna de perfuração 9. Tais informações podem ser usadas, por exemplo, para estimar se a condição de cola-deslize puder ocorrer.
[00023] Em uma modalidade, os modelos podem ter a forma simplificada ilustrada pela equação 1: F(x,y,z,A,B) = 0 (1)
[00024] em que z é característica física sendo modelada. Em uma modalidade, z representa a intensidade das vibrações do fundo do poço da coluna de perfuração 9. As variáveis x e y representam as condições operacionais que podem ser controladas na superfície. Em uma modalidade, as condições operacionais são parâmetros de perfuração. Exemplos dos parâmetros de perfuração podem incluir, por exemplo, peso na broca, velocidade rotacional da coluna de perfuração 9, torque imposto na coluna de perfuração 9, vazão da lama da bomba de lama 12, operação do dispositivo de controle de vibração ativa (não mostrado) ou qualquer outro parâmetro de perfuração que pode ser controlado na superfície.
[00025] O modelo mostrado na equação 1 pode ser usado para modelar os efeitos que mudam as condições operacionais pode ter no sistema de perfuração em geral e uma coluna de perfuração em particular. Ainda, o modelo mostrado na equação 1 pode ser usado para determinar se certa combinação dos parâmetros de perfuração fará com que a coluna de perfuração 9 passe por uma solução desfavorável. Por exemplo, o valor de z pode ser usado como um prognosticador de uma condição de cola-deslize. Em uma modalidade, o modelo pode ser usado para prever a intensidade de oscilações torcionais e determinar os valores ótimos do parâmetro de perfuração. Ainda, em uma modalidade, com base nos modelos a unidade de controle 24 pode fornecer recomendações quantitativas na mudança dos parâmetros de perfuração para mitigar cola-deslize ou outras condições e podem ser usadas em um modo automatizado conectando diretamente a um sistema de controle (não mostrado) da plataforma 1 à unidade de controle 24 para permitir que a unidade de controle 24 ajuste os parâmetros de perfuração.
[00026] No contexto da Equação 1, os valores de A e B são constantes. Como será entendido por um técnico no assunto que estas "constantes"estão sujeitas à mudança com base nas condições operacionais e na condição física da coluna de perfuração 9. Assim, os valores de A e B dependem, pelo menos em parte, dos valores recebidos dos módulos sensores 17, 20, 22.
[00027] Certamente, as "constantes" A e B são atualmente funções que dependem das informações dos vários sensores 17, 20, 22. Para esta finalidade, A e B podem ser referidos como parâmetros do modelo em uma modalidade. Declarado em termos matemáticos: F(A, B, m,...,n) = 0 (2);
[00028] em que m,...,n representa os valores recebidos de qualquer número de módulos sensores 12, 20, 22.
[00029] Na técnica anterior, para atualizar o modelo, os dados recebidos do dispositivo de comunicação 19 dos módulos sensores 17, 20, 22 e incapaz de fornecer estas informações à unidade de controle 24 rápido o suficiente para efetivamente determinar os parâmetros do modelo. Assim, a velocidade na qual os modelos poderiam ser atualizados é limitada pela largura de banda do sistema de telemetria.
[00030] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a BHA 10 inclui um processador 21. O processador é configurado para incluir processos que permitem calcular os valores de A e/ou B das informações que recebe dos módulos sensores 17, 20, 22. Então, em vez de transmitir as informações recebidas dos módulos sensores 17, 20, 22, o dispositivo de comunicação 19 precisa apenas enviar os valores calculados de A e B. Certamente, A e B são apresentadas como exemplos apenas e o número de parâmetros do modelo depende do modelo particular usado.
[00031] Em outra modalidade, o processador 21 poderia incluir uma pluralidade de modelos armazenada nele. Nesta modalidade, o processador 21 pode comparar os modelos às condições reais recebidas dos módulos sensores 17, 20, 22. A partir disso, oprocessador pode selecionar o modelo que mais representa as condições atuais. Nesta modalidade, apenas uma identificação do modelo precisa ser transmitida pelo gerador de impulso 19. Certamente, em alguns casos, uma identificação do modelo e os parâmetros do modelo podem ambos ser transmitidos.
