BR112017020420B1

BR112017020420B1 - Método e aparelho de telemetria comprimida para dados de fundo de poço de série temporal usando escala variável e palavras agrupadas

Info

Publication number: BR112017020420B1
Application number: BR112017020420-7A
Authority: BR
Inventors: Bryan C. Dugas
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2022-11-29
Also published as: EP3277924A1; EP3277924B1; EP3277924B8; US9784097B2; BR112017020420A2; EP3277924A4; SA517390033B1; US20160290128A1; WO2016160769A1

Abstract

TELEMETRIA COMPRIMIDA PARA DADOS DE FUNDO DE POÇO DE SÉRIE TEMPORAL USANDO ESCALA VARIÁVEL E PALAVRAS AGRUPADAS. Um método para transmitir dados a partir de uma localização de fundo de poço para uma localização na superfície da terra inclui determinar um valor mínimo e um valor máximo de amostras M de valores de dados, determinar um código para as amostras M de valores de dados que forneçam uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M e codificar o código de tecla e os valores de dados em uma ou mais palavras codificadas. A uma ou mais palavras codificadas são, então, transmitidas como um sinal acústico no fluido de perfuração, modulando um impulsor de lama. O sinal acústico é recebido por um transdutor na subida do pulsador de lama e convertido em um sinal elétrico. O sinal elétrico é demodulado em uma palavra codificada recebida, que é descompactada nas amostras M de acordo com o código. As amostras M são então recebidas por um sistema de processamento de computador disposto como a superfície da terra.

Description

Referência cruzada a pedidos relacionados

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido US n° 14/672850, depositado em 30 de março de 2015, incorporado neste documento por referência na sua totalidade.

Fundamentos

[002] Furos de poços são perfurados no solo para muitas finalidades, como produção de hidrocarbonetos, produção geotérmica e sequestro de dióxido de carbono. A fim de usar eficientemente os recursos dispendiosos na perfuração de furos de poços, é importante que os analistas adquiram informações detalhadas relacionadas às formações geológicas que estão sendo perfuradas.

[003] Vários tipos de ferramentas designadas como ferramentas de fundo de poço podem ser transportadas através dos poços para executar vários tipos de medições para fornecer aos analistas a informação necessária. Para fazer uso eficiente do tempo de perfuração, algumas ferramentas de fundo de poço podem ser dispostas em uma coluna de perfuração que perfura um furo de poço, de maneira que as medições possam ser realizadas enquanto o furo de poço está sendo perfurado. Esses tipos de medições podem ser designadas para uma perfilagem durante a perfuração ou medição durante a perfuração.

[004] Uma vez que as medidas são obtidas, podem ser transmitidas por telemetria para um receptor na superfície da terra, de modo que possam ser rapidamente disponibilizadas para os analistas sem remover a coluna de perfuração do furo de poço. Um tipo de telemetria para aplicações durante a perfuração é a telemetria de pulso de lama. Na telemetria de pulso de lama, os dados do fundo do poço são codificados em um formato digital e transmitidos por pulsos acústicos na lama de perfuração que enche o furo de poço ou o interior da coluna de perfuração. No entanto, a telemetria de pulso de lama é geralmente limitada a um número fixo de bits que podem ser transmitidos à superfície por segundo. Por isso, é desejável transmitir a maior quantidade possível de dados para a superfície no menor intervalo de tempo. Seria muito bem-vindo na indústria de perfuração se um método e aparelho fossem desenvolvidos para aumentar a taxa efetiva de transmissão de dados utilizando taxas de dados de telemetria de pulso de lama disponíveis.

Breve sumário

[005] É divulgado um método para transmitir dados de uma localização de fundo de poço para um local na superfície da terra. O método inclui: transmitir os valores de dados para um buffer controlado por microprocessador do fundo do poço; consultar o buffer para amostras M dos valores de dados usando um codificador que recebe as amostras M; determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M usando o codificador; determinar um código para as amostras M que fornecem uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M usando o codificador; codificar o código e os valores de dados das amostras M em uma ou mais palavras codificadas usando o codificador; modular um pulsador de lama com um modulador, a fim de transmitir uma ou mais palavras codificadas como sinal acústico no fluido de perfuração; receber o sinal acústico de subida do pulsador de lama usando um transdutor que converte o sinal acústico em um sinal elétrico; demodular o sinal elétrico usando um demodulador em uma palavra codificada recebida; descompactar a palavra codificada recebida nas amostras M de acordo com o código usando um decodificador e, receber as amostras M do descompressor usando um sistema de processamento de computador disposto na superfície da terra.

