BR112018014046B1

BR112018014046B1 - Sistema de embaralhamento de bits em modulação de posição de pulso diferencial, meio legível por computador não-transitório, e, método de embaralhamento de bits em modulação de posição de pulso diferencial

Info

Publication number: BR112018014046B1
Application number: BR112018014046-5A
Authority: BR
Inventors: Jianying Chu
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2023-02-07
Also published as: GB2562915A; DE112016005698T5; MX2018008579A; US10876396B2; NO20180850A1; CA3010424C; SA518391992B1; CN108463613A; GB201810586D0; BR112018014046A2; US20190078436A1; WO2017155547A1; CA3010424A1; GB2562915B

Abstract

Um sistema, em algumas modalidades, compreende: um controlador; e um modulador de telemetria de pulso de lama acoplado ao controlador e configurado para modular uma coluna de lama usando palavras de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) compreendendo bits mais significativos e bits menos significativos, em que o controlador aloca o bit mais significativo em cada uma das palavras de código para um primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância e o bit menos significativo em cada uma das referidas palavras de código para um segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância que é inferior ao primeiro valor de importância.

Description

FUNDAMENTOS

[001] Telemetria de pulso de lama - e, mais especificamente, modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) - é um tipo de técnica de telemetria usada para comunicar dados entre equipamentos de superfície e ferramentas de coluna de perfuração durante uma operação de perfuração. Tais dados são comunicados por modulação de pressão da coluna de lama de perfuração - por exemplo, aumentando ou diminuindo a pressão da coluna de lama de perfuração em intervalos especificados. Quando tais pulsos de lama são gerados em uma extremidade da coluna de perfuração, entretanto, eles tipicamente experimentam uma quantidade significativa de atenuação e distorção enquanto eles viajam para a outra extremidade da coluna de perfuração (por exemplo, devido à atenuação da lama, vibração da coluna de perfuração e ruído da bomba de lama). A redução resultante na razão sinal para ruído pode complicar a decodificação dos pulsos de lama, uma vez que eles sejam recebidos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[002] Consequentemente, são divulgados nos desenhos anexos e na descrição seguinte várias técnicas de embaralhamento de bits que podem ser empregadas ao realizar modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) para facilitar a interpretação confiável dos dados recebidos. Nos desenhos:

[003] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma operação de perfuração.

[004] A Figura 2 é um diagrama de blocos de componentes utilizáveis para comunicar dados através de uma coluna de lama de perfuração usando DPPM.

[005] A Figura 3 é um gráfico que ilustra uma série de sinais de pulso de lama exemplares que incluem múltiplas palavras de código.

[006] A Figura 4 é um gráfico ilustrando sinais de pulso de lama exemplares que representam uma única palavra de código.

[007] A Figura 5A é uma tabela que mostra um mapa de bits de quatro bytes de dados que são transmitidos através de uma coluna de lama usando DPPM.

[008] A Figura 5B é uma tabela mostrando um esquema de alocação de bits para quatro bytes de dados que são transmitidos através de uma coluna de lama usando DPPM.

[009] A Figura 6 é um diagrama de fluxo de um método de embaralhamento de bits utilizável em conjunto com DPPM no contexto de telemetria de pulso de lama.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] É aqui divulgada uma técnica de embaralhamento de bits que pode ser empregada ao realizar modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) para facilitar a interpretação confiável dos dados recebidos. A técnica compreende pelo menos dois aspectos. Primeiro, os bits incluídos em cada palavra de código de DPPM são vantajosamente alocados de modo que os bits de palavra de código que sejam menos suscetíveis a ruído ambiental contenham dados que sejam considerados de importância relativamente maior ou de volatilidade relativamente maior (por exemplo, inclinação da coluna de perfuração) e de modo que os bits da palavra de código que sejam mais suscetíveis a ruído ambiental contenham dados que sejam considerados de importância relativamente menor ou de volatilidade relativamente menor (por exemplo, temperatura de fundo de poço). Em segundo lugar, este esquema de alocação de bits pode ser ajustado periodicamente de modo que os dados de importância relativamente menor (ou menor volatilidade) sejam transmitidos usando os bits de palavra de código que sejam menos suscetíveis a ruído ambiental. Isto permite que o controlador no receptor avalie periodicamente mudanças nos parâmetros menos importantes ou menos voláteis. Mudanças observadas num parâmetro menos volátil, quando esse parâmetro é alocado a um bit de palavra de código menos suscetível versus quando esse parâmetro é alocado a um bit de palavra de código mais suscetível, podem ser utilizadas para caracterizar a coluna de lama. Esta caracterização pode, então, ser usada para corrigir matematicamente futuras transmissões recebidas através dos bits de palavras de código mais suscetíveis. A caracterização também pode ser usada para determinar uma taxa de erro de bit (BER) média no tempo para o canal, a qual, por sua vez, pode ser usada para maximizar a taxa de transferência de dados, embora atendendo a requisitos de BER predeterminados.