[00032] A figura 2 mostra um diagrama em blocos de um sistema 38 de acordo com uma modalidade. Enquanto o sistema mostrado na figura 2 inclui vários elementos, deve ser entendido que o sistema 38 pode incluir menos do que todos os elementos mostrados na figura 2 em algumas modalidades.
[00033] O sistema 38 inclui uma montagem do furo inferior 10. Em uma modalidade, a montagem do furo inferior (BHA) 10 é comunicativamente acoplada à unidade de controle 24 pelo meio de comunicação 39. O meio de comunicação 39 permite, pelo menos, a comunicação da BHA 10 à unidade de controle 24. Certamente, o meio de comunicação 39 pode permitir a comunicação bidirecional em uma modalidade. Para facilitar a explicação, entretanto, apenas a comunicação da BHA 10 à unidade de controle 24 é ilustrada na figura 2.
[00034] Em uma modalidade, o meio de comunicação 39 faz parte de um sistema de telemetria do pulso da lama. Nesta modalidade, o meio de comunicação 39 é a lama de perfuração.
[00035] No evento que o meio de comunicação 39 faz parte de um sistema de telemetria do pulso da lama, o sistema 38 inclui elementos adicionais que formam o sistema de telemetria do pulso da lama. Por exemplo, na figura 2, a BHA 10 inclui um gerador de impulso 19 comunicativamente acoplado ao sensor 18. O gerador de impulso 19, o sensor 18, e o meio de comunicação 39 são operados de acordo com as técnicas conhecidas e tais técnicas não são discutidas aqui.
[00036] Na figura 2, a unidade de controle 24 é mostrada estando em uma localização da superfície 54 e a BHA 10 é mostrada estando em uma região no fundo do poço 56. Certamente, os ensinamentos aqui poderiam ser aplicados em diferentes contextos.
[00037] A BHA 10 na modalidade ilustrada inclui o processador 21. O processador 21 inclui um primeiro conjunto de dados 40 em uma modalidade. O primeiro conjunto de dados 40 inclui valores atuais recebidos dos módulos sensores 17, 20, 22 (figura 1). O processador 21 ainda inclui um segundo conjunto de dados 42. O segundo conjunto de dados 42 inclui definições dos parâmetros do modelo, A, B, etc., para um modelo do sistema operacional no qual o sistema 38 é implementado. Deve ser entendido que o primeiro conjunto de dados 40 e o segundo conjunto de dados 42 possam ser armazenados em um único elemento de armazenamento ou diferentes elementos de armazenamento. Ainda, o primeiro conjunto de dados 40 e o segundo conjunto de dados 42 poderiam ser armazenados em um diferente processador que é separado, mas comunicativamente acoplado ao processador 21.
[00038] Independente de como ou onde armazenado, o primeiro conjunto de dados 40 e o segundo conjunto de dados 42 são providos a um módulo solucionador 44 do processador 21. O módulo solucionador 44 é configurado para criar um terceiro conjunto de dados 46 do primeiro conjunto de dados 40 e do segundo conjunto de dados 42. Em particular, o solucionador 44 utiliza as definições do parâmetro de modelo definidas no segundo conjunto de dados 42 e os valores atuais recebidos dos vários módulos sensores como contidos no primeiro conjunto de dados 40 para determinar os valores dos parâmetros do modelo. Os parâmetros do modelo então criados formam o terceiro conjunto de dados 46 em uma modalidade.
[00039] Em uma modalidade, o terceiro conjunto de dados 46 é fornecido ao gerador de impulso 19 e transmitido à unidade de controle 24. Na modalidade ilustrada, os sinais fornecidos à lama de perfuração (meio de comunicação 39) são detectados pelo sensor 18. Os sinais detectados são então fornecidos à unidade de controle 24. Em particular, os sinais detectados são fornecidos a um decodificador 47 que converte os sinais em um valor particular. Por exemplo, o decodificador 47 pode ser configurado para remover cabeçalhos ou outras informações de identificação de uma série de pacotes de dados. Certamente, o decodificador poderia estar localizado externo à unidade de controle 24 em uma modalidade. Por exemplo, o decodificador 47 poderia estar localizado no sensor 18.
