BR112013025133B1

BR112013025133B1 - Modem sem fio para comunicação em uma rede método para determinar um caminho para comunicar usando modems sem fio

Info

Publication number: BR112013025133B1
Application number: BR112013025133-6A
Authority: BR
Inventors: Carlos Merino
Original assignee: Prad Research And Development Limited
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2022-01-11
Also published as: MX2013011288A; WO2012131601A1; AU2012235719B2; EP2692075B1; BR112013025133A2; US20120249338A1; EP2692075A1; AU2012235719A1; US9686021B2

Abstract

modem sem fio para comunicação em uma fio através de um canal de comunicação, rede de modems sem modem acústico para comunicação em uma rede de modems acústicos via uma coluna de perfuração, e método para determin r um caminho para comunicar usando modems sem fios em umbiente de fundo de poço. um modem sem fio para comunicação em uma rede de modems sem fio via um canal de comunicação inclui um conjunto de transceptor, eletrônica de transceptor e uma fonte de energia. a eletrônica de eletrônica de transmissor, eletrônica menos uma unidade de processamento. transmissor faz com que o conjunto d transceptor inclui de receptor e pelo a eletrônica de transceptor envie sinais sem fio para o canal de comunicacão. a eletrônica de receptor decodifica sinais recebidos pelo conjunto de transceptor. a pelo menos uma unidade de processamento executa instruções para (1) permitir à eletrônica de transmissor transmitir os sinais sem fio para o canal de comunicação para pelo menos dois mod ms sem fio em uma primeira direção para longe do conjunto de transceptor, (2) receber um sinal de pelo menos um dos modems sem fio, (3) atribuir um parâmetro de qualidade para os sinais recebidos dos outros modems sem fio e (4) selecionar um dos modems sem fio para comunicar com base em um exame dos parâmetros de qualidades e pelo menos um critério predeterminado. a fonte de energia fornece energia para o conjunto de transceptor e a eletrônica de transceptor.

Description

CAMPO TÉCNICO

Esta invenção se refere, em geral, aos sistemas de telemetria sem fio para uso com instalações de poços de petróleo e gás ou semelhantes. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um método e sistema para um modem sem fio determinar um caminho de comunicação com outros modems sem fio para transmitir e receber sinais de controle e dados entre um local no fundo de um poço e a superfície, ou 10 entre modems sem fio (isto é, um primeiro modem sem fio, um segundo modem sem fio, etc.) em vários locais do fundo de poço.

FUNDAMENTOS

Um dos problemas mais difíceis associados com qualquer poço é o de comunicar dados medidos entre um ou mais locais no fundo de um poço e a superfície, ou entre os locais de fundo de poço em si. Por exemplo, 15 na indústria do petróleo e gás é desejável comunicar dados gerados no fundo do poço para a superfície durante operações tais como a perfuração, canhoneio, fraturamento, e ferramenta de perfuração ou teste de poço; e durãnte operações de produção tais como os testes de avaliação do reservatório, monitoramento de pressão e temperatura. A comunicação também é desejada para transmitir inteligência da superfície para as ferramentas, equipamentos ou instrumentos de fundo de poço, para efetuar, controlar ou modificar operações ou parâmetros.

A comunicação exata e confiável çom o fundo de poço é particularmente importante quando dados complexos que compreendem um conjunto de medições ou instruções devem ser comunicados, isto é, quando mais do que uma única medição ou um simples sinal de disparo tem que ser comunicado. Para a transmissão de dados complexos, é muitas vezes desejável comunicar sinais digitais codificados.

Uma abordagem que tem sido amplamente considerada para a comunicação do poço é a utilização de uma conexão fio direta entre a superfície e o(s) local(is) do fundo de poço. A comunicação, então, pode ser feita através de um sinal elétrico através do fio. Apesar de muito esforço ter sido gasto na comunicação "sem fio", 1 sua alta taxa de telemetria inerente nem sempre é necessária e as suas necessidades de energia nem sempre podem ser atendidas de modo viável.

Sistemas de comunicação sem j fio também foram desenvolvidos para fins de comunicação de dados entre uma ferramenta de fundo de poço e a superfície do poço. Estas técnicas incluem, por exemplo, comandos de comunicação de fundo de poço através de (1) ondas eletromagnéticas; (2) pulsos de pressão ou fluido; e (3) comunicação acústica.

Fontes sônicas convencionais e sensores usados em 5 ferramentas de fundo de poço são descritos nas Patentes Norte-Americanas US 6.466.513, 5.852.587, 5.886.303,5.796.677, 5.469.736, 6.084.826, 6.466.513, 7.339.494, e 7.460.435.

É útil para os modems sem fio conhecer vários dados 10 sobre os outros modems sem fio para que esses modems sem fio possam se comunicar de forma eficiente. Por exemplo, o conhecimento do vizinho mais próximo i em uma coluna de tubulação de teste é útil para ser eficiente em energia e para encontrar o caminho mais curto entre a superfície e as ferramentas de fundo de poço, com menos'saltos. De fato, a estabilização da rede é mais rápida e mais fácil. No passado, os modems sem fio foram programados ou, de outro modo, adaptados para se comunicar com: um modem sem fio vizinho conhecido antes de tais modéms sem fio serem instalados em uma coluna de tubulação de teste. No entanto,um problema potencialmente principal pode surgir quando uma rede de modems sem fio é programada para se comunicar com um modem sem fio vizinho conhecido, e onde os engenheiros ! de campo montam a coluna de ferramentas com a rede de modems sem fio em uma ordem/disposição indevida. Em tal situação, um sinal de comunicação poderia ser perdido entre saltos, impedindo a transmissão de sinais de controle e de dados entre a superfície e o local de fundo do poço. Como tal, existe uma necessidade para um método novo e melhorado para encontrar a identidade, posição ou ordem relativa de modems sem fio dentro de uma rede de modems sem fio acoplado com um canal de comunicação tal como uma coluna de teste/perfuração/tubulação. Com esse algoritmo de descoberta de rede, um engenheiro de pampo não tem que confiar em uma perfeita ordem de posicionamento para cada modem sem fio já que os modems sem: fio vão saber a identidade de seus vizinhos mais próximos1 e, assim, garantir uma rede de comunicação confiável.

Nas indústrias de rede que operam acima da superfície da Terra, os algoritmos de inundação são usados para descobrir os modems sem fio vizinhojs. Os algoritmos de inundação funcionam muito bem, no entanto, sabe-se que eles exigem muitas trocas de mensagens, tornando impraticáveis os algoritmos de inundação em um ambient(e de fundo de poço, onde o consumo de energia é importante e as taxas de dados i são muito mais lentas.

Os algoritmos para determinar uma taxa de bits e/ou uma frequência de comunicação acústica; entre dois modems sem fio têm sido propostos. Ver, por exemplo, publicação internacional PCT WO 2010/ 069633.

No entanto, apesar dos esforços do estado da técnica, existe uma necessidade para um modem sem fio que pode determinar um caminho de comunicação entre dois ou mais modems sem fio em um sistema de comiiinicação em rede de uma forma que é adequada para uso em um ambiente de fundo de poço.

BREVE DESCRIÇÃO

Em um aspecto, a presente divulgação descreve um modem sem fio para comunicação em uma rede de modems sem fio, através de um canal de comunicação inclui um conjunto de transceptor, eletrônica de transceptor e uma fonte de energia. A eletrônica de transceptor inclui eletrônica de transmissor, eletrônica de receptor je pelo menos uma unidade de processamento. A eletrônica ;de transmissor faz com que o conjunto de transceptor envie sinais sem fio, como sinais acústicos para o canal de comunicação. O canal de comunicação pode ser uma coluna ; de perfuração. A eletrônica de receptor decodifica sinais recebidos pelo conjunto de transceptor. A pelo menos uma unidade de processamento executa instruções para (1) permitir à eletrônica de transmissor transmitir os sinais sem fio para o canal de comunicação para pelo menos dois modems sem fio em uma primeira direção para longe do conjunto de transceptor, (2) receber um sinal de pelo menos um dos modems sem fio, (3) atribuir um parâmetro de qualidade para i os sinais recebidos dos outros modefns sem fio e (4) selecionar um dos modems sem fio para comunicar com base em um exame dos parâmetros de qualidade i com pelo menos um critério predeterminado. A fonte de energia fornece energia para o conjunto de transceptor e a eletrônica de transceptor.

Os sinais sem fio enviados 'para o canal de comunicação podem incluir uma frequência de sinal variável e uma taxa de bits de sinal variável cooperando para definir um par de transmissões para os sinais sem fio.

Em outro aspecto, a pelo menos uma unidade de processamento executa instruções para adicionalmente (5) permitir que a eletrônica de transmissor e receptor se comunique posteriormente com o modem sem fio selecionado.

O modem sem fio selecionado podè ser caracterizado como pelo menos um modem de dois saltos, como um modem de três saltos ou um modem quatro saltos.

Ainda em outro aspecto, a pelo menos uma unidade de processamento pode permitir que a eletrônica de transmissor e a eletrônica de receptor se comunicar com o modem sem fio selecionado de um par de transmissões com base no parâmetro de qualidade atribuído ao sinal recebido do modem sem fio selecionado.

Em outro aspecto, um dos modems sem fio pode ser um primeiro modem sem fio, e outro dos modems sem fio pode ser um segundo modem sem fio, e em que a pelo menos uma unidade de processamento executa instruções pára permitir que a eletrônica de receptor receba o sinal do primeiro modem sem I fio em uma primeira fenda de tempo predeterminada e receba o sinal do segundo modem sem fio em uma segunda fenda de tempo predeterminada de tal modo que os sinais são recebidos em tempos diferentes.

Em ainda outro aspecto, um dos modems sem fio é um primeiro modem sem fio, e outro dos modems sem fio é um segundo modem sem fio, e em que a pelo m’enos uma unidade de processamento executa instruções para permitir que a eletrônica de receptor receba os siriais a partir dos primeiro e segundo modems sem fio sobre fendas de tempo variáveis.

Em outro aspecto, a presente divulgação descreve um método para determinar um caminho para comunicação com o modem sem fio em um ambiente de fundo de poço, que compreende as etapas de: acoplar uma pluralidade de modems sem fio a um elemento alongado se estendendo de dentro de um poço para um local de superfície; e permitir a um primeiro modem sem fio transmitir uma série de sinais tendo características de transmissão diferentjes para pelo menos dois outros modems sem fio em uma primeira direção a partir do primeiro modem sem fio via o elemento alongado, receber uma série de sinais de outros modems sem fio em pelo menos uma das características de transmissão diferentes, atribuir um parâmetro de qualidade para os sinais recebidos dos outros modems sem fio tendo características de transmissão diferentes, e determinar qual dos outros modems sem fio comunicar com a base um exame dos parâmetros de qualidade atribuídos aos sinais recebidos dos outros modems sem fio com pelo menos, um critério predeterminado. 0 elemento alongado pode ser uma coluna de perfubação, e os sinais podem ser sinais acústicos.