[0011] A Figura 1 é um diagrama esquemático de uma operação de perfuração. Mais especificamente, a Figura 1 representa um ambiente de MPT ilustrativo que inclui uma torre de perfuração 10, construída na superfície 12 do poço, suportando uma coluna de perfuração 14. A coluna de perfuração 14 se estende através de uma mesa rotativa 16 e para o poço 18 que está sendo perfurado através de formações de terra 20. A coluna de perfuração 14 pode incluir um kelly 22 na sua extremidade superior, tubo de perfuração 24 acoplado ao kelly 22 e uma BHA 26 acoplada à extremidade inferior do tubo de perfuração 24. A BHA 26 pode incluir comandos 28, uma ferramenta de levantamento (por exemplo, uma ferramenta MWD ou LWD) 30 e uma broca de perfuração 32 para penetrar através de formações de terra para criar o poço 18. Em operação, o kelly 22, o tubo de perfuração 24 e a BHA 26 podem ser girados pela mesa rotativa 16. Alternativamente, ou em adição à rotação do tubo de perfuração 24 pela mesa rotativa 16, a broca de perfuração 32 pode também ser girada, como será entendido por um versado na técnica, por um motor de fundo de poço tal como um motor de lama (não especificamente mostrado). Os comandos adicionam peso à broca de perfuração 32 e enrijecem a BHA 26, desse modo permitindo que a BHA 26 aplique peso à broca de perfuração 32 sem empenamento. O peso aplicado através dos comandos à broca de perfuração 32 permite que a broca de perfuração 32 esmague as formações subterrâneas.

[0012] Como mostrado na Figura 1, a BHA 26 pode incluir uma ferramenta de levantamento 30, que pode ser parte da seção de comando 28. Quando a broca de perfuração 32 opera, o fluido de perfuração (comumente designado por “lama de perfuração”) pode ser bombeado de um tanque de lama 34 na superfície pela bomba 15 através do tubo vertical 11 e do tubo de alimentação 37, através da coluna de perfuração 14 e para a broca de perfuração 32, como indicado pela seta 5. A lama de perfuração é descarregada da broca de perfuração 32 e funciona para resfriar e lubrificar a broca de perfuração 32 e para transportar para longe fragmentos e cascalhos de terra feitos pela broca de perfuração 32. Depois de fluir através da broca de perfuração 32, o fluido de perfuração flui de volta à superfície através da área anular entre a coluna de perfuração 14 e a parede de poço 19, indicada pela seta 6, onde ele é recolhido e devolvido ao tanque de lama 34 para filtração. A coluna de circulação da lama de perfuração fluindo através da coluna de perfuração 14 pode também funcionar como um meio para transmitir sinais de pressão 21 transportando informações da ferramenta de levantamento 30 (ou outra ferramenta de fundo de poço) para a superfície ou da superfície para a ferramenta de levantamento 30 (outra ferramenta de fundo de poço). Numa modalidade, uma unidade de sinalização de dados de fundo de poço 35 é fornecida como parte da ferramenta de levantamento 30. A unidade de sinalização de dados 35 pode incluir um pulsador (ou modulador) 100 para gerar sinais de pressão (por exemplo, via restrição (pulsos positivos) ou desvio (pulsos negativos)) usados para MPT.

[0013] A ferramenta de levantamento 30 pode incluir sensores 39A e 39B os quais podem ser acoplados a circuitos de codificação de dados adequados, tal como um codificador 38, os quais produzem sequencialmente sinais elétricos de dados digitais codificados representativos das medições obtidas pelos sensores 39A e 39B. Embora dois sensores sejam mostrados, um versado na técnica compreenderá que menos ou mais sensores podem ser utilizados sem afastamento dos princípios da presente invenção. Os sensores 39A e 39B podem ser selecionados para medir parâmetros de fundo de poço incluindo, mas não se limitando a, parâmetros ambientais, parâmetros de perfuração direcional e parâmetros de avaliação de formação. Parâmetros de exemplo podem compreender pressão de fundo de poço; temperatura de fundo de poço; vibração da corda de ferramenta; peso e torque na broca de perfuração; a resistividade, porosidade ou condutividade de formações de terra; e informações de posição e/ou orientação.

[0014] Como mostrado, a ferramenta de levantamento 30 pode estar localizada próxima à broca 32 para recolher dados. Embora alguns ou todos os dados recolhidos possam ser armazenados pela ferramenta de levantamento 30, pelo menos alguns dos dados recolhidos podem ser transmitidos na forma de sinais de pressão pela unidade de sinalização de dados 35, através do fluido de perfuração na coluna de perfuração 14. O fluxo de dados transportados através da coluna de fluido de perfuração (ou “coluna de lama”) pode ser detectado na superfície por um transdutor de pressão 36, que emite um sinal elétrico representando pressão de fluido em um tubular em função do tempo. A saída de sinal do transdutor de pressão 36 é transportada para o controlador 33, que pode estar localizado próximo ao piso da sonda. Alternativamente, o controlador 33 pode estar localizado longe do piso da sonda. Em uma modalidade, o controlador 33 pode ser parte de um veículo ou instalação de perfilagem portátil.