[00040] Independente de onde está localizado, o decodificador 47 fornece os parâmetros do modelo para modelar o módulo 48 na unidade de controle 24. O módulo do modulador 48 combina os parâmetros do modelo com um modelo predeterminado para criar um modelo atual. O modelo atual pode então, opcionalmente, ser fornecido a um otimizador 50 que otimiza as condições operacionais do sistema que o modelo representa. Além disso, as condições operacionais otimizadas podem ser fornecidas a um controlador 52 que varia a operação do sistema.
[00041] A figura 3 mostra um método de acordo com uma modalidade. No bloco 100 as definições do modelo, parâmetros a ser identificados (A, B, etc.) e procedimento(s) a ser usado(s) são armazenadas no processador de uma BHA. Em uma modalidade, as definições são funções matemáticas.
[00042] No bloco 102 os valores atuais das forças ou outras quantidades mensuráveis como temperatura e taxa de rotação experimentada por uma coluna de perfuração são recebidos no processador da BHA. Estes valores podem incluir, por exemplo, um ou mais de: pressão, temperatura, e tensão experimentada pela coluna de perfuração. Os valores podem ser medidos, por exemplo, pelos módulos sensores ou próximos à BHA.
[00043] No bloco 104, os parâmetros atuais do modelo são calculados no processador de BHA com base nas informações recebidas nos blocos 100 e 102. No bloco 106, os parâmetros atuais do modelo são transmitidos a uma unidade de controle. Em uma modalidade, os parâmetros atuais do modelo são transmitidos sobre um sistema de telemetria do pulso da lama. Em outra modalidade, os parâmetros atuais do modelo são transmitidos sobre um sistema de telemetria EM.
[00044] No suporte dos ensinamentos aqui, vários componentes de análise podem ser utilizados, incluindo sistemas digital e/ou analógicos. Por exemplo, a unidade do controlador 24 e o processador 21 podem incluir sistemas digitais ou analógicos. O sistema pode ter componentes como um processador, meio de armazenamento, memória, entrada, saída, link de comunicações (com fio, sem fio, óptico ou outro), interfaces do usuário, programas de software, processadores de sinal (digital ou analógico) e outros desses componentes (como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer operação e análises do aparelho e métodos revelados aqui em qualquer forma bem observada na técnica. Considera-se que estes ensinamentos podem ser, mas não precisam, implementados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenadas em um meio legível por computador, incluindo a memória (ROMs, RAMs), óptico (CD-ROMs), ou magnético (discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que quando executado faz com que o computador implemente o método da presente invenção. Estas instruções podem fornecer a operação do equipamento, coleta de dados de controle e análise e outras funções consideradas relevantes por um designer do sistema, operador, proprietário, usuário ou outra equipe, além disso, às funções descritas nesta descrição.
[00045] Ainda, vários outros componentes podem ser incluídos e solicitados para fornecer aspectos dos ensinamentos aqui. Por exemplo, uma fonte de alimentação (por exemplo, pelo menos um de um gerador, um abastecimento remoto e uma bateria), abastecimento a vácuo, fornecimento de pressão, componente de resfriamento, componente de aquecimento, força motriz (como uma força translacional, força de propulsão ou uma força rotacional), ímã, eletroímã, sensor, eletrodo, transmissor, receptor, antena, controlador, unidade óptica, unidade mecânica (como um amortecedor de choque, amortecedor de vibração, ou propulsor hidráulico), unidade elétrica ou unidade eletromecânica pode ser incluída no suporte dos vários aspectos discutidos aqui ou em suporte de outras funções além desta descrição.
[00046] Elementos das modalidades foram introduzidos com qualquer um dos artigos "um" ou "uma." Os artigos são direcionados para significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "incluindo" e "tendo"são direcionados para ser inclusivos de modo que possam ser elementos adicionais que não sejam os elementos listados. O termo "ou" quando usado com uma lista de pelo menos dois elementos é direcionado para significar qualquer elemento ou combinação de elementos.
