BR112016025646B1

BR112016025646B1 - Sistema de interior de poço

Info

Publication number: BR112016025646B1
Application number: BR112016025646-8A
Authority: BR
Inventors: Dmitriy Dashevskiy
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2022-04-12
Also published as: US20150331411A1; SA115360544B1; CA2948375A1; BR112016025646A8; CA2948375C; WO2015175902A1; EP3143244A1; BR112016025646A2; EP3143244B1; US9939802B2; EP3143244A4

Abstract

gerenciamento de resolução de conflito automatizado trata-se de um sistema, um método para realizar o gerenciamento de conflito em um sistema e um gerenciador de conflito em um sistema. o sistema inclui dois ou mais controladores para emitir dois ou mais comandos correspondentes para um ou mais intervenientes para realizar uma respectiva atividade, sendo que o interveniente é um dentre uma ferramenta a ser controlada com base no comando, um aplicativo a ser executado com base no comando ou um operador a ser instruído com base no coman-do. o sistema inclui também um gerenciador de conflito, implantado por um processa-dor, para resolver um conflito com um dentre os dois ou mais comandos ou entre os dois ou mais comandos.

Description

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[0001] Este pedido reivindica o benefício sobre o Pedido no U.S. 14/280009, depositado em 16 de maio de 2014, incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência. Antecedentes

[0002] Os sistemas com muitos componentes, como aqueles usados em esforços de produção e exploração poço abaixo, envolvem o posicionamento de uma variedade de sensores e ferramentas. Os sensores podem fornecer informações sobre o ambiente no interior de poço mediante o fornecimento de medições de temperatura, densidade e resistividade, entre muitos outros parâmetros. Essas informações podem ser usadas para controlar tais ferramentas, como a broca de perfuração, cabeça de direção ou composição de fundo.

Sumário

[0003] De acordo com uma modalidade da invenção, um sistema inclui dois ou mais controladores configurados para emitir dois ou mais comandos correspondentes para um ou mais intervenientes para realizar uma respectiva atividade, sendo que o interveniente é um dentre uma ferramenta a ser controlada com base no comando, um aplicativo a ser executado com base no comando ou um operador a ser instruído com base no comando; e um gerenciador de conflito, implantado por um processador, configurado para resolver um conflito com um dentre os dois ou mais comandos ou entre os dois ou mais comandos.

[0004] De acordo com uma outra modalidade, um método para realizar o gerenciamento de conflito em um sistema inclui identificar, com o uso de um processador, dois ou mais comandos emitidos por dois ou mais controladores correspondentes a um interveniente para realizar uma respectiva atividade, sendo que o interveniente é um dentre uma ferramenta a ser controlada com base no comando, um aplicativo a ser executado com base no comando ou um operador a ser instruído com base no comando; e resolver um conflito, com o uso do processador, entre os dois ou mais comandos direcionados para o interveniente com base em uma estratégia especificada.

[0005] De acordo com ainda outra modalidade, um gerenciador de conflito em um sistema que inclui dois ou mais controladores que emitem dois ou mais comandos correspondentes para controlar um interveniente para realizar uma respectiva atividade inclui uma interface de entrada configurada para receber os dois ou mais comandos para controlar o interveniente, sendo que o interveniente é um dentre uma ferramenta a ser controlada com base no comando, um aplicativo a ser executado com base no comando ou um operador a ser instruído com base no comando; e um processador configurado para resolver um conflito entre os dois ou mais comandos com base em uma estratégia especificada.

Breve descrição das Figuras

[0006] Agora com referência aos desenhos em que elementos similares serão numerados de modo similar nas várias Figuras:

[0007] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de um sistema de interior de poço de acordo com uma modalidade da invenção;

[0008] A Figura 2 ilustra atividades exemplificativas de acordo com as modalidades da invenção;

[0009] A Figura 3 é um diagrama de blocos de um gerenciador de conflito exemplificativo de acordo com as modalidades da invenção;

[0010] A Figura 4 é um fluxograma funcional de um gerenciador de conflito de acordo com as modalidades da invenção; e

[0011] A Figura 5 é um fluxograma de processo do método para resolver conflitos com o uso de um gerenciador de conflito de acordo com as modalidades da invenção.