[0015] Como mostrado na Figura 1, o controlador 33 também recebe dados acústicos ou de vibração de um sensor acústico ou sensor de vibração 40 posicionado sobre ou perto da bomba 15. Como aqui descrito, dados acústicos ou de vibração obtidos do sensor acústico ou sensor de vibração 40 são analisados para estimar ruído de bomba ou parâmetros relacionados, tal como informação de temporização do curso da bomba. Com uma estimativa de ruído de bomba ou parâmetros relacionados derivados pelo menos em parte dos dados acústicos ou de vibração recolhidos pelo sensor acústico ou sensor de vibração 40, o controlador 33 é capaz de demodular o fluxo de dados do sinal elétrico recebido do transdutor de pressão 36. Como exemplo, o fluxo de dados demodulados pode corresponder a parâmetros de perfuração de fundo de poço e/ou características de formação medidas pelos sensores 39A e 39B, ou pela ferramenta de levantamento 30.

[0016] O ruído de bomba a ser levado em conta ou filtrado durante o processo de demodulação é causado pela operação da bomba 15, que é normalmente à base de pistão e causa um grau significativo de variação de pressão devido à ação dos pistões e válvulas. Em pelo menos algumas modalidades, um amortecedor de pulsação 31 é posicionado ao longo do tubo de alimentação 37 ou tubo vertical 11 para atenuar a variação (relativamente) de alta frequência, tipicamente com apenas um grau moderado de sucesso. A jusante do amortecedor de pulsação 31, o transdutor de pressão 36 detecta variações de pressão no fluido dentro do tubo de alimentação 37 e gera sinais correspondentes. Em diferentes modalidades, o transdutor de pressão 36 pode estar diretamente em contato com o fluido transportado através do tubo de alimentação 37 (por exemplo, o transdutor de pressão 36 responde fisicamente a variações de pressão no fluido) ou pode ser acoplado a um alojamento tubular (por exemplo, o transdutor de pressão 36 mede mudanças dimensionais no tubo de alimentação 37 resultantes de variações de pressão na corrente de fluxo). Em qualquer caso, o transdutor de pressão 36 fornece um sinal de referência mensurável (por exemplo, voltagem, corrente, fase, posição, etc.) que está correlacionado com a pressão de fluido em função do tempo (isto é, dP(t)/dt). A correlação do sinal de referência e da pressão de fluido pode variar para diferentes configurações de transdutor de pressão.

[0017] Em pelo menos algumas modalidades, uma configuração de transdutor de pressão de exemplo emprega um material piezelétrico fixado ou circundando o tubo de alimentação 37. Quando a pressão de fluido transportado através do tubo de alimentação 37 muda, o material piezelétrico é distorcido, resultando num nível de voltagem diferente entre dois pontos de medição ao longo do material piezelétrico. Outra configuração de transdutor de pressão emprega uma fibra óptica enrolada em torno do tubo de alimentação 37. Quando a pressão de fluido transportado através do tubo de alimentação 37 muda, as dimensões do tubo de alimentação 37 mudam, resultando na fibra óptica envolvida enrolada sendo mais ou menos deformada (isto é, o comprimento total da fibra ótica é afetado). A quantidade de deformação ou mudança no comprimento da fibra óptica pode ser medida (por exemplo, usando interferometria para detectar uma mudança de fase) e correlacionada com a pressão do fluido transportado através do tubo de alimentação 37. Deve também ser apreciado que múltiplos transdutores de pressão 36 podem ser empregados em diferentes pontos ao longo do tubo de alimentação 37. As saídas de múltiplos transdutores de pressão podem ser mediadas ou de outra forma combinadas.

[0018] A Figura 2 é um diagrama de blocos de componentes utilizáveis para comunicar dados através de uma coluna de lama de perfuração usando DPPM, pelo menos alguns dos quais são ilustrados na Figura 1. Especificamente, a Figura 2 inclui o controlador 33, o transdutor de pressão 36 e o sensor acústico/de vibração 40 na superfície. O controlador 33 acopla ao armazenamento 202 (por exemplo, um disco rígido) que inclui software 204. O controlador 33, o armazenamento 202 e/ou o software 204 podem ser centralizados ou distribuídos na natureza. No fundo de poço, o modulador 100 acopla a um controlador 200 o qual, por sua vez, acopla a um armazenamento 206 que compreende software 208. O controlador 200, armazenamento 206 e/ou o software 208 podem ser centralizados ou distribuídos na natureza. A coluna de lama (geralmente indicada na Figura 2 pelo numeral 210) é utilizada para comunicar entre o controlador 33 e o controlador 200. Na modalidade específica mostrada na Figura 2, as comunicações são transmitidas principalmente da ferramenta de fundo de poço para a superfície, uma vez que o modulador 100 é mostrado no fundo de poço e o transdutor de pressão 36 é mostrado na superfície. O escopo da divulgação, no entanto, não está limitado a tais modalidades e ele engloba completamente modalidades nas quais comunicações são transmitidas furo abaixo a partir da superfície. Em tais modalidades, um modulador está presente na superfície para modular a coluna de lama e um transdutor de pressão é posicionado no fundo de poço para receber, demodular e decodificar os pulsos de pressão recebidos na coluna de lama. Alguma ou toda a codificação, decodificação, modulação e demodulação é executada por transdutores e moduladores, conforme dirigido pelo controlador 53 e/ou pelo controlador 200 que está executando o software 204 e/ou o software 208, respectivamente. Técnicas de codificação e modulação ilustrativas, não limitativas, que podem ser implementadas nas modalidades das Figuras 1 e 2 são descritas abaixo em relação às Figuras 3-6.