[00047] Será reconhecido que os vários componentes ou tecnologias podem fornecer certas funções necessárias ou úteis de funcionalidade. Certamente, estas funções e características como pode ser necessário no suporte das reivindicações anexas e variações destas, são reconhecidas como inerentemente incluídas como uma parte dos ensinamentos aqui e uma parte da invenção revelada.
[00048] Enquanto a invenção foi descrita nas modalidades exemplares, será entendido que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídas para os elementos desta sem sair do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão observadas para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem sair do escopo essencial desta. Assim, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade particular revelada como o melhor modo observado para realizar esta invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (10)

1. Sistema de controle de perfuração que inclui uma coluna de perfuração (9), o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de controle (24) localizada em uma localização de superfície incluindo uma pluralidade de modelos do sistema que incluem, cada um, parâmetros de modelo, a pluralidade de modelos modelando oscilações torcionais na coluna de perfuração e usada para controlar operação da coluna de perfuração (9); uma montagem de furo inferior (10), a montagem (10) incluindo uma pluralidade de módulos sensores (17, 20, 22) e um processador, o processador incluindo definições da pluralidade de modelos e configurado para determinar quais dos modelos mais se aproxima das informações recebidas da pluralidade de módulos sensores (17, 20, 22) durante uma operação de perfuração; e um meio de comunicação (19) acoplando comunicativamente a unidade de controle (24) e a montagem (10) para transmitir uma indicação do modelo que mais se aproxima da unidade de controle (24); em que a unidade de controle (24) ainda inclui um sistema de controle baseado em modelo configurado para controlar a operação de um anel de perfuração baseado no modelo que mais se aproxima.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de comunicação (19) é lama de perfuração.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a montagem (10) de furo inferior ainda inclui: um dispositivo de comunicação acoplado ao meio de comunicação (19).
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de comunicação gera ondas eletromagnéticas e o meio de comunicação (19) é pelo menos parcialmente formado por uma coluna de perfuração (9).
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (24) ainda inclui: um sistema de controle baseado em modelo.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle baseado em modelo é configurado para controlar a operação do anel de perfuração.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (24) está localizada em uma localização de superfície e a montagem (10) está localizada em uma região de fundo do poço.
8. Método para modelar um parâmetro de um sistema em tempo real, o método caracterizado pelo fato de que compreende: formar um primeiro modelo do sistema, o modelo modelando oscilações torcionais de uma coluna de perfuração (9) e incluindo parâmetros de modelo e condições operacionais; proporcionar definições dos parâmetros de modelo a um processador localizado em uma montagem (10) de furo inferior; receber, no processador, valores medidos de múltiplos módulos sensores (17, 20, 22) na montagem (10) de furo inferior durante uma operação de perfuração; calcular os parâmetros de modelo no processador durante a operação de perfuração, em que cada parâmetro de modelo depende de informação recebida dos múltiplos módulos sensores (17, 20, 22); e transmitir os parâmetros de modelo para uma unidade de controle (24) durante a operação de perfuração; em que os parâmetros de modelo são funções de dados recebidos a partir dos múltiplos módulos sensores (17, 20, 22) e são usados pela unidade de controle (24) no primeiro modelo; em que a unidade de controle (24) inclui um sistema de controle baseado em modelo configurado para controlar a operação de um anel de perfuração baseado no primeiro modelo; e em que os parâmetros de modelo são calculados ajustando uma função descrevendo o primeiro modelo para zero e incluindo a informação recebida dos múltiplos módulos sensores (17, 20, 22) na função.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a transmissão inclui transmitir através de um sistema de telemetria de pulso da lama.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (24) está em uma localização de superfície e a montagem (10) de furo inferior está localizada em uma região no fundo do poço.
BR112013010142-3A 2010-10-27 2011-10-27 sistema de controle de perfuração e método para modelar um parâmetro de um sistema em tempo real BR112013010142B1 (pt)

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US40705310P 2010-10-27 2010-10-27
US61/407,053 2010-10-27
PCT/US2011/058102 WO2012058435A2 (en) 2010-10-27 2011-10-27 Drilling control system and method

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