Descrição detalhada

[0012] Conforme observado acima, os sistemas com muitos componentes podem envolver o uso de uma variedade de sensores e ferramentas. Quando mais de uma atividade é realizada no sistema em um certo momento, podem surgir conflitos com base em comandos contraditórios que são enviados para um certo interveniente (ferramenta, aplicativo, operador) para cada uma das atividades. Por exemplo, um tipo de conflito pode surgir quando duas atividades de interior de poço diferentes envolvem o controle da broca de perfuração, e cada atividade fornece parâmetros diferentes para os quais a broca de perfuração deve ser controlada. Um outro tipo de conflito pode envolver objetivos conflitantes para o mesmo interveniente (por exemplo, o uso contínuo de uma ferramenta ou remoção da ferramenta para manutenção). Ainda outro tipo de conflito pode envolver um interveniente que recebe um comando que está fora de sua capacidade ou faixa de segurança. As modalidades dos sistemas e métodos descritos no presente documento se referem à resolução de uma variedade de tais conflitos.

[0013] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de um sistema de interior de poço de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema e disposição mostrados na Figura 1 é um exemplo para ilustrar o ambiente de interior de poço. Embora o sistema possa operar em qualquer ambiente de subsuperfície, a Figura 1 mostra ferramentas de interior de poço 10 dispostas em poço inacabado 2 que penetra a terra 3. As ferramentas de interior de poço 10 são dispostas no poço inacabado 2 em uma extremidade distal de um transportador 5, conforme mostrado na Figura 1, ou em comunicação com o poço inacabado 2, conforme mostrado na Figura 2. As ferramentas de interior de poço 10 podem incluir ferramentas de medição 11 e circuito eletrônico de interior de poço 9 configurado para realizar um ou mais tipos de medições em uma modalidade conhecida como perfilagem durante a perfuração (LWD - Logging-While-Drilling) ou medição durante a perfuração (MWD - Measurement-While-Drilling). De acordo com a modalidade de LWD/MWD, o transportador 5 é uma coluna de perfuração que inclui uma composição de fundo (BHA) 13. A BHA 13 é uma parte da plataforma de perfuração 8 que inclui comandos, estabilizadores, retificadores e similares, e a broca de perfuração 7. As medições podem incluir medições relacionadas à operação da coluna de perfuração, por exemplo. Uma plataforma de perfuração 8 é configurada para conduzir operações de perfuração, como girar a coluna de perfuração e, assim, a broca de perfuração 7. A plataforma de perfuração 8 também bombeia fluido de perfuração através da coluna de perfuração a fim de lubrificar a broca de perfuração 7 e descarregar cascalhos a partir do poço inacabado 2. As informações e/ou dados brutos processados pelo circuito eletrônico de interior de poço 9 podem ser monitorados por telemetria até a superfície para o processamento adicional ou exibição por meio de um sistema de computação 12. Os sinais de controle de perfuração podem ser gerados pelo sistema de computação 12 e transportados no interior de poço ou podem ser gerados dentro do circuito eletrônico de interior de poço 9 ou por meio de uma combinação dos dois, de acordo com as modalidades da invenção. O circuito eletrônico de interior de poço 9 e o sistema de computação 12 podem incluir, cada um, um ou mais processadores e um ou mais dispositivos de memória. O poço inacabado 2 pode ser vertical conforme mostrado na Figura 1 ou pode ser formado horizontalmente ou em um ângulo nas modalidades relacionadas à perfuração direcional. Para propósitos explicativos e devido ao fato de que as modalidades detalhadas no presente documento não são limitadas por qualquer ferramenta ou interveniente particular, as ferramentas de interior de poço 10, o sistema de perfuração (incluindo a broca de perfuração 7) e qualquer outro equipamento de superfície ou interior de poço que possa ser controlado são mencionados geralmente como ferramentas 20. Além disso, as ferramentas 20, quaisquer aplicativos (por exemplo, executados por circuito eletrônico de interior de poço 9 ou pelo sistema de computação 12), e os operadores humanos são mencionados geralmente como intervenientes 30. O sistema de interior de poço exemplificativo da Figura 1 representa um ambiente em que instruções ou comandos conflitantes podem ser emitidos para um interveniente 30 de um certo componente (por exemplo, o sistema de perfuração). Isto é, os controladores 240 (Figura 2) (que se referem geralmente a um operador humano ou aplicativo que gera um comando para realizar uma atividade) podem proporcionar comandos conflitantes para intervenientes 30 (por exemplo, ferramentas 10 no interior de poço ou na superfície, operadores humanos). As modalidades do gerenciador de conflito 300 (Figura 3) discutidas abaixo resolvem tais instruções ou comandos conflitantes.