[0019] A Figura 3 é um gráfico 300 que ilustra uma série de sinais de pulso de lama exemplares que incluem múltiplas palavras de código de DPPM. Especificamente, o gráfico 300 mostra tempo no eixo x e pressão no eixo y. Uma série de pulsos 301-309 é mostrada ao longo do eixo x. Como esses pulsos empregam DPPM, o tempo entre cada par consecutivo de pulsos codifica alguns dados e é considerado ser uma palavra de código independente. Por exemplo, o tempo entre pulsos 301 e 302 é rotulado na Figura 3 como "I1" e representa uma única palavra de código de dados sob o esquema de DPPM. Similarmente, o tempo entre pulsos 302 e 303 é rotulado “I2;” o tempo entre pulsos 303 e 304 é rotulado “I3;” e o tempo entre pulsos 304 e 305 é rotulado “I4. ” Juntas, as palavras de código representadas pelas palavras de código I1-I4 constituem a lista L1. Após um período delimitador de lista LD, a próxima lista L2 começa. A lista L2 compreende palavras de código I'1, I'2, I'3 e assim por diante, cada uma representando uma palavra de código separada de dados. As palavras de código podem acomodar diferentes números de bits, dependendo da implementação específica de DPPM utilizada. Por exemplo, cada palavra de código pode conter três bits, portanto, no exemplo da Figura 3, as palavras de código I1-I4 na lista L1 podem transportar um total de 12 bits de dados.

[0020] A Figura 4 é um gráfico 400 ilustrando sinais de pulso de lama exemplares que representam uma única palavra de código. Especificamente, o gráfico 400 mostra detalhes pertencentes à palavra de código I1 da Figura 3. Cada um dos pulsos 301, 302 tem uma largura de pulso - por exemplo, a largura de impulso “PW” mostrada em relação ao pulso 301. O tempo de intervalo de pulso mínimo (MPT) mostra a quantidade mínima de tempo que deve separar os pulsos em um dado esquema de DPPM. A seguir, o MPT é o tempo de codificação de dados (DET). O DET deve cair dentro da Faixa de Posicionamento de Pulso Legal (“LPR”), dentro da qual o segundo pulso 302 deve aparecer. O tempo específico no qual o segundo pulso 302 aparece é igual à soma de MPT e DET, e DET indica os dados contidos dentro dessa palavra de código. Para facilitar tal codificação, o DET contém uma pluralidade de janelas de bits (BW) 401-408, cada janela de bits associada a um valor de dados diferente. Assim, por exemplo, como o segundo pulso 302 está centrado na janela de bits 407, o receptor interpreta a palavra de código como tendo um valor de dados particular, ao passo que ele interpretaria a palavra de código para ter um valor diferente se o segundo impulso 302 tivesse sido centrado na janela de bits 401. Como existem oito BWs 401-408 na palavra de código da Figura 4, essa palavra de código pode codificar até oito valores de dados diferentes e, portanto, é considerada uma palavra de código de três bits (isto é, 23= 8). Os softwares 204 e 208 na Figura 2 são programados de modo que eles possam ser capazes de decodificar quaisquer dados recebidos da extremidade oposta da coluna de lama.

[0021] Os pulsos de pressão estão sujeitos a vários tipos de absorção, reflexão e interferência (por exemplo, devido ao deslizamento/prisão da broca de perfuração) quando eles viajam ao longo da coluna de lama. Esses efeitos podem distorcer os sinais de pulso de diferentes maneiras. Quando o efeito é forte o suficiente, pseudopulsos podem ser criados e injetados no trem de pulso de comunicação. Por exemplo, o deslizamento até prisão ou perturbação da broca de perfuração pode modular a coluna de lama de perfuração e imitar o efeito da telemetria de pulso de lama. Em outro caso, quando o efeito é destrutivamente sobreposto ao trem de pulso de comunicação original, alguns pulsos podem ser cancelados, resultando em erros de "Pulso Faltando". A adição ou perda de pulso é difícil de corrigir, mas elas raramente ocorrem. Em casos mais comuns, a interferência ruidosa tem um espectro de energia diferente do pulso original. Assim, elas podem não imitar completamente ou cancelar os pulsos originais. Em vez disso, elas distorcem as formas dos pulsos originais e consequentemente as desviam para longe das janelas de bits originais dos pulsos. Este tipo de erro é chamado “deslocamento de pulso”. Em deslocamento de pulso, um pulso é recebido no receptor em uma posição deslocada no tempo em comparação com o pulso original. Em casos significativos de deslocamento de pulso, o pulso é identificado como estando em uma janela de bit diferente da janela de bit que era pretendida. Por exemplo, na Figura 4, o deslocamento de pulso pode fazer com que um receptor determine que o pulso 302 está realmente na janela de bit 406, muito embora ela seja transmitido na janela de bit 407. Devido a esse deslocamento de pulso, valores de dados incorretos são transmitidos.