[006] É divulgado um método para transmitir dados de uma localização de fundo de poço para um local na superfície da terra. O método inclui: realizar medições de fundo do poço usando um sensor de fundo de poço que fornece valores das medidas como valores de dados; transmitir os valores de dados para um buffer controlado por microprocessador de fundo do poço; consultar o buffer para amostras M dos valores de dados usando um codificador que recebe as amostras M; determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M usando o codificador; determinar um código para as amostras M que fornece uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M usando o codificador; codificar o código e os valores de dados das amostras M em uma ou mais palavras codificadas usando o codificador, em que a codificação compreende a utilização da seguinte equação: CP[?] = INT (((VALOR [?]-MÍNIMO)/(MÁXIMO-MÍNIMO))*(2AN-1)) onde N = um número de bits em uma palavra codificada; modular um pulsador de lama com um modulador, a fim de transmitir uma ou mais palavras codificadas como sinal acústico no fluido de perfuração; receber o sinal acústico de subida do pulsador de lama usando um transdutor que converte o sinal acústico em um sinal elétrico; demodular o sinal elétrico usando um demodulador em uma palavra codificada recebida; descompactar a palavra codificada recebida nas amostras M de acordo com o código usando um decodificador; receber as amostras M do descompressor usando um sistema de processamento de computador disposto na superfície da terra; atribuir um tempo às amostras M em que foram recebidas pelo sistema de processamento de computadores; atribuir uma profundidade às amostras M em que as amostras M foram obtidas; receber amostras M atuais que seguem imediatamente as amostras M anteriores; calcular uma diferença entre pelo menos um de: (a) um valor máximo anterior das amostras M anteriores e um valor mínimo presente das amostras M atuais e (b) um valor máximo anterior das amostras M precedentes e um valor máximo presente das amostras M atuais; codificar os valores de dados das amostras M atuais sem indicar os valores mínimos ou máximos anteriores que mudam se a diferença for zero; codificar os valores de dados das amostras M atuais e a diferença calculada entre pelo menos um dos valores mínimo e máximo se a diferença calculada for uma pequena mudança, em que a pequena mudança é representada por um menor número de bits do que seria necessário para representar os valores mínimos e máximos reais das amostras M e, codificar os valores de dados das amostras M atuais e os valores do valor mínimo atual e do valor máximo atual se a diferença calculada for uma grande mudança.

[007] Também é divulgado um aparelho para transmitir dados de uma localização de fundo de poço para um local na superfície da terra. O aparelho inclui: um buffer controlado por microprocessador de fundo de poço configurado para receber valores de dados transmitidos; um codificador configurado para: (a) receber amostras M dos valores de dados após consultar o buffer para as amostras M, (b) determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M, (c) determinar um código para as amostras M que fornecem uma indicação dos valores máximos e mínimos das amostras M usando o codificador e, (d) codificar o código e os valores de dados das amostras M em uma ou mais palavras codificadas usando o codificador; um modulador acoplado a um pulsador de lama e configurado para modular o pulsador de lama, a fim de transmitir a uma ou mais palavras codificadas como um sinal acústico no fluido de perfuração; um transdutor configurado para receber um sinal acústico de subida do pulsador de lama e converter o sinal acústico em um sinal elétrico; um demodulador configurado para demodular o sinal elétrico em uma palavra codificada; um decodificador configurado para descomprimir a palavra codificada nas amostras M de acordo com o código; e um sistema de processamento de computador disposto na superfície da terra e configurado para receber as amostras M do decodificador.

Breve descrição dos desenhos

[008] As descrições a seguir não devem ser consideradas como limitantes em nenhuma circunstância. Em referência às figuras anexadas, elementos similares são numerados de maneira similar:

[009] A figura 1 ilustra uma vista em corte transversal de uma modalidade de uma ferramenta durante a perfuração de fundo de poço disposta em um furo de poço que penetra o solo;

[010] As figuras 2A e 2B, designadas coletivamente como a figura 2, são um diagrama de fluxo para um método para a transmissão de dados de uma localização de fundo de poço em uma coluna de perfuração para uma localização na superfície da terra;

[011] A figura 3 representa aspectos de uma modalidade de palavras codificadas para transmissão por telemetria de pulso de lama e,

[012] A figura 4 descreve aspectos da transmissão de dados usando diferentes códigos para codificar os dados.

Descrição detalhada

[013] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e do método divulgado são apresentados neste documento a título de exemplificação, e não limitativo, com referência às Figuras.