[0014] A Figura 2 ilustra atividades exemplificativas de acordo com as modalidades da invenção. Uma das atividades exemplificativas (Atividade 1) é para reduzir a vibração. Essa atividade inclui controlar a perfuração e, portanto, a determinação de parâmetros de perfuração (bloco 210) pode ser parte da atividade. Como um exemplo, pode ser determinado que a velocidade de perfuração em revoluções por minuto (RPM) deveria ser de 50 e o peso sobre a broca (WOB), tipicamente medido em milhares de libras de força descendente sobre a broca de perfuração, deveria ser de 15. O controlador 240-1 responsável pela realização do controle de perfuração da Atividade 1 forneceria os parâmetros para controlar a perfuração para uma interface de equipamento de perfuração 520. Com referência a uma outra atividade exemplificativa (Atividade 2) para limpar o furo (poço inacabado 2), uma das tarefas envolvidas na limpeza do furo inclui também o controle da perfuração. Os parâmetros de perfuração necessários para a Atividade 2 são determinados (bloco 230). Por exemplo, pode ser determinado que a velocidade de perfuração devesse ser de 60 RPM e ter um WOB de 0. O controlador 240-2 responsável pela realização do controle de perfuração como parte da Atividade 2 fornece os parâmetros (60 RPM e 0 WOB) para a interface de equipamento de perfuração 520. Se a Atividade 1 e a Atividade 2 forem realizadas independentemente em momentos diferentes, as duas atividades diferentes não apresentariam um problema. Entretanto, quando a Atividade 1 e a Atividade 2 são implantadas ao mesmo tempo (os controladores 240-1 e 240-2 responsáveis pela realização do controle da perfuração para a Atividade 1 e para a Atividade 2 estão, ambos, emitindo comandos ao mesmo tempo), surge um conflito devido aos parâmetros conflitantes na interface de equipamento de perfuração 220 (interface para intervenientes 30). A interface de equipamento de perfuração 220 recebe instruções contraditórias para controlar a perfuração (velocidade de perfuração tanto de 50 como de 60 RPM e WOB tanto de 15 como de 0).

[0015] Outros conflitos exemplificativos surgem também para os intervenientes 30. Por exemplo, uma certa ferramenta 20 pode ser instruída para realizar duas atividades diferentes. Isto é, os controladores 240 que implantam o controle para concluir duas atividades diferentes podem emitir comandos para a mesma ferramenta 20 ao mesmo tempo para realizar funções diferentes. Como outro exemplo, uma certa ferramenta 20 (interveniente 30) pode ser necessária em dois locais diferentes para realizar funções relacionadas a duas atividades diferentes. Como ainda outro exemplo, um operador (interveniente 30) pode receber instruções para seguir dois procedimentos diferentes ao mesmo tempo. Mesmo se os próprios procedimentos não entrarem em conflito entre si, a incapacidade do operador para realizar simultaneamente ambos os procedimentos apresenta um conflito que precisa ser resolvido. Conforme observado acima, podem também surgir conflitos quando um certo interveniente 30 recebe comandos que estão fora da capacidade ou faixa de segurança do interveniente 30 ou quando os controladores 240 emitem comandos que pertencem a objetivos conflitantes para o interveniente 30.