[0022] Notavelmente, no entanto, o desvio de pulso tipicamente não causa oscilações muito amplas na temporização de pulso. Em outras palavras, deslocamentos de pulso são tipicamente pequenos (mas são significativos e comuns) na natureza. Assim, os deslocamentos de pulsos são mais propensos a afetar o(s) bit(s) menos significativo(s) de uma palavra de código e são menos propensos a afetar o(s) bit(s) mais significativo(s) da palavra de código. Isto ocorre porque o bit mais significativo tem um peso maior que o bit menos significativo. Por exemplo, na palavra de código de três bits da Figura 4, o deslocamento de pulso causará mudanças no bit menos significativo, mas é improvável que cause mudanças no bit mais significativo. As técnicas de embaralhamento de bit descritas aqui alavancam este fato codificando os dados mais importantes - ou mais voláteis - nos bits “mais seguros”, mais significativos que são protegidos dos efeitos de deslocamento de pulso e codificando os dados menos importantes - ou menos voláteis - nos bits menos seguros menos significativos que são mais suscetíveis aos efeitos de deslocamento de pulso. As Figuras 5A e 5B, agora discutidas, ajudam a ilustrar essa codificação estratégica.

[0023] A Figura 5A é uma tabela 500 que mostra um mapa de bits de quatro bytes de dados que são transmitidos através de uma coluna de lama usando DPPM. A tabela 500 lista bytes de dados B1-B4 nas filas 502, 504, 506 e 508, respectivamente. Os bytes de dados B1-B4 são bytes que serão codificados utilizando a técnica de embaralhamento de bit estratégica aqui descrita. Cada um destes bytes tem bits de 0 a 7. Assim, por exemplo, como mostrado na fila 502, o byte de dados B1 tem bits B1o... BI7. O mesmo é verdadeiro para os bytes B2-B4.

[0024] A Figura 5B é uma tabela 510 mostrando um esquema de alocação de bits para os quatro bytes de dados B1-B4 que são transmitidos através de uma coluna de lama usando DPPM. Suponha que, em ordem de importância e/ou volatilidade, B4> B3> B2> B1. Como mostrado na fila 512, sob uma típica alocação de bit, uma palavra de código de 4 bits 1 é codificada com bits B1o... BI3 (significando que o bit B1o é alocado ao bit mais significativo e B13 é alocado ao bit menos significativo); a palavra de código 2 é codificada com bits B14. B17; a palavra de código 3 é codificada com bits B20. B23; a palavra de código 4 é codificada com bits B24. B27, e assim por diante. Sob esta alocação de bit típica, nenhum tratamento preferencial é dado aos bits mais importantes e/ou mais voláteis do byte B4, nem é dado tratamento menos preferencial aos bits menos importantes e/ou menos voláteis do byte B1. No entanto, tal tratamento preferencial é dado sob a alocação usada com a técnica de codificação estratégica descrita aqui. Especificamente, como mostrado na fila 514, para cada palavra de código 1-8, o bit mais significativo dessa palavra de código contém um bit do byte mais importante e/ou mais volátil B4, enquanto o bit menos significativo dessa palavra de código contém um bit do byte menos importante e/ou menos volátil B1. Por exemplo, na palavra de código 1, o bit mais significativo é alocado ao bit B40, que é do byte mais importante e/ou mais volátil B4. O próximo bit mais significativo na palavra de código 1 é alocado ao bit B30, que é do próximo byte mais importante e/ou mais volátil B3. O próximo bit mais significativo na palavra de código 1 é alocado ao bit B20, que é do próximo byte mais importante e/ou mais volátil B2. E o bit menos significativo na palavra de código 1 é alocado ao bit B10, que é do byte menos importante e/ou menos volátil B1. Uma técnica de codificação similar é aplicada às palavras de código 2-8 usando os bytes B1-B4 - ou seja, os bits mais significativos em cada uma destas palavras de código são alocados a um bit do byte B4 e os bits menos significativos em cada uma destas palavras de código são alocados ao byte B1. Desta forma, como os dados mais importantes e/ou mais voláteis são codificados com segurança nos bits mais significativos de cada palavra de código, esses dados geralmente são protegidos dos efeitos deletérios de deslocamento de pulso.

[0025] Embora os dados mais importantes e/ou mais voláteis B4 sejam protegidos dos efeitos de deslocamento de pulsos (e o mesmo é verdadeiro para os bytes B3 e B2, embora em menor grau), pode ser benéfico em pelo menos alguns casos codificar periodicamente e transmitir os dados menos importantes e/ou menos voláteis com os bits mais significativos. Isto pode ser feito por múltiplas razões. Por exemplo, muito embora esses dados possam não ser de grande importância ou possam não ser voláteis (por exemplo, temperaturas de fundo de poço), ainda é importante manter uma avaliação precisa desses dados. Além disso, comparar o valor recebido de um parâmetro menos importante, como o byte B1, quando ele é transmitido através dos bits menos significativos com quando ele é transmitido através dos bits mais significativos, pode ajudar a caracterizar as condições de transmissão da coluna de lama. Por exemplo, B1 pode ser transmitido através dos bits menos significativos e, então, imediatamente após isso pode ser transmitido através dos bits mais significativos, e estas transmissões de ponta a ponta podem ser comparadas para determinar as condições de transmissão da coluna de lama. Ao caracterizar a coluna de lama desta maneira, a maneira pela qual a coluna de lama afeta os dados (por exemplo, via deslocamento de pulso) pode ser determinada. Esta caracterização pode, então, ser usada quando o parâmetro B1 é de novo transmitido através dos bits menos significativos, corrigindo matematicamente os dados recebidos para ter em conta as condições de transmissão na coluna de lama. Assim, por exemplo, se comparações múltiplas entre transmissões de bit menos significativo e bit mais significativo revelarem uma diferença média calculada de um segundo, as transmissões subsequentes através do bit menos significativo podem ser corrigidas por um segundo.