[014] São divulgados método e aparelho para transmitir dados a partir de uma ferramenta de fundo de poço disposta em uma coluna de perfuração para um receptor na superfície da terra usando a telemetria de pulso de lama. O método e aparelho são necessários para transmitir uma série de palavras codificadas que requerem a compressão de um conjunto fixo de séries temporais da mesma medida de sensor. Cada palavra codificada pode começar com um, dois ou três códigos de bits, que são usados para identificar o tipo de informação codificada na palavra. O resto da palavra codificada é um ou mais valores inteiros dimensionados, que são concatenados em conjunto para codificar as informações usando um algoritmo separado para cada valor exclusivo do código. Em geral, os códigos utilizados serão capazes de codificar o intervalo dinâmico (por exemplo, mínimos dinâmicos, máximos dinâmicos), intervalo relativo (por exemplo, delta mínimo, delta máximo) e um número fixo de palavras compactadas. Desta forma, os dados transmitidos que usam um número fixo de bits podem ter uma resolução melhor com o intervalo dinâmico (por exemplo, mínimos dinâmicos, máximos dinâmicos) do conjunto fixo de dados do que se o mesmo número fixo de bits tivesse sido usado para transmitir o mesmo como valores individuais com um intervalo total fixo maior (ou seja, mínimo fixo, máximo fixo). Por causa da largura de banda (por exemplo, um número de bits/segundo) para transmitir dados desnecessários (ou seja, bits para cobrir de zero para o valor mínimo e bits para cobrir acima do valor máximo) não é necessário, mais dados podem ser transmitidos usando o mesmo físico taxa de transmissão (bits / segundo) devido à escala variável dos valores de dados de acordo com os valores mínimos e máximos transmitidos na palavra codificada. A taxa de transferência de dados pode também ser aumentada pela não transmissão dos valores máximo e mínimo com cada grupo de dados ao perceber que, em certas condições de perfil de poço, os valores de dados podem variar ou nada nos valores máximos e mínimos transmitidos anteriormente. Portanto, o indicador dos valores máximo e mínimo dos dados no grupo somente precisa ser transmitido quando os valores máximo e mínimo de dados mudarem.

[015] A figura 1 ilustra uma vista em corte transversal de uma modalidade de uma ferramenta de fundo de poço 10 disposta em um furo de poço 2 que penetra o solo 3, incluindo uma formação de solo 4. A ferramenta de fundo de poço 10 é transportada através do furo de poço 2 por uma tubulação de perfuração 5, tal como tubo de perfuração articulado ou tubulação enrolada por bobina, por exemplo. Uma broca de perfuração 6 é disposta na extremidade distal da tubulação de perfuração 5. Uma sonda de perfuração 7 é configurada para realizar operações de perfuração, tais como a rotação da tubulação de perfuração 5 e, assim, a broca de perfuração 6 para perfurar o furo de poço 2. Além disso, a sonda de perfuração 7 é configurada para bombear o fluido de perfuração 9, também designado como lama de perfuração, através da tubulação de perfuração 5 a fim de lubrificar a broca de perfuração 6 e descarregar cascalhos do furo de poço 2. A ferramenta de fundo de poço 10 pode incluir um ou vários sensores 8 espaçados ao longo do furo de poço 2. Cada sensor 8 pode ser configurado para detectar várias propriedades de fundo de poço tal como uma propriedade do furo de poço, uma propriedade de formação ou uma propriedade de ferramenta. Exemplos não limitativos das medidas dos sensores incluem pressão, temperatura, aceleração, densidade, porosidade, acústica, viscosidade, compressibilidade, radiação, resistividade, ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia usando, por exemplo, transmissividade óptica ou reflexividade. Cada sensor tem uma posição na coluna de perfuração chamada "deslocamento do sensor", usada para atribuir a profundidade. Uma relação de tempo versus profundidade é mantida para a broca de perfuração, e a posição de cada sensor pode ser calculada a partir do tempo da medição, da profundidade da broca e do "deslocamento do sensor" da medição.

[016] Os dados coletados no poço ou detectados pelo sensor 8 (ou seja, valores de medição ou valores de dados) são recebidos por um buffer de dados 16 para armazenar temporariamente medições que não podem ser transmitidas imediatamente para um receptor 17 devido à largura de banda limitada de telemetria. O buffer 16 pode ser implementado por um dispositivo controlado por microprocessador para operar com base em primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO) em resposta a uma consulta. Um codificador 15, que pode ser controlado por microprocessador, é configurado para receber dados do buffer 16 em resposta a uma consulta do codificador 15. Em uma ou mais modalidades, os dados são um número (M) de valores de medição, aqui referidos como amostras M. O codificador 15 também é configurado para: (a) determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M, (b) anexar um código às amostras M que fornecem uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M e, (c) comprimir o código e os valores de dados das amostras M em um grupo de palavras (como uma série de bits). Comprimir os valores de dados das amostras M inclui escalar os valores de dados com base na diferença entre os valores máximo e mínimo das amostras M em menor número de bits N para cada amostra, em que N é dividido uniformemente em M. Os valores de bit M-N são então concatenados em conjunto e um código compactado é anexado ao início dos valores de bit M-N.