Em ainda outro aspecto, a presente divulgação para a preparação dej um modem sem fio, etapas de: conectar um conjunto de a eletrônica de transceptor tenda eletrônica de transmissor, eletrônica de receptor e pelo menos uma unidade de processamento adequada para fazer com que o conjunto de transceptor transmita e receba sinais sem fio; e armazenar um algoritmo de otimização de caminho de um ou mais meios legíveis por máquinas não transitórias acessíveis por pelo menos uma unidade de processamento da eletrônica de transceptor com o algoritmo de otimização de caminho tendo instruções que quando executadas por pelo menos uma unidade de processamento fazem' com que pelo menos uma unidade de processamento (1) permita que a eletrônica de transmissor transmita um sinal sem fio em um canal de comunicação para pelo menos dois modems em uma primeira direção para longe do conjunto de transceptor, (2) receba um sinal a partir de pelo menos um dos modems sem fio, (3) atribua um parâmetro de qualidade para bs sinais recebidos a partir dos outros modems sem fio, e (4) selecione um dos modems sem fio para comunicar com base um exame dos parâmetros de qualidade com pelo menos um critério predeterminado.

Estes juntamente com outros aspectos, características e vantagens da presente invenção, juntamente com as várias características de novidade, que 5 caracterizam a invenção, são apontados Lom particularidade nas reivindicações anexas e fazem parte desta divulgação.

Os aspectos e vantagens acima não são ,nem exaustivos nem individualmente ou em conjunto críticos ao espírito ou prática da invenção. Outros aspectos, características e 10 vantagens da invenção irão tornar-se prpntamente evidentes para os versados na técnica a partir dai seguinte descrição detalhada em combinação com os desenhos anexos, ilustrando, por meio de exemplo, os princípios da invenção. Consequentemente, os desenhos e a descrição devem ser 15 considerados como ilustrativos por • natureza, e não restritivos. j

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

As implementações da invenção podem ser mais bem compreendidas quando é dada consideração à seguinte 20 descrição detalhada das mesmas. T'al descrição faz referência às ilustrações pictóricas, esquemas, gráficos, desenhos, e apêndices anexos. Nos desenhos:

A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema de telemetria sem fio para uso com a presente 25 invenção.

A Figura 2 é um diagrama de blocos parcial de um modem sem fio exemplar construído de acordo com a presente invenção.

As Figuras 3a e 3b são diagramas de fluxo lógicos de um método para descobrir uma rede de modems sem fio em 5 um ambiente de fundo de poço, de acordo com um aspecto da presente invenção; i

As Figuras 4a e 4b são diagramasj de fluxo lógico de um método alternativo para a descoberta de uma rede de modems sem fio em um ambiente de fundo de poço, de acordo 10 com outro aspecto da presente invenção.

As Figuras 5a e 5b são diagiamas de tempo de versões da interação de vários modems isem fio, de acordo com os métodos descritos nas Figuras 4a le 4b.

A Figura 6 é um diagrama de fluxo lógico de um 15 método para determinar um caminho de comunicação para os modems de comunicação sem fio em um ambiente de fundo de poço, de acordo com um aspecto da presente invenção.

A Figura 7 é uma tabela de i rota de rastreio mostrando a sequência de comunicação entre os modems sem 2 0 fio no ambiente de fundo de poço, de acordo com o método mostrado na Figura 6.

A Figura 8 é uma tabela que mostra os resultados dos sinais recebidos usando o método mostrado na Figura 6.

A Figura 9 é um diagrama de fluxo lógico de um 25 método alternativo para a determinação de um caminho de comunicação para comunicação de modems ambiente de fundo de poço, de acordo com outro aspecto da presente invenção.

A Figura 10 é um diagrama de fluxo lógico de outro método alternativo para determinar um caminho de ■ comunicação para a comunicação de modems de sem fio em um ambiente de fundo de poço, de acordo com outro aspecto da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Numerosas aplicações da presente invenção são descritas, e na descrição que segue, numerosos detalhes específicos são estabelecidos. No entanto, entende-se que as implementações da invenção podem ser praticadas sem estes detalhes específicos. Além disso, embora particularmente descrita com referência à transmissão de dados entre um local de fundo de poço e a superfície durante as instalações de teste, os aspectos da invenção não são assim limitados. Por exemplo, algumas implementações da invenção são aplicáveis à transmissão de dados a partir da superfície durante a perfuração, em medições durante a perfuração (na sigla em inglês para measuring while drilling, MWD) particulares. Além disso, alguns aspectos da invenção são aplicáveis ao longo da vida de um furo de poço, incluindo, mas não limitados a, durante a perfuração, perfilagem, teste áe ferramenta de perfuração, fraturamento, estimulação, completação, cimentação e produção.

Em particular, no entanto, a pjresente invenção é aplicável a instalações de teste, tais como as que são usadas em poços de petróleo e gás ou semelhantes. A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma. instalação deste tipo. Uma vez que o poço foi perfura.do', o aparelho de perfuração é removido do poço, e os testes podem ser realizados para determinar as propriedades de formação através das quais o poço foi perfurado. No exemplo da Figura 1, o poço 10 foi perfurado e revestido com um revestimento de aço 12 (orifício revestido) em um modo convencional, embora sistemas semelhantels possam ser usados em ambientes sem revestimento (orifícios abertos). A fim de testar as formações, é necessário colocar os aparelhos de teste no poço bem perto das regiões a serem testadas, para ser capaz de isolar seções ou intervalos do poço, e transmitir fluidos a partir das regiões de interesse para a superfície. Isto é comumente feito usando um meio elástico 13, tal como um tubo de perfuração 14, tal como um tubo de perfuração tubular articulado, que se estende a partir do equipamento de cabeça de poço 16 na sua superfície (ou leito do mar, em ambientes submarines) para baixo no interior do poço 10 para uma zona de interesse. Embora o meio elástico 13 seja aqui descrito em relação ao tubo de perfuração 14, deve ser entendido que os meios elásticos 13 podem ter outras formas, de acordo com a presente invenção, tal como tubulação de produção, uma coluna de perfuração, um revestimento tubular, ou semelhantes. O equipamento de cabeça e poço 16 pode incluir preventores de explosão e conexões para fluidos, energia e comunicação de dados.

Um packer 18 é posicionado sobre o tubo de perfuração■ 14, e pode ser acionado para vedar o poço em torno do tubo de perfuração 14 na reigião de interesse. Várias peças de equipamento de fundo de poço 20 para testes e semelhantes estão conectados ao tubo de perfuração 14,acima ou abaixo do packer 18, tal como uin amostrador 22, ou uma válvula testadora 24. O equipamento de fundo de poço 20 pode também ser referido aqui como uma "ferramenta de fundo de poço". Outros exemplos de equipamento de fundo de poços 20 podem incluir: Packers adicionais Válvulas de circulação ! Estranguladores de fundo de poço Cabeças de queima Subs de queda de canhão de TCP (perfurador transportado por tubulação) Manómetros Medidores de fluxo de fundo de poço Analisadores de fluidos de fundo: de poço Etc.

Como mostrado na Figura 1, o amostrador 22 e a válvula testadora 24 estão localizados acima do packer 18.

A fim de suportar a transmissão de sinal ao longo do tubo de perfuração 14 entre o local de fundo de poço e a superfície, uma série de modems sem fio; 25MÍ-2 25Mj.-i, 25M, 25Mi+i, etc, pode ser posicionada ao longo do tubo de perfuração 14 e montada no tubo de perfuração 14 por meio de qualquer tecnologia adequada, tal como transportadores de calibre 28a, 28b, 28c, 28d, etc, para formar um sistema de telemetria 26. O equipamento de fundo de poço 20 é mostrado ser conectado ao modem 25Mi+i posicionado entre o amostrador 22 e válvula testadora 24. j Os modems sem fio 25MÍ-2 25MÍ-I, 25M, 25Mi+1 podem ser de vários tipos e se comunicam uns com os outros através de pelo menos um canal de comunicação 29 usando um ou mais de vários protocolos. Por exemplo, os modems sem fio 25MÍ-2 25MÍ-1Z 25M, 25Mi+i podem ser modems acústicos, ou seja, dispositivos eletromecânicos adaptados para transportar um tipo de energia ou atributo físico para outro, e pode também transmitir e receber, permitindo, assim, que os sinais elétricos recebidos do equipamento de fundo de poço 20 sejam convertidos em sinais acústicos para a transmissão para a superfície, ou para a transmissão a outros localizações do tubo de perfuração 14. Neste exemplo, o canal de comunicação 29 é formado por meios elásticos 13 e/ou tubo de perfuração 14, embora deva ser entendido que o canal de comunicação 2 9 possa ter outras formas. Além disso, o modem sem fio 25Mi+i pode operar para converter os sinais de controle da ferramenta acústicas da superfície em sinais elétricos para operar o equipamento de fundo de poço 20. 0 termo "dados", como usado aqui, pretende englobar os sinais de controle, estado da ferramenta, e qualquer variação dos mesmos quer transmitida através de sinais digitais ou analógicos. Deve-se notar que, em vez do tubo de perfuração 14, outro(s) elemento (s) tubular(es) apropriado(s) (por exemplo, meios elásticos 13) pode ser usado como o canal de comunicação 29, tal como a tubulação de produção, e/ou revestimento para transportar os sinais I acústicos.

Referindo-se à Figura 2, os modems sem fio 25MÍ.2, 25MÍ-I, 25M, 25Mi+1 incluem eletrônica de transceptor 30,incluinda eletrônica de transmissor 32 e eletrônica de receptor 34. Os modems sem fio 25MÍ-2/! 25Mi-i, 25M, 25Mi+1 também incluem um ou mais conjuntos de transceptor sem fio 37 (dois sendo mostrados a título de exemplo). A eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de transceptor 34 podem também estar localizadas em um alojamento 36 e a energia é fornecida por meio de uma ou mais baterias, tal como uma bateria de lítio 38. Outros tipos de uma ou mais fontes de energia também podem ser usados. Os modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25M, 25Mi+1 são de construção e função semelhantes, exceto conforme discutido abaixo. Para fins de brevidade, a construção de um dos modems sem fio 25 Mi+i será discutida abaixo.

A eletrônica de transmissor 32 está disposta para receber, inicialmente, um sinal de saída elétrico de um sensor 42, por exemplo, a partir do equipamento de fundo de poço 20, fornecido a partir de uma interface elétrica ou eletro/mecânica. Estes sinais são tipicamente sinais digitais, que podem ser fornecidos com uma ou mais unidade de processamento 44, que modulam o sinal em um de uma série de maneiras conhecidas, tais como FM, PSK, QPSK, QAM, e semelhantes. O sinal modulado resultante é amplificado quer por um amplificador linear ou não linear 46 e transmitido para um ou mais conjuntos de transceptor sem fio 37 de modo a gerar um sinal sem fio, por exemplo, acústico, no material do tubo de perfuração 14. 0 conjunto de transceptor sem fio 37 vai ser descritb aqui a titulo de exemplo, como um tipo acústico do conjunto de transceptor que converte os sinais elétricos em sinais acústicos e vice-versa. No entanto, deve ser entendido que o conjunto de transceptor sem fio 37 pode ser incorporado de outras formas, incluindo um conjunto de transceptor eletromagnético, ou um conjunto de transjnissor tipo pressão usando as tecnologias, tais como a telemetria de pulso de lama, telemetria de pulso de pressão ou semelhantes.