[0026] Esta mesma técnica de comparação pode ser usada para avaliar a taxa de erro de bit (BER) média da coluna de lama ao longo do tempo, o que é superior à avaliação de BER em um único instante. Usando a BER de médio no tempo, o sistema (por exemplo, controlador 33) pode determinar confiavelmente se as condições de transmissão são favoráveis ou não e pode ajustar os parâmetros de transmissão em conformidade para maximizar o rendimento de dados embora atendendo aos padrões de BER mínimos para uma dada aplicação.

[0027] A Figura 6 é um diagrama de fluxo de um método de embaralhamento de bits 600 utilizável em conjunto com DPPM no contexto de telemetria de pulso de lama. O método 600 começa obtendo um primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância (etapa 602). Com referência à Figura 2 ilustrativa, por exemplo, esta etapa pode ser realizada pelo controlador 200. O primeiro valor de importância pode ser programado no software 208. O método 600 compreende, então, obter um segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância que é inferior ao primeiro valor de importância (etapa 604). Tal como com a etapa 602, a etapa 604 pode ser executada, por exemplo, pelo controlador 200 da Figura 2. Da mesma forma, o segundo valor de importância e/ou sua relação com o primeiro valor de importância podem ser programados no software 208. Em seguida, o método 600 inclui alocar ao primeiro parâmetro de dados o bit em uma palavra de código de DPPM que é mais resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído (etapa 606). Por exemplo, como explicado acima em relação à Figura 5B ilustrativa, o bit mais significativo em cada palavra de código 1-8 é atribuído aos bits do byte mais importante e/ou mais volátil B4. O método 600 também compreende alocar ao segundo parâmetro de dados o bit na palavra de código de DPPM que é menos resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído (etapa 608). Por exemplo, como explicado acima em relação à Figura 5B ilustrativa, o bit menos significativo em cada palavra de código 1-8 é atribuído aos bits do byte menos importante e/ou menos volátil B1. Finalmente, o método 600 compreende modular uma coluna de lama com a palavra de código usando DPPM (etapa 610). O método de embaralhamento de bit 600 pode ser modificado conforme desejado para adicionar, remover ou modificar etapas. Por exemplo, a alocação de bit descrita no método 600 pode ser periodicamente invertida como descrito acima para ajudar a caracterizar as condições de transmissão da coluna de lama. Conforme explicado, estas caracterizações podem ser usadas subsequentemente para corrigir os sinais matematicamente e maximizar a taxa de transferência de dados.

[0028] Numerosas outras variações e modificações ficarão aparentes para aqueles versados na técnica uma vez que a divulgação acima seja completamente apreciada. Pretende-se que as reivindicações seguintes sejam interpretadas para englobar todas essas variações, modificações e equivalentes. Além disso, o termo "ou" deve ser interpretado em um sentido inclusivo.

[0029] Em pelo menos algumas modalidades, um sistema compreende um controlador; e um modulador de telemetria de pulso de lama acoplado ao controlador e configurado para modular uma coluna de lama usando palavras de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) compreendendo bits mais significativos e bits menos significativos, em que o controlador aloca o bit mais significativo em cada uma das palavras de código para um primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância e o bit menos significativo em cada uma das referidas palavras de código para um segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância que é inferior ao primeiro valor de importância. Tais modalidades podem ser modificadas usando qualquer um dos seguintes conceitos em qualquer ordem e em qualquer combinação: em que o controlador gera outra palavra de código de DPPM na qual o bit mais significativo é alocado para o referido segundo parâmetro de dados e na qual o bit menos significativo é alocado para o referido primeiro parâmetro de dados; em que o modulador de telemetria de pulso de lama modula a coluna de lama com a referida outra palavra de código de DPPM; compreendendo ainda outro controlador que recebe, demodula e decodifica as palavras de código de DPPM e a referida outra palavra de código de DPPM para produzir dados e em que o referido outro controlador analisa os referidos dados para caracterizar a referida coluna de lama; em que o outro controlador usa a referida caracterização da coluna de lama para corrigir informação recebida em uma ou mais palavras de código de DPPM subsequentemente recebidas; em que o controlador usa a caracterização para determinar uma taxa de erro de bit (BER) média no tempo para a coluna de lama e faz com que parâmetros de transmissão de dados sejam ajustados para maximizar a transferência de dados através da coluna de lama, embora atendendo a um requisito de BER; em que o primeiro parâmetro de dados é inclinação de uma ferramenta em uma coluna de perfuração que aloja o modulador de telemetria de pulso de lama; em que o segundo parâmetro de dados é selecionado do grupo consistindo em temperatura e vibração de fundo de poço; e em que o primeiro parâmetro de dados é mais volátil do que o segundo parâmetro de dados.