[017] Um modulador 14 recebe um grupo de palavras e é configurado para modular o grupo de palavras de acordo com um esquema de modulação digital, tal como a mudança de fase. A mudança de fase transmite os dados ao alterar ou modular a fase de um sinal de referência (a onda do portador). A modulação é aplicada a um impulsor de lama 12, que é configurado para transmitir a modulação de um grupo de palavras como um sinal acústico no fluido de perfuração 9. O impulsor de lama 12 é configurado para interromper momentaneamente o fluxo do fluido de perfuração 9, gerando, assim, um impulso acústico que se movimenta para a superfície do furo de poço 2. As modalidades não limitativas do impulsor de lama 12 incluem uma válvula do tipo êmbolo e uma válvula tipo cisalhamento. Como os pulsadores de lama são conhecidos na arte, não serão discutidos com detalhes. Uma fonte de energia 51, tal como uma bateria ou um gerador alimentado por turbina de lama, por exemplo, fornece energia para operação do impulsor de lama 12. Na superfície, o sinal acústico é recebido por um receptor 17.

[018] O receptor 17 na superfície inclui um transdutor 18, um demodulador 19 e um decodificador 11. O transdutor 18 é configurado para converter o sinal acústico recebido em um sinal elétrico que pode ser processado. O demodulador 19 é configurado para demodular o sinal elétrico recebido pelo transdutor 18 de acordo com o esquema de modulação digital selecionado para fornecer uma palavra codificada que inclui os valores de dados do fundo do poço. A palavra codificada é então decodificada por um decodificador 11, que é configurado para descomprimir a palavra codificada nas amostras M de acordo com o prefixo do código no início de cada palavra codificada. A descompressão da palavra codificada se relaciona à decodificação dos valores de dados codificados com base na diferença entre os valores máximo e mínimo das amostras M. O decodificador 11 fornece um fluxo de bits que representa os valores dos dados do fundo do poço. Um sistema de processamento de computador de superfície 13 é configurado para receber o fluxo de bits para extrair os valores de dados de fundo de poço transmitidos e colocar tais dados em um formato que possa ser exibido para ser usado por um monitor ou impressora como exemplos não limitantes e/ou armazenados em memória ou um meio de armazenamento para uso futuro. Pode ser apreciado que as funções do demodulador e do decodificador podem ser implementadas pelo sistema de processamento de computador 13.

[019] A figura 2 é um fluxograma para um método simplificado 20, a fim de transmitir dados de uma localização de fundo de poço para uma localização na superfície da terra. O bloco 21 exige a realização de medições no fundo do poço usando um sensor de fundo de poço. As medidas fornecem valores das medições, que em geral podem ser designados como valores de dados. O bloco 22 exige a transmissão de valores de dados para um buffer de dados de fundo de poço. O bloco 23 exige a consulta (ou seja, solicitação do buffer para enviar) do buffer para amostras M dos valores de dados usando um codificador que recebe as amostras M. O bloco 24 exige determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M usando o codificador. O bloco 25 exige determinar um código para as amostras M usando um processador, onde o código fornece uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M. O bloco 25 também pode incluir comparar os valores mínimos e máximos anteriores com os valores mínimos e máximos atuais e determinar se envia os valores mínimos e máximos, a mudança relativa nos valores mínimos e máximos ou nenhuma mudança para os valores mínimos e máximos. O bloco 25 pode incluir comparar o Mínimo e o Máximo atual contra o Mínimo e o Máximo anterior e determinar o número apropriado de palavras codificadas que serão necessárias para codificar as amostras M. Por exemplo: Grande mudança em Min/Max = MÍNIMO+MÁXIMO+DADOS COMPRIMIDOS (Três palavras); pequena mudança em Min/Max= DIFMINMAX+DADOS COMPRIMIDOS (Duas Palavras); Nenhuma Mudança no Min/Max = DADOS COMPRIMIDOS (Uma Palavra, compressão máxima).

[020] O bloco 26 exige codificar o código e os valores de dados das amostras M em uma ou mais palavras codificadas, como um grupo de palavras (ou uma série de bits) usando o codificador. Por exemplo, as amostras M podem ser codificadas em 1,2 ou 3 palavras codificadas, dependendo da mudança no Mínimo e Máximo (1 palavra = Nenhuma Mudança no Min/Máx, 2 palavras = Pequena Mudança no Min/Máx, 3 palavras = Grande Mudança no Min/Max). A figura 3 ilustra uma modalidade de uma a três palavras codificadas usadas para codificar as amostras M como um grupo de palavras. Nesta modalidade, são utilizados dois bits para o código e os N-bits são utilizados para comprimir as amostras M de dados, para fornecer o diferencial mínimo e o mínimo, fornecer o valor mínimo das amostras M ou fornecer o valor máximo de amostras M dependendo do código. Em modalidades alternativas, um ou mais de dois bits podem ser usados para o código. O MULT é um valor predeterminado que estabelece o limite da pequena mudança diferencial que pode ser codificada. Se N = 14, então a pequena diferença que pode ser codificada é uma mudança de +/- 63 vezes o MULT. O MULT geralmente é a resolução da palavra N-Bit dividida por 2 para uma potência. Cada potência de 2 acima de zero melhora a resolução em 1 bit (0 = 14bit, 1 = 15bit, 2 = 16bit, etc.), porém reduz a pequena diferença que pode ser codificada na palavra DIFFMINMAX. Várias medições de sensores podem ser multiplexadas na telemetria e cada uma pode ter uma PALAVRA CODIFICADA exclusiva com seu próprio NOME DE PALAVRA, K1 (Baixo), K2 (Alto), N, Escala (2AN), M, KEYBITS e MULT.