O sinal acústico que passa ao longo do tubo de perfuração 14, como uma onda longitudinal e/ou flexural compreende um sinal transportador, que inclui opcionalmente um modulação aplicada dos dados recetóidos a partir dos sensores 42. O sinal acústico tem tipicaimente, mas não está limitado a, uma frequência na faixa de 1 a 10 kHz, preferencialmente, na faixa de 2 a 5 kHz, e está configurada para transmitir dados a uma taxa de, mas não limitada a, cerca de 1 bps até cerca de 200 pb, 5 preferencialmente, de cerca de 5 a cerca de 100 pb, e mais preferencialmente cerca de 50 bps. A taxa de dados é dependente de condições, tais como o nível de ruído, a frequência transportadora, e a distância entre os modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25M, 25Mi+i. Uma modalidade preferida 10 da presente invenção é dirigida a uma combinação de um sistema de telemetria acústica de salto curto para a transmissão de dados entre um cubo localizado acima do obstruidor principal 18 e uma pluralidade de equipamentos de fundo de poço, tais como válvulas abaixo e/ou acima do referido packer 18. Os modems sem fio: 25MÍ_2, 25MÍ_1Z 25M,25Mi+i podem ser configurados como repetidores. Em seguida, os sinais de controle e/ou de dados podem ser transmitidos a partir do cubo para um módulo de superfície, quer através de uma pluralidade de repetidores de sinais acústicos ou 20 através da conversão em sinais eletromagnéticos e transmissão diretamente para a parte superior. A combinaçãode uma acústica de salto curto com uma pluralidade de repetidores e/ou o uso das ondas eletromagnéticas permite uma taxa de dados melhorada em relação aos sistemas existentes. O sistema de telemetria 26 pode ser projetado para transmitir dados tão elevados coiro 200 bps. Existem outras vantagens do presente sistema.

A eletrônica de receptor 34 está disposta para receber o sinal acústico que passa aq longo do tubo de perfuração 14 produzido pela eletrônica de transmissor 32 de outro modem. As eletrônicas de receptor 34 são capazes de converter o sinal acústico em um sinal elétrico. Em uma modalidade preferida, o sinal acústico que passa ao longo do tubo de perfuração 14 excita o conjunto de transceptor 37, de modo a gerar um sinal de saída ejlétrico (voltagem); no entanto, é contemplado que o sinal acústico pode excitar um acelerômetro 50 ou um conjunto de transceptores adicionais 37, de modo a gerar um sinal de saída elétrico (voltagem). Este sinal é, essencialmente, um sinal analógico que transporta a informação digital. O sinal analógico é aplicado a um condicionador |de sinal 52, o qual para filtrar/condicionar o sinal analógico a ser digitalizado por um conversor A/D (analógico-para-digital) 54. O conversor A/D 54 fornece um sinal digitalizado, que pode ser aplicado a uma unidade de processamento 56. A unidade de processamento 56 está preferencialmente adaptada para desmodular o sinal digital, a fim de recuperar os dados fornecidos pelo sensor 42 conectado a outro modem, ou fornecidos pela superfície. O tipo de processamento de sinal depende da modulação aplicada (isto é, FM, PSK, QPSK, QAM, e semelhantes).

Os modems sem fio 25Mi+1 pode, portanto, operar para transmitir os sinais de dados acústicos a partir de um ou mais sensores 4 2 no equipamento de fundo de poço 20 ao longo do tubo de perfuração 14. Neste caso, os sinais elétricos do equipamento de fundo de poço 20 são aplicados 5 para a eletrônica de transmissor 32 (ácima descrita) que opera para gerar o sinal acústico. O modem sem fio 25Mi+i pode também operar para receber sinais de controle acústicos para serem aplicados no equipamento de fundo de poço 20. Neste caso, os sinais acústicos são desmodulados 10 pela eletrônica de receptor 34 (descrita acima), que opera para gerar o sinal de controle elétrico que pode ser aplicado para o equipamento de fundo de poço 20.

A fim de suportar a transmissão do sinal acústico ao longo do tubo de perfuração 14 um ou mais dos modems sem 15 fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25M, 25Mi+i podem ser configurados como um / repetidor e posicionados ao longo do tubo de perfuração 14.

No exemplo aqui descrito, os modems sent fio, 25MÍ-2, 25MÍ-I, e 2 5M são configurados como repetidores |e podem operar para receber um sinal acústico gerado no tubo de perfuração 14, 20 por um modem sem fio anterior 25 e para amplificar e retransmitir o sinal para a propagação adicional longo do tubo de perfuração 14. 0 número e o espaçamento dos modems repetidores 25MÍ-2, 25MÍ-I, e 25M, dependerá da instalação em particular selecionada, por exemplo, ou da distância que o 25 sinal tem que percorrer. Um espaçamento típico entre os modems 25MÍ-2, 25MÍ-1Z 25M, 25Mi+1 é de cerca de 1.000 pés,mas pode ser muito mais ou menos, a fim de acomodar todas as configurações de ferramenta de teste possíveis. Ao atuar como um repetidor, o sinal acústico é recebido e processado pela eletrônica de receptor 34 e o sinal de saída é 5 fornecido à unidade de processamento 56 da eletrônica de transmissor 32 e usada para conduzir o conjunto de transceptor 37 da maneira descrita acima. Assim, um sinal acústico pode ser passado entre a superfície e o local de fundo de poço uma série de saltos curtos.

O papel de um modem repetidor, por exemplo, 25MÍ-2,25MÍ-I, e 25M, é detectar um sinal ; de entrada, para decodificá-lo, interpretá-lo e retransmiti-lo, posteriormente, se necessário. Em algumas implementações,os modems sem fio, 25MÍ-2 25MI-I, e 25M, não descodificam o sinal, mas apenas amplificam o sinal (e o ruído) . Neste caso, os modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25M, estão atuando como um reforço de sinal simples. No entanto, esta não é a implementação preferida selecionada para os sistemas de telemetria sem fio da presente invenção.

Os modems sem fio 25MÍ-2 25Mi_1, 25M, são posicionados ao longo da coluna de tubulação/tubo 14. Os modems sem fio 25MÍ-2 25MÍ.1Z 25M, 25Mi+i vão quer ouvir continuamente qualquer sinal de entrada ou podem ouvir de i vez em quando.

Os sinais sem fio acústicos, transmitindo commandos ou mensagens, se propagam no meio de transmissão (o tubo de perfuração 14) de úma forma omni-direcional, ou seja, para cima e para baixo. Não é necessário que o modem sem fio 25Mi+i saiba se o sinal acústico é proveniente de outro modem 25Mi_2 25MÍ-I e/ou 25M, acima ou abaixo. A direção da mensagem é, preferencialmente, incorporada na própria mensagem. Cada mensagem contém vários endereços de rede: o endereço da eletrônica de transmissor 32 (último e/ou o primeiro transmissor) e o endereço de destino do modem, por exemplo, o modem sem fio 25Mi+i. Com base nos endereços incorporados nas mensagens, os modems sem fio 225MÍ-2 25MÍ-I, e 25M, configurados, como repetidores irão interpretar a mensagem e construir uma nova mensagem com informações atualizadas sobre a eletrônica de transmissor 32 e endereços de destino. As mensagens que estão sendo enviadas a partir da superfície geralmente serão transmitidas a partir do modem sem fio 25MÍ-2 para o modem sem fio 25Mi-i para o modem sem fio 25M> para o modem sem fio 25Mi+i e ligeiramente modificadas ao longo do caminho para incluir novos endereços de rede.

Referindo-se novamente à Figura 1, o modem sem fio 25MÍ-2 é fornecido como parte do equipamento de cabeça de poço 16, a qual fornece uma conexão entre o tubo de perfuração 14, e um cabo de dados ou uma conexão sem fio 62 para um sistema de controle 64 que pode receber dados a partir do equipamento de fundo de poço 20 e fornecer sinais de controle para a sua operação.

Na modalidade da Figura 1, o sistema de telemetria 26 é usado para fornecer a comunicação entre a superfície e o local de fundo de poço. Em outra modalidade, a telemetria acústica pode ser usada para a comunicação entre as ferramentas em testes de multizona. Neste caso, duas ou mais zonas do poço são isoladas por meio de um ou mais Packers 18. O equipamento de fundo de poço 20 de teste está localizado em cada zona isolada e modems correspondentes, tais como o modem sem fio 25mi+i, são fornecidos em cada revestimento da zona. A operação dos modems sem fio, 25MÍ-2, 25MÍ-1Z 25M, 25Mi+i permite que o equipamento de fundo de poço 2 0 em cada zona se comunique uns com os outros, bem como o equipamento de fundo de poço 20 em outras zonas, bem como permitem a comunicação da superfície com sinais de controle e de dados da maneira descrita acima.

Referências no relatório déscritivo a "uma modalidade" , "uma modalidade" , "um exemplo de modalidade" , etc. indicam que as modalidades descritas podem incluir um recurso, estrutura ou característica particular, mas cada modalidade pode não inclui necessariamente o recurso, estrutura ou característica particular. Além disso, essas frases não estão necessariamente se referindo a mesma modalidade. Além disso, quando um recurso, estrutura, ou característica particular é descrito èm conexão com uma modalidade, alega-se que este está dentro do conhecimento de um versado na técnica para efetuar tal recurso, estrutura, ou característica em conexão com outrasI I modalidades quer explicitamente descritas ou não.

As modalidades da invenção em relação às unidades de processamento 44 e 56, e o sistema de controle 64 podem 5 ser realizadas usando instruções executáveis por máquina fornecidas ou armazenadas em um ou mais meios legíveis por máquina. Um meio legível por máquina inclui qualquer mecanismo que fornece, isto é, armazena e/ou transmite, informações acessíveis pelas unidades de processamento 44 e 56 ou outra máquina, tal como o sistemai de controle 64. As unidades de processamento 44 e 56 e o ãistema de controle 64 incluem um ou mais computadores, dispositivos de rede, ferramentas de fabricação, ou semelhantes, ou qualquer dispositivo com um conjunto de um ou mais processadores, 15 etc, ou vários dispositivos que tenham um ou mais processadores que trabalham em conjunto, etc.. Em uma modalidade exemplar, um meio legível por máquina inclui meios voláteis e/ou não voláteis, por exemplo, memória somente de leitura, memória de acesso aleatório, meio de 20 armazenamento de disco magnético, meio de armazenamento óptico, dispositivos de memória flash ou semelhantes. Em 56 podem como um unidade de processamento central ou semelhante.

Tais instruções executáveis por para fazer com que um processador para fins gerais ou especiais, processadores múltiplos, ou semelhantes efetuem os métodos ou processos das modalidades da invenção.