[0016] A Figura 3 é um diagrama de blocos de um gerenciador de conflito exemplificativo 300 de acordo com as modalidades da invenção. Em termos de um sistema em geral (por exemplo, o sistema de interior de poço mostrado na Figura 1), o gerenciador de conflito 300 reside dentro da interface entre os controladores 240 que emitem comandos ou instruções para os intervenientes 30 e os próprios intervenientes 30. Em modalidades alternativas, o gerenciador de conflito 300 é distribuído. Isto é, cada interveniente 30 ou um subconjunto de intervenientes 30 tem um gerenciador de conflito 300. Devese notar que os comandos ou instruções a partir de um controlador 240 não se limitam a um único instante de tempo. Isto é, quando um controlador 240 procura controlar um interveniente 30, como uma ferramenta 20 ou aplicativo, por exemplo, o controlador 240 continua a tentar controlar a ferramenta 20 ou aplicativo por toda a funcionalidade da ferramenta 20 ou aplicativo até a conclusão de uma tarefa específica que o controlador 240 deseja alcançar com a ferramenta 20 ou aplicativo. Dessa forma, pode surgir um conflito em qualquer momento durante esse período de controle e durar ao longo de parte ou toda a duração da funcionalidade. Dessa forma, embora o gerenciamento de conflito seja discutido abaixo sem referência a uma duração de tempo, deve-se compreender que o gerenciamento de conflito é contínuo. No sistema exemplificador da Figura 1, o gerenciador de conflito 300 pode ser implantado como parte do circuito eletrônico de interior de poço 9, do sistema de computação 12 ou uma combinação dos dois. Alternativamente, o gerenciador de conflito 300 pode ser um sistema independente e pode se comunicar com o circuito eletrônico de interior de poço 9 e o sistema de computação 12. O gerenciador de conflito 300 inclui uma interface de entrada 310, um ou mais processadores 320, um ou mais dispositivos de memória 330 e uma interface de saída 340. O gerenciador de conflito 300 pode receber informações adicionais ao próprio comando ou instrução, conforme discutido abaixo, a fim de determinar as prioridades, faixas de sobreposição, programações.

[0017] A Figura 4 é um fluxograma funcional de um gerenciador de conflito 300 de acordo com as modalidades da invenção. Conforme mostrado na Figura 4, quatro controladores diferentes (240a a 240d) estão tentando controlar dois intervenientes 30 ou ferramentas 20 diferentes (estão enviando comandos). Os controladores 240a, 240b e 240c estão todos tentando controlar a ferramenta 20 A1, e os controladores 240c e 240d estão ambos tentando controlar a ferramenta 20 A2. Os controladores 240a a 240d podem ser relacionados às mesmas atividades ou atividades diferentes. Os controladores 240a a 240d inserem os comandos na interface de entrada 310 do gerenciador de conflito 300. Adicionalmente, os controladores 240a a 240d inserem informações para facilitar o gerenciamento de conflito como, por exemplo, um valor desejado para o controle da ferramenta 20 (por exemplo, WOB desejado), faixa aceitável (por exemplo, ROP mínimo e máximo), e informações sobre a atividade ou tarefa particular associada ao controlador 240 (por exemplo, nome, descrição, estado, como nominal ou fora do nominal, e criticidade da atividade em relação à segurança para o pessoal, ambiente e equipamentos). O processamento dentro do gerenciador de conflito 300 pode seguir uma estratégia selecionada por um operador. As modalidades exemplificativas de estratégias empregadas pelo gerenciador de conflito 300 incluem controle dedicado, controle de prioridade, controle compartilhado, cancelamento condicional e cancelamento temporizado, conforme descrito adicionalmente abaixo.

[0018] De acordo com a estratégia de controle dedicado, um único controlador (por exemplo, 240c) entre os vários controladores 240a a 240d é selecionado como o controlador dedicado 240 e é o único controlador 240 que pode controlar as ferramentas 20 ou outros intervenientes 30. De acordo com a estratégia de controle de prioridade, o comando de prioridade maior entre os comandos conflitantes a partir dos controladores 240 é enviado. A prioridade relativa entre os comandos pode ser determinada em uma dentre as várias formas com base nas informações adicionais disponíveis a partir dos controladores 240. Os controladores 240 que emitem comandos conflitantes podem estar associados à mesma atividade ou atividades diferentes. Algumas das estratégias de resolução de conflito (por exemplo, com base na prioridade de atividade) discutidas abaixo se aplicam a comandos conflitantes associados a atividades diferentes, mas a prioridade pode também ser especificada e estabelecida entre comandos associados a procedimentos e tarefas diferentes da mesma atividade. Por exemplo, as informações sobre a atividade (por exemplo, criticidade da atividade ou do objetivo de origem, estado de serviço) podem determinar a prioridade. Isto é, um controlador 240 associado a uma atividade de estado fora do nominal pode ter prioridade maior para emitir comandos ou a prioridade pode ser com base em preocupações de segurança (por exemplo, um cancelamento de segurança tem prioridade). De acordo com a estratégia de controle compartilhado, uma média ou média ponderada, de acordo com a prioridade, de valores nos comandos conflitantes a partir de controladores 240 diferentes pode ser usada. Em uma modalidade alternativa da estratégia de controle compartilhado, pode ser usado um modelo para estimar ou predizer o efeito de cada um dos comandos conflitantes sobre fenômeno físico (por exemplo, vibração, integridade de formação), de modo que um único comando otimizado possa ser compartilhado. De acordo com a estratégia de cancelamento condicional, um certo controlador 240 assume o controle dedicado enquanto uma condição permanece verdadeira e, então, a estratégia muda quando a condição não permanece mais verdadeira ou outro controlador 240 assume o controle dedicado com base em uma outra condição. De acordo com a estratégia de cancelamento temporizado, um certo controlador 240 assume o controle dedicado por uma duração de tempo especificada (isso seria similar ao cancelamento condicional em que a condição é uma duração de tempo). Pode haver uma estratégia predefinida entre as estratégias que permanece verdadeira quando uma condição ou duração de cancelamento temporizado termina. Em modalidades alternativas, os comandos a partir de cada um dentre os diferentes controladores 240 podem ser sequenciados com base em uma das estratégias (por exemplo, prioridade) discutidas acima.