[021] Referindo-se de novamente à figura 2, o bloco 27 exige a modulação de um pulsador de lama com um modulador para transmitir cada palavra codificada como um sinal acústico no fluido de perfuração. O bloco 28 exige receber o sinal acústico na subida do pulsador de lama usando um transdutor que converte o sinal acústico em um sinal elétrico. O termo "de subida" refere-se ao fato de estar mais próximo da superfície através do furo de poço. O bloco 29 exige demodulação do sinal elétrico usando um demodulador em uma palavra codificada recebida. O bloco 30 exige descomprimir a uma ou mais palavras codificadas recebidas nas amostras M de acordo com o código usando um decodificador. A descompressão também pode incluir o ajuste das amostras M recebidas de acordo com os valores mínimos e máximos e desmarcando as amostras M quando uma palavra codificada inclui dados comprimidos. Em uma ou mais modalidades, as amostras M descomprimidas são valores de dados digitais que são medidos a partir de zero, tais como os valores de dados fornecidos pelo sensor do fundo de poço. O bloco 31 requer o receber as amostras M do descompressor usando um sistema de processamento de computador disposto na superfície da terra. O bloco 31 também pode incluir atribuir um tempo às amostras M em que foram recebidas e/ou atribuindo uma profundidade na qual as amostras M foram obtidas. As informações de profundidade podem ser fornecidas pelo equipamento de superfície (não mostrado) que monitora a profundidade do furo de poço. O bloco 31 também pode incluir armazenar as amostras M (ou seja, os valores de cada uma das amostras M) na memória ou um meio de armazenamento e/ou exibir valores de cada uma das amostras M para um usuário usando uma interface de usuário como um monitor ou uma impressora.

[022] Conforme discutido acima, a ferramenta de fundo do poço 10 pode incluir uma pluralidade de sensores 8. O método 20 pode acomodar a pluralidade dos sensores 8 ao atribuir um sensor de nome exclusivo a cada palavra codificada que identifica o sensor que fornece os dados.

[023] Outros aspectos da incorporação do código em uma palavra codificada são agora discutidos. Pode ser apreciado por um versado na técnica que o código pode ser parte de cada palavra codificada. Cada uma das amostras M é uma série de números inteiros (palavras codificadas) que usam 1, 2 ou 3 palavras, por exemplo, para codificar as amostras M mínimas, máximas e comprimidas de dados. Um exemplo de todos os três tipos é ilustrado na figura 4 em que o Grupo I é a transmissão inicial onde os dados Min, Max e comprimidos devem ser totalmente codificados, o Grupo II é uma pequena mudança (-1, -1) em min/max e os dados comprimidos, e o Grupo III é nenhuma mudança (0, 0) no min/max e somente dados comprimidos são codificados. Os números na coluna WORD codificada (36341, 52726, 116, 24769,9974 e 8651) codificam 21 valores de pressão em 6 PALAVRAS/12 bytes ou 96 bits com uma resolução de <1psi (os quatro códigos estão incorporados em cada número). A codificação em uma ou mais modalidades é realizada de acordo com um algoritmo discutido mais adiante. O padrão de bits para as primeiras 6 palavras é (1000110111110101, 1100110111110110, 0000000001110100, 0110000011000001, 0010011011110110, 0010000111001011).