Os modems sem fio 25 podem ser programados com um algoritmo de descoberta de rede e/ou um algoritmo de otimização de caminho armazenado por um ou mais meios legíveis por máquina que, quando executados pelas unidades de processamento 44 e/ou 56 fazem com que um dos modems sem fio 25 descubra a identidade, posição e/ou ordem relativa de outros modems sem fio 25 que são capazes de se comunicar uns com os outros através do canal de comunicação 29, com o algoritmo de descoberta de rede, e/óu para selecionar modems sem fio particulares 25 para comunicar com a utilização da otimização de caminho algbritmo. 0 algoritmo de descoberta de rede e/ou o algoritmo de otimização de caminho pode ser armazenado como um ou mais arquivos, uma ou mais seções de instruções, em um ou mais banco de dados como registros separados, ou os mesmob registros, ou de qualquer outra forma adequada, acessível pela(s) unidade(s) de processamento 44 e/ou 56.

ALGORITMO DE DESCOBERTA DE REDE

De um modo geral, a unidade de processamento 44 e/ou a unidade de processamento 56 dos modems sem fio 2 5 executam instruções do algoritmo de descoberta de rede para (1) permitir à eletrônica de transmissor 32 transmitir um sinal de identificação para o canal de comunicação 29, (2) receber dados de pelo menos outro modem sem fio 2 5 pela eletrônica de receptor 34 indicativos de (a) um identificador único que identifica pelo menos um outro modem sem fio 25, e (b) pelo menos uma medição de sensor 5 local relacionada com a profundidade ou a altura de pelo menos um outro modem sem fio 25 em relação à superfície da terra, e (3) determinar a posição e/ou a ordem relativa de pelo menos um ou mais outros modems sem fio 25, usando os dados indicativos da medição do sensor local. Mais 10 particularmente, as Figuras 3a, 3b, 4a e 4b ilustram duas versões diferentes do algoritmo de descoberta de rede para permitir a certos dos modems 25 descobrir a identidade, posição e/ou ordem relativa dos modems 25 dentro da rede do sistema de telemetria 26.

Os dados indicativos de pelo menos uma medição de sensor local podem ser fornecidos em uma variedade de maneiras, tais como informações da medição de sensor local, por exemplo, 50 graus centígrados, a informação usada para procurar a medição do sensor local a partir de uma tabela ou banco de dados, ou a maneira pela qual os modems sem fio se comunicam, tal como um protocolo ou frequência particular ou o uso de uma fenda de tempo particular, conforme discutido abaixo com respeito às Figuras 4a e 4b.

Referindo-se agora às Figuras 3a e 3b, essas Figuras cooperam para ilustrar a lógica de uma versão do algoritmo de descoberta de rede que opera dentro de um modem sem fio 25. A Figura 3a ilustra uma porção do algoritmo de descoberta de rede tentando descobrir a identidade (por exemplo, uma rede ou um endereço de IP) , a posição (por exemplo, 1000 pés abaixo da superfície da 5 Terra) e/ou a ordem relativa (por exemplo, 2000 pés abaixo do modem 25 que transmite o sinal de identificação) dos outros modems 25. A Figura 3b ilustra uma porção do algoritmo de descoberta de rede em que um dos outros modems 25 está respondendo a uma solicitação (aqui discutido como 10 um sinal de identificação) a partir do outro modem 25.

Tal como mostrado na Figura 3a, o algoritmo de descoberta de rede começa como indicado por um bloco 100, e se ramifica para um bloco 102 onde o algoritmo de descoberta de rede determina se este modem particular 25 15 conhece a informação, tal como identidade, posição e/ou 1 ordem relativa dos outros modems 25 dentro da rede. Os i I outros modems 25 dentro da rede podem ser referidos como "vizinhos". Se o modem sem fio 25 já conhece a identidade, posição e/ou a ordem relativa dos outros modems 25, então, 20 o algoritmo de descoberta de rede se ramificas para um bloco 104, assim, quer terminando o algqritmo de descoberta I de rede ou se ramificando para a porção do algoritmo de descoberta de rede representado na Figura 3b que está monitorando a eletrônica de receptor 34. Caso contrário, o 25 algoritmo de descoberta de rede se ramz.fica para um bloco 106, em que o algoritmo de descoberta de rede faz com que a unidade de processamento 44 e/ou 56 transmita o sinal de identificação para o canal de comunicação 29. O sinal de identificação inclui, pelo menos, um endereço de rede ou outro tipo de informação de identificação para identificar o modem 25 particular, transmitindo o sinal de identificação de modo que os outros modems 25 possam responder ao modem correto 25. O sinal de identificação pode incluir outras informações, tais como uma ou mais medições de sensor local fornecidas ou detectadas pelo sensor 42, por exemplo. Uma vez que o sinal de identificação tenha sido transmitido para o canal de comunicação 29, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 108, onde o algoritmo de descoberta de rede monitora a eletrônica de receptor 34 para determinar se quaisquer respostas foram recebidas a partir de outros modems sem fio 25 dentro dá rede. Se nenhuma resposta for recebida (ou todas as respostas forem recebidas), então o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 109, onde o algoritmo de descoberta de rede determina se tenta localizar qualquer informação com respeito aos outros modems 25. Se o algoritmo de descoberta de rede determina enviar outro sinal de identificação, então o algoritmo de descoberta de rede se ramifica no bloco 100, e se não, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para um bloco 110 assim, quer terminando o algoritmo de descoberta de rede ou se ramificando para a porção do algoritmo de descoberta de rede representada na Figura 3b que èstá monitorando a eletrónica de receptor 34. O algoritmo de descoberta de rede pode determinar se deve continuar solicitando mais informações a partir de outros modems 25, usando qualquer modo adequado, como um número fixo de solicitações, número de solicitações dinâmicas, ou semelhantés.

Se o algoritmo de descoberta de rede determinar que quaisquer respostas foram recebidas na étapa 108, então tal algoritmo de descoberta de rede se ramiÍEica para uma etapa 112, onde o algoritmo de descoberta die rede compara sua própria medição de sensor local com dados indicativos de uma medição recebida de um outro dos modems sem fio 25 e, em seguida, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 114 onde ele determina a identificação, posição e/ou ordem relativa dos modems sem fio 25 que responderam. O algoritmo de descoberta de rede pode determinar a identificação, posição e/ou ordem relativa de qualquer maneira adequada, no entanto, é especificamente contemplado que as medições dos sensores locais tomadas pelos modems sem fio 25 particulares estão correlacionadas com a profundidade dos modems sem fio particulares 25. Esta correlação será descrita em mais detalhe abaixo.

Quando um modem sem fio particular 25 transmite o sinal de identificação como discutido acima na etapa 106, tal sinal de identificação pode ser recebido e descodificado pelos outros modems sem fio 25 dentro da rede. Como mostrado na Figura 3b, o algoritmo de descoberta de rede executado pelos modems sem fio 25 faz com que os modems sem fio 25 monitorem a eletrônica de receptor 34 e esperem para receber um sinal de identificação de outro dos modems sem fio 25, tal como indicado pela etapa 120. Uma vez que o algoritmo de descoberta de rede recebe o sinal de identificação usando a eletrônica de receptor 34, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 122, onde o algoritmo de descoberta de rede permite que a unidade de processamento 44 e/ou 56 crie uma resposta que inclui a medição do sensor local relacionada a sua profundidade dentro do furo de poço ou altitude acima do furo de poço. O algoritmo de descoberta de rede, em seguida, se ramifica para a etapa 124 ònde o algoritmo de descoberta de rede faz com que a unidade de processamento 44 e/ou 56 permita à eletrônica de transmissor 32 transmitir a resposta, preferencialmente, em uma fenda de tempo aleatória.

O modem sem fio particular 25 que transmitiu o sinal de identificação na etapa 106, em seguida, recebe a resposta e processa tal resposta como discutido acima em relação as etapas 108, 112, e 114 para determinar a informação sobre seus vizinhos. Após o modem sem fio 25 transmitir a sua resposta em uma fenda de tempo aleatória, por exemplo, tal como indicado pelas etapas 124, tal algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 126, onde o algoritmo de descoberta de rede espera para receber uma mensagem de identificação adicional.

Com referência às Figuras 4a e 4b, mostrada nas mesmas está outra versão do algoritmo de descoberta de rede em que a Figura 4a mostra o algoritmo de descoberta de rede a partir do ponto de vista do modem 25 que está tentando descobrir a identidade, posição e/ou ordem relativa dos outros modems sem fio 25 dentro da rede, enquanto a Figura 4b ilustra o algoritmo de descoberta de rede do ponto de vista dos outros modems sem fio 25 que estão sendo descobertos

Tal como mostrado na Figura 4 a, o algoritmo de descoberta de rede começa como indicado por uma etapa 130 e, em seguida, se ramifica para uma etapa 132 que é semelhante à etapa 102 acima discutida, em que o modem sem fio particular 25 determina se ele conhece a identidade, posição, e/ou a ordem relativa dos outros modems sem fio 25 dentro da rede. Se assim for, então o algoritmo de 20 descoberta de rede se ramifica para uma etapa 134, e se não for, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para a etapa 136, onde tal algoritmo de descoberta de rede permite que a eletrônica de transmissor 32 transmita o sinal de identificação para o canal de comunicação 29 com o sinal de identificação incluindo uma identificação, tal como endereço de rede, do modem sem fio 25, e a medição do I sensor local do modem sem fio 25 derivada usando o sensor 42, por exemplo. O algoritmo de descpberta de rede se ramifica para uma etapa 138, que é semelhante à etapa 108 acima discutida. Na etapa 138, o algoritmo de descoberta de rede monitora a eletrônica de receptor 34 para ver se alguma resposta(s) foi recebida, e, se assim for, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 14 0 para determinar em qual fenda de tempo a resposta foi transmitida dentro. 0 algoritmo de descoberta de rede, em seguida, se ramifica para uma etapa 142 e determina a posição e/ou a ordem relativa do modem sem fio 25, com base na fenda de tempo, por exemplo, em que a resposta foi recebida. Se nenhuma outra resposta foi recebida na etapa 138, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 144 para ver se deve transmitir o seu sinal de identificação de novo e, se for assim, se ramifica para o bloco 130, e se não, se ramifica para o bloco 146.

Referindo-se agora à Figura 4b, mostrada nas mesmas está uma porção do algoritmo de descoberta de rede, que pode ser executado pela unidade de processamento 44 e/ou 56 dos modems sem fio 25 e funciona para fornecer respostas para o sinal de identificação transmitido pelo modem sem fio particular 25 tentando descobrir a identidade, cargo e/ou ordem relativa dos outros modems sem fio 25 dentro da rede. Tal como mostrado na Figura 412, o algoritmo de descoberta de rede se ramifica para uma etapa 150, onde a eletrônica de receptor 34 espera para receber um sinal de identificação contendo uma medição de sensor local de outro modem sem fio 25. Se assim for, o algoritmo de descoberta para a etapa 150 para esperar receber outro sinal de identificação.