[0019] A Figura 5 é um fluxograma de processo do método para resolver conflitos com o uso de um gerenciador de conflito 300 de acordo com as modalidades da invenção. A implantação do gerenciador de conflito 300 na interface para um ou mais intervenientes 30, no bloco 510, inclui assegurar que o gerenciador de conflito 300 procure todos os comandos emitidos para um único interveniente 30 ou dentro de um sistema maior (por exemplo, o sistema de interior de poço mostrado na Figura 1) ou pelo menos aqueles comandos cujos conflitos potenciais são de interesse. No bloco 520, a especificação de uma estratégia a ser seguida pelo gerenciador de conflito 300 se refere ao gerenciador de conflito 300 ser instruído a usar a estratégia de controle dedicado, estratégia de controle compartilhado ou uma dentre as outras estratégias discutidas acima. O monitoramento de comandos na interface (consulte, por exemplo, 220 na Figura 2), no bloco 520, inclui o gerenciador de conflito 300 monitorar continuamente conflitos para facilitar a resolução de conflitos de acordo com a estratégia especificada no bloco 540.

[0020] Embora uma ou mais modalidades tenham sido mostradas e descritas, modificações e substituições podem ser feitas sem sair do espírito e do escopo da invenção. Consequentemente, deve ficar entendido que a presente invenção foi descrita a título de ilustrações e sem caráter de limitação.

Claims

1. Sistema de interior de poço que compreende: uma ou mais ferramentas (20) configurada para realizar uma respectiva atividade; dois ou mais controladores (240) configurados para emitir dois ou mais comandos correspondentes para a uma ou mais ferramentas (20) para controlar cada uma das ferramentas (20), caracterizado pelo fato de que o sistema de interior de poço compreende: cada uma da uma ou mais ferramentas (20) tem um gerenciador de conflito (300), implantado por um processador (9, 12), e o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver um conflito entre os dois ou mais comandos com base em uma estratégia de controle de prioridade que inclui o processamento de um comando de prioridade entre os dois ou mais comandos com base no comando de prioridade indicando uma prioridade maior em relação a outros comandos dentre os dois ou mais comandos.

2. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conflito inclui parâmetros conflitantes emitidos pelos dois ou mais comandos, ações conflitantes definidas por os dois ou mais comandos.

3. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dois ou mais controladores (240) fornecem informações relacionadas aos dois ou mais comandos e respectivas atividades.

4. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver o conflito com base nas informações que correspondem aos dois ou mais comandos.

5. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver o conflito com base em uma estratégia de controle dedicado que inclui um dentre os dois ou mais controladores (240) ser designado como um controlador designado (240).

6. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver o conflito com base em uma estratégia de controle compartilhado que inclui o processamento de um comando de combinação derivado dos dois ou mais comandos.

7. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver o conflito com base em uma estratégia de cancelamento condicional que inclui o processamento de um comando entre os dois ou mais comandos associados a um controlador (240) entre os dois ou mais controladores que têm controle dedicado com base em uma condição ser verdadeira.

8. Sistema de interior de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerenciador de conflito (300) é configurado para resolver o conflito com base em uma estratégia de cancelamento temporizado que inclui o processamento de um comando entre os dois ou mais comandos associados a um controlador (240) entre o um ou mais controladores (240) que têm controle dedicado por uma duração especificada.