[024] Outros aspectos do codificador de fundo de poço 15 são agora discutidos. Quando o codificador recebe as amostras M, os valores das amostras M (VALUE [1.M]) são medidos e os valores mínimo e máximo são determinados. Os valores mínimo e máximo são comparados com os valores mínimos e máximos atuais. Se houver uma pequena mudança (ou seja, a diferença correspondente é pequena ou abaixo de um valor de limiar), então a diferença entre os valores mínimos anteriores atuais e imediatos e/ou a diferença entre os valores máximos anteriores atuais e imediato é enviada como uma palavra codificada com um código e as amostras M são enviados como uma segunda palavra codificada com um código diferente. Se houver uma grande mudança (ou seja, a diferença correspondente é grande ou excede um valor de limiar), uma palavra codificada para o máximo, uma palavra codificada para o mínimo e uma codificada para as amostras M são transmitidas como uma série de bits. Um fator na determinação de um valor de limiar usado para quantificar se uma mudança nos valores mínimos e/ou máximos é pequena ou grande é o tamanho da palavra (ou seja, uma palavra pequena) necessária para codificar uma pequena diferença versus o tamanho da palavra (ou seja, palavra grande que é maior que a palavra pequena) necessária para transmitir os valores mínimos e máximos reais. Portanto, se duas palavras pequenas puderem ser enviadas para quantificar a(s) diferença(s), então os dados podem ser transmitidos mais rapidamente do que se fosse necessária uma palavra grande para codificar completamente o mínimo e o máximo. Se não houvesse nenhum valor mínimo e/ou máximo enviado anteriormente, os valores mínimos e máximos devem ser codificados como duas palavras codificadas com as amostras M codificados como uma terceira palavra codificada. Uma grande mudança (por exemplo, um valor fixo codificado) tanto no Mínimo quanto no Máximo é uma mudança que não pode ser codificada usando metade dos bits de palavra codificada. Por outro lado, uma pequena mudança é uma mudança que pode ser codificada usando metade dos bits de palavras codificadas necessários para codificar os valores mínimos e máximos reais. Alternativamente, em uma ou mais modalidades, uma pequena mudança é qualquer mudança que pode ser codificada usando um número menor de bits que o necessário para codificar os valores mínimos e máximos reais.

[025] Usando os valores mínimos e máximos atuais, o codificador calcula palavras de dados de N-bits comprimidas M-CP [?] = INT (((VALOR [?]-MÍNIMO)/(MÁXIMO-MÍNIMO))*(2AN-1)) e codifica as palavras comprimidas ao concatenar todas as palavras de dados do N- bit usando COMPRESSKEY + CP [1]...CP [M] em uma única palavra codificada.

[026] Outros aspectos do decodificador de superfície 11 são agora discutidos. O decodificador recebe uma palavra codificada do demodulador e separa a palavra codificada em código e dados. SE CÓDIGO = CHAVEMAX, então desmarque os dados no máximo. SE CÓDIGO = CHAVEMIN, desmarque os dados no mínimo. SE CÓDIGO = CHAVEMINMAX, então, converta os dados em DIFMIN e DIFMAX, onde MÍNIMOATUAL = MÍNIMOANTERIOR+ DIFMIN e MÁXIMOATUAL = MÁXIMOENTERIOR +DIFMAX. SE CÓDIGO = CHAVECOMPRESS, então, analisar os dados em valores M N-bit (CP [1]...CP [M]) PARA I = 1 PARA M, onde VALOR [I] = (CP [I]/(2 A N- 1))*(MÁXIMO-MÍNIMO)+MÍNIMO.

[027] O decodificador e/ou o sistema de processamento de computador de superfície podem atribuir uma hora em que cada VALOR [I] for recebido, atribuir uma profundidade na qual cada VALOR [I] for obtido e armazenar o tempo, a profundidade e o VALOR correspondente [I].

[028] Em apoio aos ensinamentos apresentados neste documento, podem ser utilizados vários componentes de análise, incluindo um sistema digital e/ou um sistema analógico. Por exemplo, o sensor de fundo de poço 8, a ferramenta de fundo de poço 10, o impulsor de lama 12, o buffer de dados 16, o modulador 14, o codificador 15, o sistema de processamento de computador de superfície 13, o receptor 17, o transdutor 18, o demodulador 19 e/ou o decodificador 11, podem incluir sistemas digitais e/ou analógicos. O sistema pode ter componentes como um processador, meio de armazenamento, memória, entrada, saída, ligação de comunicação (com fio, sem fio, óptico ou outro), interfaces de usuário (por exemplo, um monitor ou impressora), programas de software, processadores de sinais (digitais ou analógicos) e outros componentes (tais como resistências, capacitores, indutores e outros) para fornecer a operação e análises do aparelho e métodos divulgados aqui de qualquer uma das várias maneiras bem apreciadas na técnica. Considera-se que esses ensinamentos possam ser, mas não necessariamente, implementados juntamente com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenadas em um meio legível por computador não transitório, incluindo memória (ROMs, RAMs), óptica (CD-ROMs) ou magnética (discos, discos rígidos) ou qualquer outro tipo que, quando executadas, fazem com que um computador implemente o método da presente invenção. Essas instruções podem prover o funcionamento, controle, coleta e análise de dados do equipamento e outras funções consideradas relevantes por um projetista de sistemas, proprietário, usuário ou outro pessoal, além das funções descritas nesta divulgação.