A Figura 5a é um diagrama de temporização 160 de uma versão do algoritmo de descoberta de rede ilustrado nas Figuras 4a e 4b. Em particular, a Figura 5a representa a temporização da interação de cinco modems sem fio 25 que se comunicam no canal de comunicação 29. No exemplo representado na Figura 5, um modem sem fio 25M (mostrado como Mi) transmite o sinal de identificação, como mostrado pelo número de referência 162 e descrito na etapa 136 da Figura 4a. O sinal de identificação é recebido pelos modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25Mi+i e 25Mi+2. Como mostrado na Figura 5, os modems sem fio 25MI-2, 25MÍ-X, 25Mi+i e 25Mi+2; recebem o sinal de identificação, comparam a medição do sensor local no sinal de identificação com a sua própria medição do sensor local e respondem ao sinal de identificação com base em fendas de tempo predeterminadas, por exemplo. No exemplo representado na Figura 5, os modems sem fio 25Mi+i e 25MÍ+2 que têm uma profundidade maior do que o modem sem fio 25M respondem em fendas de tempo com número ímpar T± e T3 com base na sua posição relativa com respeito a um modem sem fio 25M. Da mesma forma, os modems sem fio, 25MÍ-2 e 25Mi-i que têm uma profundidade menor do que a profundidade do modem sem fio 25M responde em fendas de tempo pares T2 e T4 com base na sua posição relativa com respeito a um modem sem fio 25M. 0 modem sem fio 25Mi+I responde em uma primeira fenda de tempo Tiz o modem sem fio 25Mi-i responde em uma segunda fenda de tempo T2, o modem sem fio 25MÍ+2 responde em um terceira fenda de tempo T3, e o modem sem fio 25MÍ-2 responde em uma quarta fenda de tempo 5 T4. 0 modem sem fio 25M recebe e armsizena as respostas, incluindo as informações de identificação dos outros modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25Mi+1 e 25MÍV2 dentro da rede juntamente com a sua posição e/ou ordem relativa e, em seguida, transmite diretamente ao modem sem fio 25Mi+2 (conforme indicado pelo número de referência 164), usando a informação de identificação recebida na resposta do modem sem fio 25Mi+2.

Neste exemplo, os modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I,25Mi+i e 25MÍ+2 podem ser colocados ao longo do tubo de perfuração 14 separados por um espaço de 1.000m. A medição do sensor local pode ser de temperatura ou pressão, uma vez que é sabido que a relação entre a profundidade e pressão, por exemplo, é:

onde p iama é a densidade da lama no anel, g é a aceleração da gravidade e di é a distância medida a partir da superfície. Pode-se presumir que a temperatura na superfície é de 25°C e o gradiente de temperatura no tubo é de 25°C/Km

Por exemplo, assumindo p íama = 1,5 - p água e g = 10ms'2

Se cada modem sem fio 25 troca sua medição de sensor local com os seus vizinhos, as outras posições e/ou ordem relativa dos modems 25 dos modems sem fio 25 podem ser determinadas usando uma correlação semelhante a um mostrado acima. O termo medição de sensor local, tal como é usado aqui, se refere a uma medição de uma condição ambiental associada com um modem sem fic particular 25, que 10 é suficientemente preciso para distinguir a medição do modem sem fio particular a partir de outras medições dos modems sem fio 25. Ó sensor 42 pode ser parte do equipamento de fundo de poço 20 ou parte do modem sem fio 25. As medições do sensor local podem ser tomadas em um poço ou quaisquer outros locais adequados associados com os modems sem fio 25. Exemplos de medições de sensor local incluem a medição da temperatura, a medição da pressão, uma medição da aceleração gravitacional, uma medição do campo magnético, uma medição do ângulo de mergulho e combinações 20 dos mesmos.

Referindo-se agora à Figura 5b, mostrada na mesma está uma versão alternativa da interação de vários modems sem fio, 25Mi, 25Mi+1, 25Mi+2 e 25Mi+3 de acordo com os métodos descritos nas Figuras 4a e 4b. Nesta versão, na etapa 154 (representado na Figura 4b) os modems sem fio 25 determinam se a é para criar uma resposta como segue. Na etapa 152, os modems sem fio 25 recebem um sinal de identificação e comparam sua própria medição de sensor local com a medição de sensor local no sinal de identificação. Em seguida, na etapa 154, os modems sem fio 25 criam unia resposta se (1) tais modems sem fio 25 estão a uma profundidade mais profunda que o modem que transmitiu o 10 sinal de identificação, e (2.) estão dentro de dois saltos do modem 25 que’transmitiu o sinal de identificação. Assim, conforme mostrado na Figura 5b, o modem 25Mi, transmite um sinal de, identificação, incluindo a sua medição de sensor local, tal como indicado pela etapa 200, e os modems sem 15 fio 25Mi+i e 25MÍ+2 criam a resposta tal como indicado pelas etapas 202 e 204 enquanto, modem sem fio 25Mi+3. não. A descoberta é continuada tal como indicado pela etapa 205 pelo próximo modem sem fio mais profundo 25Mi+i, transmitindo um sinal de identificação, tal como indicado 2 0 pela etapa 2 06 e ós modems sem fio 25MÍ+2 e 2 5Mi+3 criando uma resposta, tal como indicado pelas etapas 208 e 210. Este processo se repete, tal como indicado pela etapa 212 até que um modem sem: fio mais profundo 25Mi+3 transmite um sinal de identificação, mas uma resposta não for recebida.

Neste ponto, todos os modems sem fio 25 conhecem a identificação, a posição e/ou a ordem de pelos dois ou mais dos modems sem fio 25 para a comunicaçãó.

ALGORITMO DE OTIMIZAÇÃO DE CAMINHO

Passando agora para um diferente aspecto da presente divulgação, é divulgado um algóritmo de otimização 5 de caminho (ou método) e um modem semj fio adaptado para implementar dito algoritmo. Uma vez que os modems sem fio 25 em um ambiente de fundo de poço foram descobertos, por exemplo, usando os métodos descritos acima, ou outros métodos de descoberta de rede conhecidos na técnica, a 10 presente divulgação se refere a um algoritmo de otimização de caminho e modems sem fio adaptados para implementar dito algoritmo, em que um caminho de comunicação para se comunicar a partir da superfície des fundo do poço é determinado com base em um ot mais critérios predeterminados, tais como a velocidad^ de transmissão, a redução da latência, consumo de tenipo, velocidade de processamento ou semelhante. Em particular, são divulgadas variações do algoritmo de otimização de caminho que são discutidas abaixo sob as seguintes notações: um algoritmo de otimização completo, um algoritmo de otimização rápido, e um algoritmo de otimização rápido-completo.

Uma vez que o tubo de perfuração 14, tendo os modems sem fio 25 adaptados para se comunicarem no canal de comunicação 29 e conhecendo cada outra posição relativa 25 (sendo pré-programada com as posições relativas dos modems sem fio 25, ou descobrindo os mesmos que usam o algoritmo de descoberta de rede discutido acima) foi colocado no fundo de poço do poço 10, é desejável determinar o caminho de comunicação ótima entre a superfície e fundo do poço através dos modems sem fio 25. Em um aspecto, o algoritmo de otimização de caminho determina o caminho de comunicação ótima, a fim de reduzir a latência do sistema de telemetria 26. A latência geralmente se refere ao tempo necessário para fazer uma solicitação ao fundo de poço e receber a resposta na superfície, ou vice-versa. Como é entendido, é desejável manter a latência do sistema de telemetria 26 tão pequena ou curta quanto possível.

O critério de otimização de caminho inclui, mas não está limitado a, velocidade de comunicação e também o número de saltos de comunicação entre a superfície e o fundo de poço. A velocidade de comunicação é normalmente medida em bits por segundo (bps), e é geralmente desejada para se comunicar entre a superfície e b fundo de poço tão rápido quanto possível. Outro critério éi o número de saltos entre a superfície e o fundo de poço, ou seja, o número de modems sem fio 25 que têm que se comunicar uns com os outros, a fim de passar informações a partir da superfície para uma ferramenta de fundo de poço, e vice-versa. Ê geralmente preferido minimizar o número de saltos entre a superfície e fundo do poço, a fim de reduzir a latência e, assim, aumentar a velocidade da comunicação. Por exemplo, é desejado saltar ou pular como muitos modems sem fio 25 quanto possível entre a superfície e o fundo de poço. Em determinadas circunstâncias, pode ser desejável que o modem sem fio 25Mi se comunique diretamente com o modem sem fio 25Mi+2 ao invés de se comunicar com modem sem fio 25Mi+i.

Tal como é compreendido na técnica e discutido acima, uma ampla variedade de critérios pode influenciar o canal de comunicação 2 9. O algoritmo de otimização de caminho hoje divulgado geralmente testa, as capacidades de comunicação entre pelo menos os modems sem fio 25 de um e dois saltos de distância, a fim de determinar o caminho de comunicação ótima entre os modems, porém, os modems sem fio 25, que têm mais dé dois saltos de distância também podem ser testados e selecionados de acordo com a presente divulgação.

Voltando novamente à Figura 2, é mostrada na mesma um modem sem fio adaptado para implementar o algoritmo de otimização de caminho de acordo com a presente invenção. Como discutido acima, os modems sem fio 25 (25Mi+i sendo mostrado na Figura 2) inclui a eletrônica de transceptor 30, incluindo a eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de receptor 34. Os modems sem fio 25 também incluem um ou mais conjuntos de transceptores sem fio 3 7 (sendo dois mostrados a título de exemplo). A eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de transceptor 34 podem também estar localizadas em um alojamento 36 e a energia é fornecida por meio de uma ou mais baterias, tal como uma bateria de lítio 38. Também podem ser usados outros tipos de uma ou mais fontes de energia. Os modems sem fio 25MÍ-2, 25MÍ-I, 25M, 25Mi+1 podem ser de construção e função semelhantes. Geralmente, a eletrônica de transceptor 30, incluindo a eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de transceptor 34, opera como descrito acima. De acordo com outro aspecto da presente invenção, a eletrônica de transceptor 30, incluindo a eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de transceptor 34, está adaptada para variar os parâmetros dos sinais sem fio enviados para o canal de comunicação 29. Por exemplo, a eletrônica de transceptor 30 pode variar a frequência, a taxa de bits, a temporização, a amplitude e semelhantes, do sinal sem fio sendo enviado para o canal de comunicação 29. Dois ou mais parâmetros variáveis dos sinais sem fio, em geral, definem o par de transmissões para os sinais sem fio.

Como também discutido acima, a eletrônica de transmissor 32 e a eletrônica de receptor 34 inclui as I unidades de processamento 44 e 56, respectivamente. As modalidades com respeito às unidades de processamento 44 e 56, podem utilizar instruções executáveis por máquina fornecidas ou armazenadas em um ou mais meios legíveis por máquina não transitórios (que é aqui referido como um "meio legível por máquina"). Um meio legível por máquina inclui um mecanismo que fornece, isto é, armazena e/ou transmite, informações acessíveis pelas unidades de processamento 44 e 56 ou outra máquina, tal como o sistema de controle 64. As unidades de processamento 44 e 56 e o sistema de controle 64 incluem um ou mais computadores, dispositivo de rede, ferramenta de produção, ou semelhantes, ou qualquer dispositivo com um conjunto de um ou mais processadores, etc., ou vários dispositivos que tenham um ou mais processadores que trabalham em conjunto, etc.. Em uma modalidade exemplar, um meio legível por máquina inclui meios voláteis e/ou não voláteis, por exemplo, memória somente de leitura, memória de acesso aleatório, meio de armazenamento de disco magnético, meio de armazenamento óptico, dispositivos de memória flash ou semelhantes.