[0030] Em pelo menos algumas modalidades, um meio legível por computador compreende software que, quando executado por um controlador, faz o controlador: obter primeiro e segundo parâmetros de fundo de poço durante uma operação de perfuração, o referido segundo parâmetro de fundo de poço sendo menos volátil do que o primeiro parâmetro de fundo de poço; gerar uma palavra de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) que aloca bits na palavra de código para o primeiro e o segundo parâmetros de fundo de poço, o referido primeiro parâmetro de fundo de poço atribuído a um bit na palavra de código que tem uma probabilidade mais baixa de erro de transmissão do que um bit na palavra de código à qual é atribuído o segundo parâmetro de fundo de poço; causar a modulação de uma coluna de lama com a palavra de código de DPPM; gerar outra palavra de código de DPPM que inverte a referida alocação de bit, de modo que o primeiro parâmetro de fundo de poço seja atribuído a um bit na referida outra palavra de código que tem uma probabilidade mais alta de erro de transmissão do que um bit na referida outra palavra de código à qual o segundo parâmetro de fundo de poço é atribuído; e causar a modulação da coluna de lama com a referida outra palavra de código de DPPM. Uma ou mais destas modalidades podem ser modificadas usando qualquer um dos seguintes conceitos em qualquer ordem e em qualquer combinação: em que o controlador obtém uma caracterização da coluna de lama que é baseada pelo menos na referida palavra de código de DPPM e na referida outra palavra de código de DPPM; em que o controlador ajusta uma taxa de dados na qual ele transmite dados através da coluna de lama com base na referida caracterização; em que o primeiro parâmetro de fundo de poço é inclinação de uma ferramenta em uma coluna de perfuração; em que o segundo parâmetro de fundo de poço é selecionado do grupo que consiste em temperatura e vibração de fundo de poço; e em que o software classifica o primeiro parâmetro de fundo de poço como sendo mais importante do que o segundo parâmetro de fundo de poço.

[0031] Em pelo menos algumas modalidades, um método compreende: obter um primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância; obter um segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância, o referido segundo valor de importância inferior ao primeiro valor de importância; alocar ao primeiro parâmetro de dados o bit numa palavra de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) que é mais resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído; alocar ao segundo parâmetro de dados o bit na palavra de código de DPPM que é menos resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído; e modular uma coluna de lama com a referida palavra de código usando DPPM. Estas modalidades podem ser modificadas usando qualquer um dos seguintes conceitos em qualquer ordem e em qualquer combinação:em que o primeiro parâmetro de dados é mais volátil do que o segundo parâmetro de dados; em que o referido bit alocado para o primeiro parâmetro de dados é o bit mais significativo na palavra de código de DPPM; em que o referido bit alocado para o segundo parâmetro de dados é o bit menos significativo na palavra de código de DPPM; e compreendendo adicionalmente caracterizar a coluna de lama com base numa realocação dos referidos bits de palavra de código DPPM para o primeiro e o segundo parâmetros de dados, e compreendendo ainda corrigir uma palavra de código de DPPM subsequente recebida através da referida coluna de lama usando a caracterização.

Claims

1. Sistema de embaralhamento de bits em modulação de posição de pulso diferencial, caracterizado pelo fato de que compreende: um controlador (33), em que o controlador (33) é configurado para executar uma técnica de embaralhamento de bits que identifica e codifica os bits mais significativos e os bits menos significativos de um ou mais bytes de dados em um fluxo de dados; e um modulador de telemetria de pulso de lama (100) acoplado ao controlador e configurado para modular uma coluna de lama usando palavras de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) compreendendo bits mais significativos e bits menos significativos, em que o controlador (33) aloca, para uma primeira transmissão de uma primeira palavra de código de DPPM, o bit mais significativo na primeira palavra de código de DPPM para um primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância e o bit menos significativo na primeira palavra de código de DPPM para um segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância que é inferior ao primeiro valor de importância, em que um tempo de codificação de dados (DET) para um primeiro pulso ocorre durante um período de tempo quando um segundo pulso aparece, e em que o controlador (33) aloca, para uma segunda transmissão de uma segunda palavra de código DPPM, o bit mais significativo na segunda palavra de código DPPM para o segundo parâmetro de dados tendo o segundo valor de importância e o bit menos significativo na segunda palavra de código DPPM para o primeiro parâmetro de dados tendo o primeiro valor de importância que é maior que o segundo valor de importância, em que a primeira e a segunda transmissões são consecutivas.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (33) gera outra palavra de código de DPPM na qual o bit mais significativo é alocado ao segundo parâmetro de dados e no qual o bit menos significativo é alocado ao primeiro parâmetro de dados e em que o modulador de telemetria de pulso de lama (100) modula a coluna de lama com a outra palavra de código de DPPM.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda outro controlador (200) que recebe, demodula e decodifica as palavras de código de DPPM e a palavra de código de DPPM para produzir dados em que o outro controlador (200) analisa os dados para caracterizar a coluna de lama e em que o outro controlador usa a caracterização da coluna de lama para corrigir informações recebidas em uma ou mais palavras de código de DPPM recebidas subsequentemente.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o controlador (33) usa a caracterização para determinar uma taxa de erro de bit (BER) média no tempo para a coluna de lama e faz com que os parâmetros de transmissão de dados sejam ajustados para maximizar a taxa de transmissão de dados através da coluna de lama embora atendendo a um requisito de BER.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro de dados é inclinação de uma ferramenta (30) em uma coluna de perfuração (14) que aloja o modulador de telemetria de pulso de lama e em que o segundo parâmetro de dados é selecionado do grupo que consiste em temperatura e vibração de fundo de poço.