[029] Além disso, outros componentes podem ser incluídos e solicitados para prover os aspectos dos ensinamentos apresentados neste documento. Por exemplo, uma fonte de alimentação (por exemplo, pelo menos um dentre um gerador, uma fonte remota e uma bateria), componente de resfriamento, componente de aquecimento, imã, eletroímã, sensor, eletrodo, transmissor, receptor, transceptor, antena, controlador, unidade óptica, uma unidade elétrica ou uma unidade eletromecânica podem ser incluídas no suporte dos vários aspectos discutidos aqui ou com outras funções além dessa divulgação.

[030] Os elementos das modalidades foram introduzidos com os artigos "um", "uma", "uns", "umas". Os artigos são destinados a significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos "incluindo", "tendo" e "com" e afins estão destinados a serem inclusivos, de modo que possa existir elementos adicionais além dos elementos listados. A conjunção "ou" quando usada com uma lista de pelo menos dois termos destina-se a significar qualquer termo ou combinação de termos. O termo "configurado" se relaciona a uma ou mais limitações estruturais de um dispositivo que são necessárias para que o dispositivo execute a função ou operação para a qual o dispositivo é configurado. O termo "acoplado" se refere a um componente sendo acoplado a outro componente, direta ou indiretamente, através de um componente intermediário.

[031] O diagrama de fluxo descrito aqui é apenas um exemplo. Podem haver muitas variações em relação a este diagrama ou às etapas (ou operações) descritas neste documento sem que haja desvio do escopo da invenção. Por exemplo, as etapas podem ser executadas em uma ordem diferente ou as etapas podem ser adicionadas, excluídas ou modificadas. Todas estas variações são consideradas uma parte da invenção reivindicada.

[032] Embora uma ou mais modalidades sejam ilustradas e descritas, modificações e substituições podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo da invenção. Por conseguinte, deve-se compreender que a presente invenção foi descrita por meio de ilustrações e não de limitação.

[033] Será reconhecido que os vários componentes ou tecnologias podem prover certas funcionalidades ou características necessárias ou benéficas. Por conseguinte, essas funções e características que podem ser necessárias em apoio às reivindicações anexas e suas variações são reconhecidas como sendo inerentes a uma parte dos ensinamentos aqui e a uma parte da invenção descrita.

[034] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades exemplares, entende-se que as várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem que haja um distanciamento do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas para adaptar um instrumento, situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem se desviar de seu escopo essencial. Portanto, pretende- se que a invenção não seja limitada a modalidade particular divulgada como o melhor modo previsto para a realização desta invenção, mas que irá incluir todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexadas.

Claims

1. Método (20) para transmitir dados a partir de uma localização do fundo de poço para uma localização na superfície da terra, o método (20) compreendendo: transmitir os valores de dados para um buffer (16) controlado por microprocessador do fundo do poço; o método caracterizado por: consultar o buffer (16) para amostras M dos valores de dados usando um codificador (15) que recebe as amostras M; determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M usando o codificador (15); determinar um código para as amostras M que forneçam uma indicação dos valores máximo e mínimo das amostras M usando o codificador (15); comprimir com o codificador (15) as amostras M dos valores de dados em palavras de dados comprimidas M usando os valores máximo e mínimo; codificar o código e as palavras de dados compactadas M em uma palavra codificada concatenando o código e as palavras de dados compactadas M usando o codificador (15); modular um pulsador de lama (12) com um modulador (14), a fim de transmitir a uma ou mais palavras codificadas como um sinal acústico no fluido de perfuração (9); receber o sinal acústico de subida do pulsador de lama (12) usando um transdutor (18) que converte o sinal acústico em um sinal elétrico; demodular o sinal elétrico usando um demodulador (19) em uma palavra codificada recebida; descomprimir a palavra codificada recebida nas amostras M de acordo com o código usando um decodificador (11); receber as amostras M do decodificador (11) usando um sistema de processamento (13) de computador disposto na superfície da terra; e iterar a transmissão com valores de dados subsequentes, consultar, comprimir usando os valores máximo e mínimo previamente determinados, codificar sem o código, modular, receber o sinal acústico, desmodular, descomprimir e receber as amostras M, a fim de transmitir os dados subsequentes para a superfície sem o código.

2. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente realizar uma medição de fundo de poço usando um sensor (8) de fundo de poço que fornece valores das medições como valores de dados.

3. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, atribuir um tempo às amostras M, no qual foram recebidas pelo sistema (13) de processamento de computador.

4. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente atribuir uma profundidade às amostras M em que as amostras M foram obtidas.

5. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, exibir os valores de cada uma das amostras M para um usuário usando uma interface de usuário, como uma tela de exibição (13) ou uma impressora.

6. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o código compreende pelo menos um de um valor máximo das amostras M e um valor mínimo das amostras M.

7. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: receber amostras M atuais que seguem imediatamente as amostras M anteriores; calcular uma diferença entre pelo menos um dentre: (a) um valor máximo anterior das amostras M anteriores e um valor mínimo presente das amostras M atuais e (b) um valor máximo anterior das amostras M precedentes e um valor máximo presente das amostras M atuais; codificar os valores de dados das amostras M atuais sem qualquer indicação dos valores mínimos ou máximos anteriores que mudam caso a diferença for zero; codificar os valores de dados das amostras M atuais e a diferença calculada entre pelo menos um dentre os valores mínimo e máximo caso a diferença calculada for uma pequena mudança, em que a pequena mudança é representada por um menor número de bits do que seria necessário para representar os valores mínimos e máximos reais das amostras M e, codificar os valores de dados das amostras M atuais e os valores do valor mínimo atual e do valor máximo atual caso a diferença calculada for uma grande mudança.

8. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os valores de dados são transmitidos por uma pluralidade de sensores (8) dispostos na localização do fundo de poço, e o método (20) compreende, adicionalmente, rotular cada palavra codificada com uma etiqueta correspondente ao sensor (8) do fundo de poço que fornece os dados codificados na palavra usando o codificador (15).

9. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o código é codificado usando um, dois ou três bits.

10. Método (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a compactação compreende o uso da seguinte equação: CP[?]= INT ((((VALOR [?]-MÍNIMO)/(MÁXIMO- MÍNIMO))*(2AN-1)) onde N = um número de bits em uma palavra codificada.

11. Aparelho para transmitir dados de uma localização de fundo de poço para uma localização na superfície da terra, o aparelho compreendendo: um buffer (16) controlado por microprocessador do fundo de poço configurado para receber valores de dados transmitidos; o aparelho caracterizado por: um codificador (15) configurado para (a) receber as amostras M dos valores de dados após consulta do buffer (16) para as amostras M, (b) determinar um valor mínimo e um valor máximo das amostras M, (c) determinar um código para as amostras M que forneçam uma indicação dos valores máximos e mínimos das amostras M usando o codificador, (d) comprimir com o codificador as amostras M dos valores de dados em palavras de dados compactadas M usando os valores máximo e mínimo, e, (e) codificar o código e as palavras de dados compactadas M em uma palavra codificada, concatenando o código e as palavras de dados compactadas M usando o codificador (15); um modulador (14) acoplado a um pulsador de lama (12) e configurado para modular o pulsador de lama (12), a fim de transmitir uma ou mais palavras codificadas como um sinal acústico no fluido de perfuração (9); um transdutor (18) configurado para receber o sinal acústico de subida do pulsador de lama (12) e para converter o sinal acústico em um sinal elétrico; um demodulador (19) configurado para demodular o sinal elétrico em uma palavra codificada; um decodificador (11) configurado para descomprimir a palavra codificada nas amostras M de acordo com o código e, um sistema de processamento de computador (13) disposto na superfície da terra e configurado para receber as amostras M do decodificador (11); em que o aparelho está configurado para iterar a transmissão com valores de dados subsequentes, consultar, comprimir usando os valores máximo e mínimo previamente determinados, codificar sem o código, modular, receber o sinal acústico, desmodular, descomprimir e receber as amostras M em ordem para transmitir os dados subsequentes para a superfície sem o código.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um sensor (8) de fundo de poço configurado para realizar uma medição de fundo de poço que fornece valores das medições como valores de dados.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o sensor (8) de fundo de poço compreende uma pluralidade de sensores (8) de fundo de poço e o codificador (15) está configurado para rotular cada palavra codificada com uma etiqueta correspondente ao sensor (8) de fundo de poço que fornece os dados codificados na palavra usando o codificador (15).

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o codificador (15) é ainda configurado para: receber amostras M atuais que seguem imediatamente as amostras M anteriores; calcular uma diferença entre pelo menos um dentre: (a) um valor máximo anterior das amostras M anteriores e um valor mínimo presente das amostras M atuais e (b) um valor máximo anterior das amostras M precedentes e um valor máximo presente das amostras M atuais; codificar os valores de dados das amostras M atuais sem indicação dos valores mínimos ou máximos anteriores que mudam se a diferença for zero; codificar os valores de dados das amostras M atuais e a diferença calculada entre pelo menos um dos valores mínimo e máximo caso a diferença calculada for uma pequena mudança, em que a pequena mudança é representada por um menor número de bits do que seria necessário para representar os valores mínimos e máximos reais das amostras M e, codificar os valores de dados das amostras M atuais e os valores do valor mínimo atual e do valor máximo atual caso a diferença calculada for uma grande mudança.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o codificador (15) é também configurado para usar a equação a seguir: CP [?] = INT((((VALOR [?]-MÍNIMO)/(MÁXIMO- MÍNIMO))*(2AN-1)) onde N = um número de bits em cada palavra codificada.