Em uma modalidade, as unidades de processamento 44 e 56 podem ser implementadas como um único processador, tal como um microcontrolador, um processador de sinal digital, uma unidade de processamento central ou semelhante.

Os modems sem fio 25 podem ser programados com o algoritmo de otimização de caminho armazenado por um ou mais meios legíveis por máquina que, quando executados pelas unidades de processamento 44 e/ou 56 fazem com que um dos modems sem fio 25 determine um caminho de comunicação, tal como um caminho ótimo, para a comunicação entre os modems sem fio 25 através do canal de comunicação 29. O algoritmo de otimização de caminho pode ser armazenado como um ou mais arquivos, uma ou mais seções de instruções, em um ou mais bancos de dados como registros separados ou mesmos registros, ou qualquer outra forma adequada acessível pela(s) unidade de processamento 44 e/ou 56.

De um modo geral, a unidade de processamento 44 e/ou a unidade de processamento 56 dos modems sem fio 25 executam instruções do algoritmo de otimização de caminho para (1) permitir à eletrônica de transmissor 32 transmitir os sinais sem fio para o canal de comunicação 29, para pelo menos dois modems 25 em uma primeira direção (por exemplo, para cima ou para baixo) para lonçe do conjunto de transceptor 37, (2) receber um sinal a jcartir de pelo menos um dos modems 25, (3) atribuir um parâmetro de qualidade para os sinais recebidos a partir de outros modems sem fio 25, e (4) selecionar um dos modems sem fio 25 para se comunicar com base no parâmetro de qualidade. Mais particularmente, as Figuras 6-10 ilustram três versões diferentes do algoritmo de otimização de caminho para permitir a certos dos modems 25 determinar um caminho de comunicação dos modems 25 dentro da fede do sistema de telemetria 26.

Como será discutido abaixo, as unidades de processamento 44 e 56 dos modems sem fio 25, preferencialmente, executam instruções do algoritmo de otimização de caminho para variar os parâmetros de sinal do sinal sem fio sendo enviado para o canal de comunicação 29. Em um exemplo, as unidades de processamento 44 e 56 dos frequência de sinal, a taxa de bit de sinal, a temporização de sinal, a força de sinal, e semelhante, do sinal sem fio que está sendo transmitido para o canal de comunicação 29.

A pluralidade de modems sem fio 25 pode incluir um número de identificação único que identifica cada uma, ou pelo menos uma porção dos modems sem fio 25 que formam o sistema de telemetria 26. Além disso, p modem sem fio 25 pode ser programado ou, de outra forria, conhecer a sua posição sobre o tubo de perfuração 14, e também a posição relativa dos outros modems sem fio 25. Ou seja, o modem sem fio 25Mi sabe que ele está posicionado entre o modem 25Mi+1 e 25Mi-!, ou seja, que ditos modems são de 'um salto' do modem 25Mi. Além disso, o modem sem fio 25Mi também sabe que o modem 25Mi+2 está posicionado dois saltos de distância, em uma primeira direção, por exemplo.

Além disso, os modems sem fio 25 são programados ou, de outro modo, conhecem um conjunto comum de parâmetros de comunicação para os sinais sem fio transmitidos entre os outros modems sem fio 25. Por exemplo, os modems sem fio 25 do sistema de telemetria 26, podem, cada qual, incluir hardware, lógica e/ou instruções que identificam um conjunto comum de características de transmissão e recepção dos sinais sem fio. A expressão 'característica de transmissão" ou "características de transmissão", tal como usada aqui se refere geralmente a um parâmetro de sinal, ou uma combinação de parâmetros de sinal que formam os sinais sem fio a serem transmitidos e recebidos entre os modems sem fio 25. Nos exemplos aqui descritos duas características de transmissão são variadas, e são aqui referidas como um par de transmissões. Em um exemplo, um par de transmissões pode referir-se ao sinal sem fio tendo uma primeira frequência e uma primeira taxa de bits. Juntas, a primeira frequência e a primeira taxa de bits definem um primeiro par de transmissõeb para o sinal sem fio. Em outro exemplo, o modem sem fio 25 pode alterar o sinal sem fio para uma segunda frequência e/ou uma segunda taxa de bits para definir, assim, um segundo par de transmissões para o sinal sem fio.

A título de exemplo, em uma modalidade, o modem sem fio 25 está adaptado para ter seis pares! de transmissão, em que o algoritmo de otimização de caminho pode incluir uma lógica e/ou instruções para fazer com que a eletrônica de transmissor 32 transmita os sinais sem fio para o canal de comunicação 2 9 em cada um dos seis pares de transmissão formados pela combinação de três frequências diferentes (uma primeira frequência, uma segunda frequência, e uma terceira frequência) e duas taxas de bits diferentes (uma primeira taxa de bits e uma segunda taxa de bits) . Em uma modalidade, a primeira, segunda e terceira frequências são combinadas com a primeira taxa de bits para definir um primeiro, um segundo e um terceiro par de transmissões. A primeira, a segunda e a terceira frequências podem, então,ser combinadas com a segunda taxa de bits para assim definir um quarto, um quinto, e um sexto par de transmissões. Em um aspecto, a primeira taxa de bits pode ser maior do que a segunda taxa de bitsj. Embora no exemplo 5 acima, seis pares de transmissão sejam fornecidos, deve ser entendido que uma ampla variedade de parâmetro(s) de sinal pode ser alterada e combinada para (definir um número I diferente de características de transmissão de sinal sem f io.

Voltando agora à Figura 6, é mostrada na mesma um diagrama de fluxo lógico de uma primeira do algoritmo de otimização de caminho (também referido como versão de algoritmo de otimização completa), de acordo com a presente invenção. A seguinte descrição do algoritmo de otimização de caminho é discutida a partir da perspectiva do modem sem fio 25Mi e sua comunicação com os modems 25Mi+i e 25Mi+2.

Geralmente, porém, o algoritmo de otimi.zação de caminho é executado com a interação de um primeiro modem, um segundo modem e um terceiro modem. 0 segundo modem, por exemplo, o modem 25Mi+1 é, preferencialmente, um salto de distância, em uma primeira direção. O terceiro modem, por exemplo, o modem 25MÍ+2 é, preferencialmente, de dois saltos de distância na primeira direção. O segundo modem pode ser aqui referido como um "modem de um salto", e o terceiro 25 modem pode ser aqui referido como um modem de dois saltos.

Uma vez que o primeiro modem completou o algoritmo de otimização de caminho, um sinal é transmitido para o segundo modem de modo que possa, em seguida, executar o algoritmo de otimização de caminho. Este processo repete-se até que cada, ou pelo menos uma porção dos modems 25 forme o sistema de telemetria 26 tendo determinado o melhor caminho para se comunicar entre si e os; dois outros modems mais próximos. ;

O processo geralmente começa na etapa 300. Na etapa 300, os parâmetros de inicialização são determinados pelos modems 25 que formam o sistema de telemetria 26. Por exemplo, os modems sem fio 25 aprendem, ou de outra forma, são programados com (1) seu próprio número de identificação, (2) sua localização relativa no tubo de perfuração 14 e a posição relativa de oútros modems sem fio 25, e (3) os parâmetros de sinal sem fio, por exemplo, primeira, segunda e terceira frequências (fl, f2, e f3) e primeira e segunda taxas de bits (braita θ brbaixa) para definir, assim, os pares de transmissão. Como discutido acima, a combinação dos parâmetros de frequência e o parâmetro da taxa de bits definem o par de transmissões para os sinais sem fio. Além disso, o mbdem sem fio 25Mi é fornecido com o sinal otimização caminho de rede que geralmente identifica o modem 25Mi como o modem de teste.

Na etapa 302, o modem sem fio 25Mi transmite um sinal sem fio tendo um primeiro par de transmissões (por exemplo, frequência fx e taxa de bits braita) de fundo de poço, ou seja, para os modems sem fio 25Mi+i e 25Mi+2. O modem sem fio 25Mi então escuta uma resposta do modem 25Mi+1 na etapa 304. Isto é, se um modem sem fio 25Mi+1 recebe a transmissão do modem 25Miz o modem sem fio 25Mi+i responde 5 através da transmissão de um sinal sem fio no mesmo par de transmissões para o modem 25Mi. Se o modem 25Mi+1 não recebe a transmissão do modem 25Miz o modem sem fio 25Mi+1 não poderia, então, responder com uma transmissão para o modem 25Mi. Isso é mostrado na etapa 3 06 na qual, se o modem sem 10 fio 25Mi recebe uma resposta do modem 25Mi+i, o modem sem fio 25M1 prossegue para a etapa 308 na qual a resposta é armazenada. Em um aspecto, na etapa 3 08, o modem 25Mi armazena resposta recebida 25Mi+i, através da atribuição de um parâmetro de qualidade para o sinal recebido e armazenamento do parâmetro de qualidade. Mais particularmente, em um aspecto, o modem sem fio 25Mi "recebe" resposta do modem 25Mi+1 (ou ia partir do modem 25Mi+2) , quando um parâmetro de qualidade do sinal de resposta é maior que um valor limiar ou predeterminado.

Exemplos de fatores determinísticos do sinal recebido usado para determinar o parâmetro de qualidade incluem, mas não estão limitados a, uma razão de sinal para ruído (na sigla em inglês para Signal-to-Noise Ratio, SNR), uma razão de sinal-para-Interferência-ruído (na sigla em inglês para Signal-to-Interference-Noise Ratio, SINR), medida de interferência intersímbolo, o nível de distorção, s combinações dos mesmos, e semelhantes, do sinal de I resposta.

Se nenhuma resposta for recebida do modem 25Mi+1, o modem 25Mi pula para a etapa 310 na qual o modem 25Mi escuta uma resposta do modem 25MÍ+2. Em um aspecto, o modem 25Mi escuta uma resposta na etapa 304 em uma primeira fenda de tempo (ou a primeira janela) e, em seguida, escuta uma resposta na etapa 310 em uma segunda fenda de tempo (ou segunda janela). 0 uso de fendas de tempo predeterminadas (ou janelas) para os modems 2 5Mi+1 e 25Mi+2 para responder ao sinal de transmissão do modem 25Mi ajuda a evitar respostas conflitantes no modem 25Miz por exemplo.

Se o modem sem fim 25Mi+2 recebe a transmissão do modem 25Mi, ele responde pela transmissão de um sinal sem fio tendo o mesmo par de transmissões para o modem 25Mi. Se o modem 25Mi+2 não receber a transmissão do modem 25Mi, ele não pode então responder com uma transmissão para o modem 25Mi. Isto é mostrado na etapa 312, em que, se o modem sem fio 25Mi recebe uma resposta do modem 25Mi+2 no primeiro par de transmissões, ele prossegue para a etapa 314, em que a resposta é armazenada. Como no processo descrito acima, o modem 25Mi armazena a resposta recebida de 25Mi+2 atribuindo um parâmetro de qualidade do sinal recebido, ou seja, modem sem fio 25Mi "recebe" uma resposta do modem 25MÍ+2 quando um parâmetro de qualidade do sinal de resposta é maior do que um valor ou limiar predeterminado.