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro de dados é mais volátil do que o segundo parâmetro de dados.

7. Meio legível por computador não-transitório, caracterizado pelo fato de que compreende instruções que, quando executadas por um controlador (33), fazem o controlador (33): obter primeiro e segundo parâmetros de fundo de poço durante uma operação de perfuração como um ou mais bytes de dados, o segundo parâmetro de fundo de poço sendo menos volátil do que o primeiro parâmetro de fundo de poço; identificar o primeiro parâmetro de fundo de poço de um ou mais bytes; identificar o segundo parâmetro de fundo de poço de um ou mais bytes; codificar o primeiro parâmetro de fundo de poço tendo um primeiro valor de importância com embaralhamento de bits; codificar o segundo parâmetro de fundo de poço tendo um segundo valor de importância com a codificação de bits; gerar uma primeira palavra de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) que aloca bits na primeira palavra de código de DPPM para o primeiro e o segundo parâmetros de fundo de poço, o primeiro parâmetro de fundo de poço atribuído a um primeiro bit na primeira palavra de código de DPPM que tem uma probabilidade mais baixa de erro de transmissão do que um segundo bit na primeira palavra de código de DPPM à qual é atribuído o segundo parâmetro de fundo de poço; gerar uma segunda palavra de código de DPPM que aloca bits na segunda palavra de código de DPPM para o primeiro e o segundo parâmetros de fundo de poço, o primeiro parâmetro de fundo de poço atribuído a um primeiro bit na segunda palavra de código de DPPM que tem uma probabilidade mais alta de erro de transmissão do que um segundo bit na segunda palavra de código de DPPM à qual o segundo parâmetro de fundo de poço é atribuído; e transmitir consecutivamente as primeira e segunda palavras de código de DPPM como pulsos de lama com um modulador de telemetria de pulso de lama; em que um tempo de codificação de dados (DET) para um primeiro pulso ocorre durante um período de tempo quando um segundo pulso aparece.

8. Meio de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador (33) obtém uma caracterização da coluna de lama que é baseada nas primeira e segunda palavras de código de DPPM.

9. Meio de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o controlador (33) ajusta uma taxa de dados na qual ele transmite dados através da coluna de lama com base na caracterização.

10. Meio de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro de fundo de poço é inclinação de uma ferramenta em uma coluna de perfuração (14) e em que o segundo parâmetro de fundo de poço é selecionado do grupo que consiste em temperatura e vibração de fundo de poço.

11. Meio de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que as instruções classificam o primeiro parâmetro de fundo de poço como sendo mais importante do que o segundo parâmetro de fundo de poço.

12. Método de embaralhamento de bits em modulação de posição de pulso diferencial, caracterizado pelo fato de que compreende: obter um fluxo de dados com um ou mais bytes de dados; identificar um primeiro parâmetro de dados a partir dos um ou mais bytes de dados; identificar um segundo parâmetro de dados a partir dos um ou mais bytes de dados; codificar o primeiro parâmetro de dados tendo um primeiro valor de importância com embaralhamento de bits; codificar o segundo parâmetro de dados tendo um segundo valor de importância com embaralhamento de bits, o segundo valor de importância inferior ao primeiro valor de importância; alocar ao primeiro parâmetro de dados um primeiro bit em uma primeira palavra de código de modulação de posição de pulso diferencial (DPPM) que é mais resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído; alocar ao segundo parâmetro de dados um segundo bit na primeira palavra de código de DPPM que é menos resistente a deslocamento de pulso induzido por ruído; alocar para o segundo parâmetro de dados, um segundo bit na primeira palavra de código de DPPM que é menos resistente ao deslocamento de pulso induzido por ruído; alocar para o primeiro parâmetro de dados, um primeiro bit em uma segunda palavra de código de DPPM que é menos resistente ao deslocamento de pulso induzido por ruído; alocar para o segundo parâmetro de dados, um segundo bit na segunda palavra de código de DPPM que é mais resistente ao deslocamento de pulso induzido por ruído; e transmitir consecutivamente a primeira e a segunda palavras de código de DPPM como pulsos de lama com um modulador de telemetria de pulso de lama, em que um tempo de codificação de dados (DET) para um primeiro pulso ocorre durante um período de tempo quando um segundo pulso aparece.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro de dados é mais volátil que o segundo parâmetro de dados.

14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro bit alocado para o primeiro parâmetro de dados é o bit mais significativo na palavra de código de DPPM e em que o bit alocado para o segundo parâmetro de dados é o bit menos significativo na palavra de código de DPPM.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda caracterizar a coluna de lama com base em uma realocação dos ditos bits da palavra de código de DPPM para o primeiro e o segundo parâmetros de dados e compreendendo ainda corrigir uma palavra de código de DPPM subsequente recebida através da coluna de lama utilizando a caracterização.