Se nenhuma resposta é recebida do modem 25MÍ+2, O modem 25M± salta para a etapa 316 pnde o modem 25Mi determina se cada um dos pares de transmissão foi testado. Se cada um dos pares de transmissão não foi testado entre o modem 25Mi e os modems 25Mi+1 e 25MI+2, o modem 25Mi altera os parâmetros do sinal sem fio para definir, assim, um segundo par de transmissões e, em seguida, transmite o sinal sem fio tendo o segundo par de tránsmissões, tal como mostrado na etapa 302. Mais particularmente, no algoritmo de otimização de caminho completo, o modem 25Mi transmite o sinal sem fio para cada um dos pares de transmissão armazenados no mesmo e, posteriormente, armazena o parâmetro de qualidade para cada resposta recebida, se houver. Por exemplo, o modem 25Mi primeiro transmite o sinal na etapa 3 02 tendo o primeiro par de transmissões (por exemplo, fT e braita) . Então, uma vez que todas as respostas dos modems 25Mi+1 e 25Mi+2 tenham sido recebidas e armazenadas, o modem 25M± altera para o segundo par de transmissões (por exemplo, f2 e braita) θ depois retransmite o sinal sem fio tendo o segundo par de transmissões para os modems 25Mi+i e 25Mi+2. Este processo é repetido até que cada par de transmissões é testado, e as respostas armazenadas. Isto é mostrado na Figura 6, na etapa 318, em que, se cada par de transmissões não foi testado, o modem 25Mi altera pelo menos um dos parâmetros dos sinais sem fio para definir, assim, o segundo par de transmissões, e, em seguida, retorna para a etapa 302 (ver linha 320) para repetir o processo para o segundo par de transmissões.

Referindo-se à Figura 7, é mostrado na mesma um exemplo de uma tabela que armazena as respostas recebidas pelo modem 25Miz a partir dos modems 25Mi+1 e 25Mi+2. Como pode ser visto, o algoritmo de otimização de caminho armazenado no modem 25Mi armazena a resposta recebida de cada um dos modems 25Mi+i e 25Mi+2 para cada um dos pares' de transmissão armazenados e testados no mesmo. A tabela de exemplo mostrada na Figura 7 revela que para pelo menos uma porção dos pares de transmissão testados, o modem 25Mi não recebe qualquer resposta de outros mod.ems, ou pelo menos nenhuma resposta satisfaz o parâmetro de qualidade predeterminado e, portanto, não atribui um parâmetro de qualidade para o modem no par de transmissões. Como a tabela também mostra, o parâmetro de qualidade é atribuído e armazenado para cada sinal recebido, em que o parâmetro de qualidade é indicativo da capacidade do modem sem fio, no par de transmissões, para transmitir e/ou receber informação para, e a partir do, modem 25Mi para os outros modems.

Voltando agora à Figura 6, se cada um dos pares de transmissão foram testados entre o modem 25Mi e os modems 25Mi+1 e 25MÍ+2, O processo prossegue para a etapa 322, em que o modem 25Mi compara o parâmetro de qualidade da resposta recebida de cada modem para cada par de transmissões (por exemplo, a tabela mostrada na Figura 7) com, pelo menos, um critério predeterminado para determinar o melhor par de transmissões para atribuir como a comunicação primária entre o modem 25Mi e os modems 25Mi+1 e 25Mi+2. Deve ser entendido que uma variedade de critérios pode ser considerada para determinar pelo menos um critério predeterminado para um caminho de comunicação ótima entre o modem 2 5Mi e o modem 25Mi+i e também entre o modem e 25Mi o modem 25Mi+2. Por exemplo, a determinação pode ser baseada 10 em critérios, tais como a taxa de bits do par de transmissões e as localizações relativas do modem 25Mi e os modems 25Mi+1 e 25Mi+2 para aumentar a taxa de bits, reduzindo a latência. A determinação dá, preferencialmente, uma prioridade mais alta para os pares de transmissão que 15 podem ser usados para pulsr um modem 25 de modo a reduzir a latência. Outros critérios, tais como o ।consumo de tempo de transmissão, o consumo de energia jou o consumo de processamento também podem ser usados para determinar o caminho de comunicação.

Na etapa 324, o modem 25Mt sem fio transmite uma mensagem de confirmação para o modem 25Mi+i no par de transmissões ótima determinada para o modem, e também uma mensagem de confirmação para o modem 25MÍ+2 sobre o par de transmissões ótima atribuído a esse modem, para, assim, 25 definir os pares de transmissão coiro o protocolo de comunicação ótima entre esses modems. No exemplo mostrado na Figura 7, o modem 25Mi pode deterrhinar que o par de transmissões de comunicação ótima entre o modem 25Mi e o modem 25Mi+i pode ser o par de transmissões de 3 (por exemplo, porque o par de transmissões 4 tem uma taxa de 5 bits mais baixa e o par 1 tem um parâmetro de qualidade mais baixo) , e que o par de transmissões ótima entre o modem 25Mi e o modem 25Mi+2 pode ser o par de transmissões 3. Neste exemplo, o modem 25Mi envia o sinal de confirmação para modem 25Mi+1 no par de transmissões 3 e um outro sinal 10 de confirmação para modem 25Mi+2 no par de transmissões 3.

Neste ponto no processo, o modem 25Mi tem informações suficientes para determinar o caminho de comunicação ótima entre si e os modems; 25Mi+1 e 25Mi+2. Ou seja, o modem 25Mi pode determinar que o caminho de 15 comunicação ótima é entre si e o modem 25Mi+2, para reduzir a latência pulando o modem 25Mi+1 e se comunicando diretamente com o modem 25Mi+2. O modem 25Mi também armazena informações suficientes para determinar qual o par de transmissões para se comunicar.

Uma vez que as mensagens de confirmação são enviadas na etapa 324, o processo passa para a etapa 326 em que o modem 25Mi envia o sinal para o modem 25Mi+i, que, em seguida, define o modem 25Mi+i como o modem de determinação de otimização de caminho. Isto é, o processo acima 25 discutido e apresentado na Figura 6 é repetido a partir da perspectiva do modem 25Mi+i para determinar, assim, o caminho de comunicação ótima e um par de transmissões otima entre este e os modems 25Mi+2 e 25MI+3. Este processo, preferencialmente, continua até que cada um dos modems 25 que formam o sistema de telemetria 26 tenha estabelecido o par de transmissões de comunicação ótima entre si e os próximos dois modems. Uma vez que cada modem do sistema de telemetria 26 determina o caminho de comunicação ótima e o par de transmissões, o último modem transmite uma mensagem final de volta para a superfície que indica que todos os pares de transmissão ótima entre os modems foram determinados. Isto é mostrado na Figura 6, na etapa 328, em que o processo termina quando cada um dos pares de transmissão foi testado para cada um dos modems 25 e a informação resultante é fornecida para a superfície.

Voltando agora à Figura 8, é mostrada na mesma uma tabela mostrando um exemplo de uma tabela de rota de rastreio resultante gerada usando o processo acima descrito. A tabela de rota de rastreio lista o par de transmissões ideal entre cada modem sem fio 25 e seus dois outros modems sem fio mais próximos 25 na primeira direção, por exemplo, a tabela de rota de rastreio lista a taxa de frequência e a taxa de bits usadas para k comunicação entre o modem 25 e seus dois outros modems 2 5 mais próximos, mesmo que os modems 25 tenham selecionado um dos dois outros modems 25 para geralmente se comunicar em um esforço para otimizar o caminho de comunicação, como discutido acima. Esta informação é guardada no caso em que um determinado modem 25 precisa se comunicar com o modem vizinho 25 que não foi selecionado. Por exemplo, o modem 25Mi armazena a informação relacionada com 25Mi+i mesmo que o modem 25Mi esteja indo se comunicar diretamente com o modem 25Mi+2 porque o modem 25Mi+2 pode ter falhado e pode ser necessário que o modem 25Mi se comunicar diretamente com o modem 25Mi+1.

Passando agora para um aspecto diferente do algoritmo de otimização de caminho, é mostrado na Figura 9 um diagrama de fluxo que ilustra um algoritmo de otimização de caminho rápido de acordo com a presente invenção. O algoritmo de otimização rápida é semelhante ao algoritmo de otimização completo discutido acima, exceto que nem todos os pares de transmissão são testados. Em vez disso, o primeiro modem 25Mi testa um primeiro par de transmissões e, em seguida, se uma resposta for recebida a partir dos modems 25Mi+1 e 25Mi+2, o modem 25Mi armazena o parâmetro de qualidade para cada caminho de comunicação, seleciona o caminho de comunicação ótima com base no parâmetro de qualidade armazenado e, em seguida, passa o sinal para o modem 25Mi+i para continuar o processo. Geralmente, no algoritmo rápido, o mesmo processo é repetido só até que uma resposta seja recebida e armazenada a partir dos outros modems que se atendem o valor predeterminado. Uma vez que um parâmetro de qualidade aceitável é armazenado para cada modem, o processo passa o sinal para o próximo modem para repetir o processo. O algoritmo de otimização de caminho rápido é geralmente mais rápido para executar, permitindo, assim, o uso do sistema de telemetria 26 mais rápido, mas também não pode testar e identificar o caminho de comunicação ótima principal a ser usado, ou seja, somente um par de transmissões que atende aos critérios predeterminados é usado.

Com referência agora à Figura 9, o algoritmo de otimização de caminho rápido começa na etapa 400, que é semelhante à etapa 300 acima descrita. Nesta etapa, a informação de inicialização é armazenada no modem 25Mi. Na etapa 402, o modem 25Mi transmite a mensagem sem fio sobre o primeiro par de transmissões de fundo de poço para os modems 25Mi+1 e 25Mi +2, ou seja, na primeira direção. Na etapa 404, o modem 25M± escuta uma resposta no primeiro par de transmissões do modem 25Mi+1. Semelhante ao acima, o modem 25M± pode escutar a resposta em uma primeira janela de tempo. Na etapa 4 06, o modem 25Mi determina se uma resposta foi recebida do modem 25Mi+i. Se uma resposta é recebida, o parâmetro de qualidade é armazenado para esse par de transmissões na etapa 408. Se nenhuma resposta for recebida do modem 25Mi+i, o processo move-se para a etapa 410, em que o modem 25Mi escuta uma resposta do modem 25Mi+2. Novamente, o modem 25Mi pode escutar a resposta de uma segunda janela de tempo. Na etapa 412, o modem 25Mi determina se uma resposta foi recebida do modem 25Mi+2. Se uma resposta foi recebida, o parâmetro de qualidade para o modem no par de transmissões é armazenado na etapa 414. Na etapa 416, o modem 25Mi determina se um parâmetro de qualidade aceitável foi armazenado para o modem 25Mi+1 e se um parâmetro de qualidade foi armazenado para o modem 25Mi+2. Se não, o modem 25Mi muda o parâmetro de sinal para passar para o segundo par de transmissões e retorna à etapa 402 para repetir o processo no segundo par de transmissões. Neste exemplo, como mostrado na FIG. 7, os sinais tendo os parâmetros de qualidade aceitáveis foram recebidos de ambos os modems 25Mi+i e 25MÍ+2 com o primeiro par de transmissões. Neste caso, na etapa 416, o modem 25M seleciona o modem 25Mi+2 para se comunicar com o primeiro par de transmissões.

Se um parâmetro de qualidade aceitável foi armazenado para cada um dos modems 25ML+I e 25MÍ+2 em pelo menos um par de transmissões, o proceâso move-se para a etapa 418, em que o modem 25Mi envia as mensagens de confirmação para os modems 2 5Mi+i e 25Mi+2, no par de transmissões guardado para, assim, definir o parâmetro de comunicação entre os ditos modems. Isto é, no algoritmo de otimização de caminho rápida, o processo repete-se até pelo menos um parâmetro de qualidade ser armazenado para o caminho de comunicação entre o modem 25bh e o modem 25Mi+í e também um parâmetro de qualidade é armazenado para o caminho de comunicação entre o modem 25Mi e o modem 25MÍ+2.

Na etapa 420, o modem 25Mi envia o sinal para o modem 25Mi+i para mudar a otimização de , caminho determinando o modem. Semelhante ao processo discutido acima, o algoritmo de otimização de caminho rápido continua para cada modem 25 5 formando o sistema de telemetria 26 até cada modem ter determinado pelo menos um parâmetro de qualidade entre si e os seus dois outros modems mais próximos. Isto é mostrado na Figura 9, na etapa 422, em que o processo termina e o último modem 25 transmite a mensagem final para a 10 superfície, como descrito acima.

Passando agora para outra versão do algoritmo de otimização de caminho, é divulgado um algoritmo de otimização de caminho rápido completo. O algoritmo de otimização rápido-completo combina características do 15 algoritmo completo e do algoritmo rápido. Geralmente, uma vez que o modem 25Mi recebeu uma resposta e armazenou um parâmetro de qualidade para cada um dos modems 25Mi+i e 25MÍ+2 em um pãr de transmissões tendo uma taxa de bits alta, os pares de transmissão restantes não são testados e 20 o sinal é transmitido. O algoritmo de otimização de caminho rápido completo é geralmente mais confiável do que o algoritmo de otimização rápido, mas leva mais tempo para ser executado, e também não é tão confiável quanto o algoritmo de otimização de caminho completo, mas leva menos 25 tempo para executar.

Com referência agora à Figura 10, o algoritmo de otimização de caminho rápido começa na etapa 500, que é semelhante às etapas 300 e 400 acima descritas. Nesta etapa, a informação de inicialização é armazenada no modem 25Mi. Na etapa 5 02, o modem 2 5Mi transmite a mensagem sem fio no primeiro par de transmissões de fundo de poço para os modems 25Mi+1 e 25Mi+2, ou seja, em uma primeira direção. No algoritmo de otimização de caminho rápido-completo, o primeiro par de transmissões inclui uma taxa de bits rápida. Na etapa 504, o modem 25Mi escuta uma resposta no primeiro par de transmissões do modem 25Mi+i. Semelhante ao acima, o modem 25Mi pode escutar a resposta em uma primeira janela do tempo. Na etapa 506, o modem 25Mi determina se foi recebida uma resposta do modem 25Mi+1. Se uma resposta é recebida, o parâmetro de qualidade é armazenado para esse par de transmissões na etapa 508. Se nenhuma resposta é recebida do modem 25Mi+i, o processo move-se para a etapa 510, em que o modem 25M± escuta uma resposta do modem 25Mi+2. Novamente, o modem 25Mi pode escutar a resposta em uma segunda janela de tempo. Na etapa 512, o modem 25Mi determina se uma resposta foi recebida do modem 25Mi+2. Se for recebida uma resposta, o parâmetro de qualidade para o modem no par de transmissões é armazenado na etapa 514. Na etapa 516, o modem 25Mi determina se um parâmetro de qualidade foi armazenado para o modem 2 5Mi+1 em um par de transmissões tendo uma alta taxa de bits e, se um parâmetro de qualidade foi armazenado para o modem 25MÍ+2 em um par de transmissões tendo alta taxa de bits. Se não, o modem 25Mi altera o parâmetro de sinal para passar para o segundo par de transmissões, tendo também uma alta taxa de bits e retorna à etapa 502 para repetir o processo para o segundo par de transmissões (ver etapa 518).

Se um parâmetro de qualidade foi armazenado para cada um dos modems 25Mi+i e 25Mi+2 em pélo menos um par de transmissões tendo uma alta taxa de bits, o processo move- se para a etapa 520, em que o modem 25Mj envia as mensagens de confirmação para os modems 2 5Mi+1 e 25Mi+2, no par de transmissões guardado para, assim, definir o parâmetro de comunicação entre os ditos modems. Isto é, no algoritmo de otimização de caminho de rápido-completo, o processo repete-se até pelo menos um parâmetro de qualidade ser armazenado em um par de transmissões tendo uma alta taxa de bits para o caminho de comunicação entre o modem 25Mi e o modem 25Mi+1 e também um parâmetro de qualidade em um par de transmissões tendo uma alta taxa de bits é armazenado para o caminho de comunicação entre o modem 2 5Mi e o modem 25Mi+2. Na etapa 522, o modem 25M± envia o sinal para o modem 25Mi+1 para, assim, alterar o modem de determinação de otimização de caminho. Semelhante ao processo discutido acima, o algoritmo de otimização de caminho rápido-completo continua para cada modem 25 formando o sistema de telemetria 26 até cada modem ter sidò determinado pelo menos um parâmetro de qualidade em um par de transmissões tendo uma alta taxa de bits entre si e os seus dois outros modems 25 mais próximos. Isto é mostrado na Figura 10 na etapa 524, em que o processo termina e o último modem 25 transmite a mensagem final para a superfície, como descrito 5 acima.

De acordo com outro aspecto da presente divulgação, os modems 25 descritos acima e os algoritmos podem ser implementados em um sistema de telemetria 26 usando sinais acústicos para se comunicar no canal de comunicação 29.

Claims

1. Modem sem fio (25M) para comunicação em uma rede de modems sem fio (25Mi-1, 25M, 25Mi+1, 25Mi+2) em um ambiente de furo de poço através de um canal de comunicação (29), o modem sem fio (25M) caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de transceptor (37); eletrônica de transceptor (30) compreendendo: eletrônica de transmissor (32) adaptadas para fazer com que o conjunto de transceptor (37) envie sinais sem fio que definem dois ou mais pares de transmissão para o canal de comunicação (29), em que cada par de transmissão possui diferentes características de transmissão compreendendo uma combinação de uma frequência de sinal e uma taxa de bits de sinal, o dito modem sendo adaptado para seletivamente variar as características de transmissão; eletrônica de receptor (34) adaptada para decodificar sinais recebidos pelo conjunto de transceptor (37); pelo menos uma unidade de processamento (44, 56) adaptada pra executar instruções para: (1) permitir à eletrônica de transmissor (32) transmitir os sinais sem fio para o canal de comunicação (29) para pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) em uma primeira direção para longe do conjunto de transceptor (37), em que um dos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) é comunicativamente acoplado intermediário ao conjunto de transceptor (37) e o outros dos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2), (2) determinar uma característica de sinais recebidos na eletrônica de transceptor (30) a partir dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) em resposta aos sinais sem fio transmitidos, os sinais sendo recebidos em diferentes intervalos de tempo e possuindo as mesmas características de transmissão que os respectivos pares de transmissão transmitidos, (3) atribuir um parâmetro de qualidade para os sinais recebidos a partir dos dois modems sem fio (25M i+1, 25Mi+2) com base em uma determinada característica, e (4) determinar se ou não o modem sem fio intermediário pode ser pulado com base em uma comparação dos parâmetros de qualidade atribuídos aos sinais recebidos com pelo menos um critério predeterminado e selecionar um dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) para se comunicar diretamente com base no resultado da determinação; e uma fonte de energia (38) fornecendo energia para o conjunto de transceptor (37) e a eletrônica de transceptor (30).

2. Modem sem fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma unidade de processamento (44) é adaptada para executar instruções adicionalmente (5) para permitir que a eletrônica de transmissor (32) e a eletrônica de receptor (34) se comuniquem com o modem sem fio selecionado usando as características de transmissão selecionadas.

3. Modem sem fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um outro modem (25Mi+1) da rede de modems é posicionado entre o modem sem fio (25M) e o modem sem fio selecionado (25Mi+2).

4. Modem sem fio, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma unidade de processamento (44) é adaptada para executar instruções para permitir que a eletrônica de receptor (34) receba os sinais a partir dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) em intervalos de tempo variáveis.

5. Modem sem fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o modem é um modem acústico.

6. Modem sem fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a determinada característica usada para atribuir parâmetros de qualidade aos sinais recebidos compreende um dentre uma relação sinal-ruído, uma razão sinal-ruído-interferência, medida de interferência intersimbólica, e o nível de distorção ou combinações destes.

7. Modem sem fio, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os modems da rede de modems sem fio são posicionados ao longo de um tubo de perfuração (14).

8. Modem sem fio, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o canal de comunicação (29) compreende o tubo de perfuração (14).

9. Método para determinar um caminho para comunicar usando modems sem fio (25Mi-1, 25M, 25Mi+1, 25Mi+2) em um ambiente de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: acoplar uma pluralidade de modems sem fio (25Mi-1, 25M, 25Mi+1, 25Mi+2) a um elemento alongado (14, 29) se estendendo a partir de dentro de um furo de poço para um local de superfície de modo que os modems sem fio são comunicativamente acoplados em série; e permitir a um primeiro modem sem fio (25M): transmitir em uma primeira direção uma série de sinais sem fio, através do elemento alongado, os sinais definindo dois ou mais pares de transmissão, em que cada par de transmissão possui diferentes características de transmissão compreendendo uma combinação de uma frequência de sinal e uma taxa de bits de sinal, o dito primeiro modem sendo adaptado para seletivamente variar as características de transmissão; receber sinais a partir dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) em diferentes intervalos de tempo, os ditos sinais recebidos possuindo as mesmas características de transmissão que os respectivos pares de transmissão transmitidos; determinar uma qualidade dos sinais recebidos a partir dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2); atribuir respectivos parâmetros de qualidade aos sinais recebidos com base na qualidade determinada; determinar se ou não um caminho de comunicação pode ser estabelecido através do membro alongado (14, 29) que pula pelo menos um dos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) com base em uma comparação dos parâmetros de qualidade atribuídos com pelo menos um critério predeterminado; e selecionar com qual dos pelo menos dois modems sem fio (25Mi+1, 25Mi+2) se comunicar diretamente com base no resultado da determinação.