BR112018068837B1 - Método e sistema para perfurar um poço - Google Patents

Abstract

Um método e sistema para perfurar um poço. Um método para perfurar um poço inclui: gerar uma biblioteca de padrões definidos, cada um dos padrões definidos correspondendo a um comportamento operacional do equipamento de perfuração usado para perfurar o poço; coletar, durante a operação do equipamento de perfuração, medições de sensores acoplados ao equipamento de perfuração; caracterizar as medições como correlacionado a um dos padrões definidos; detectar o um dos padrões definidos nas medições; extrair um recurso a partir das medições; determinar uma condição do equipamento de perfuração comparando um valor do recurso a um limiar derivado do um dos padrões definidos; e ativar um acionador acoplado ao equipamento de perfuração para ajustar a operação do equipamento de perfuração com base na condição.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisória US No. de Série 62 / 310,436, depositado em 18 de março de 2016, e intitulado “Pattern Detection System for Wellsite Equipament and Method of Using Same”, que é aqui incorporado por referência em sua totalidade. FUNDAMENTO

[002] A presente invenção refere-se em geral a técnicas para a realização de operações em local de poço. Mais especificamente, a presente descrição refere-se a técnicas para determinar potenciais irregularidades em equipamentos de locais de poço, tais como os dispositivos de prevenção contra explosão.

[003] Operações de campos petrolíferos podem ser realizadas para localizar e recolher fluidos valiosos de fundo do poço. Os anéis de petróleo estão posicionados nos locais dos poços e as ferramentas de fundo do poço, tais como as ferramentas de perfuração, são instaladas no solo para alcançar os reservatórios da subsuperfície. Uma vez que as ferramentas de fundo do poço formam um local de poço para alcançar um reservatório desejado, os alojamentos podem ser cimentados no lugar dentro do poço, e o poço é completado para iniciar a produção de fluidos a partir do reservatório. Dispositivos tubulares de fundo de poço, tais como tubos, certas ferramentas de fundo de poço, alojamentos, tubo de perfuração, revestimento, tubos espiralados, tubulação de produção, slickline ou outros elementos tubulares posicionados no poço e componentes associados, tais como colares de perfuração, juntas de ferramentas, brocas de perfuração, ferramentas de corte, empacotadores e similares, (referidos como "tubulares" ou "cordas tubulares") podem ser posicionados no poço para permitir a passagem de fluidos subterrâneos para a superfície.

[004] O vazamento de fluidos abaixo da superfície pode causar problemas se liberado do poço. Equipamentos, tais como os dispositivos de prevenção contra explosão (BOPs), podem ser posicionados em torno do poço para formar uma vedação em torno de um tubular para evitar vazamento de fluido à medida que é trazido para a superfície. Os BOPs podem ter aríetes acionáveis seletivamente ou capotas de aríete, tais como aríetes de tubo ou aríetes de cisalhamento, que podem ser ativados para vedar e/ou cortar um tubular em um poço. Alguns exemplos de BOPs para cortar tubulares são fornecidos na Patente U.S. No. 20110000670; 7,814,979; e 7.367.396. Em alguns casos, pode ser necessário realizar a manutenção do BOP, por exemplo, quando o BOP não realiza como desejado ou quando uma parte falha em um BOP.

[005] Sensores podem ser posicionados ao redor do local de poço para medir o desempenho do equipamento. Tais medições são levadas para a superfície para análise. Exemplos de medições de locais de poço são providos nos Pedidos de Patente WO 2014/130703, cujos conteúdos inteiros são aqui incorporados por referência.

[006] Apesar dos avanços nas medições do poço, permanece a necessidade de determinar potenciais irregularidades no local de poço. A presente invenção é direcionada para tais deficiências.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Uma descrição mais particular da invenção, sumariamente resumida acima, pode ser feita por referência às suas modalidades que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve-se notar, no entanto, que os desenhos anexos ilustram modalidades de exemplos e, por conseguinte, não devem ser considerados como limitativos do seu âmbito. As figuras não são necessariamente em escala e certos recursos, e certas visões das figuras podem ser mostrados exagerados em escala ou em esquema no interesse de clareza e concisão.

[008] A figura 1 é uma vista esquemática de um local de poço offshore com equipamento submarino, incluindo um pacote de tubo ascendente marinho inferior (LMRP - Low Marine Riser Package) e um sistema de detecção de padrões.

[009] A figura 2 é uma vista em corte transversal vertical representando um BOP do LMRP em maior detalhe.

[0010] A figura 3 é um gráfico que representa um sinal de equipamento correspondente ao BOP.

[0011] A figura 4 é um diagrama esquemático representando um detector de padrões do sistema de detecção de padrões operando em um modo de biblioteca.

[0012] As figuras 5A a 5C são diagramas esquemáticos representando a caracterização de padrões, detecção de padrões e classificação de padrões do detector de padrões.

[0013] As figuras 6A a 6C são diagramas esquemáticos representando várias vistas da operação do detector de padrões em um modo in situ.

[0014] As figuras 7A e 7B são diagramas esquemáticos representando os cronogramas de manutenção preventiva e preditiva, respectivamente.

[0015] A figura 8 é um fluxograma que descreve métodos de detecção de padrões para equipamentos de local de poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] A descrição que se segue inclui aparelhos, métodos, técnicas e/ou sequências de instruções exemplares que incorporam técnicas do presente assunto. No entanto, entende-se que as modalidades descritas podem ser praticadas sem estes detalhes específicos.

[0017] A descrição refere-se a sistemas de padrões e métodos para detectar padrões em equipamentos de locais de poço. O sistema padrão inclui sensores para detectar sinais de equipamentos no local de poço e bibliotecas de padrões definidos gerados ao longo do tempo a partir dos sinais medidos. Tais padrões podem ser, por exemplo, leituras de pressão conhecidas tomadas diretamente para a hidráulica dos reguladores usados para operar os dispositivos de prevenção contra explosão (BOPs). A biblioteca pode ser usada para construir tendências aprendidas a partir de várias fontes, tais como sinais medidos, dados históricos, etc.

[0018] O sistema de padrões também inclui detectores de padrões para criar, caracterizar, detectar e classificar os sinais de equipamentos do equipamento de local de poço, com base nos padrões definidos. O detector de padrões pode ser usado offline (por exemplo, no modo de biblioteca) para contribuir com os padrões definidos e/ou online para monitorar sinais de equipamentos in situ. O detector de padrões pode ser usado para determinar irregularidades e realizar mitigação no local de poço em resposta a isso. Por exemplo, uma mudança nas leituras de pressão pode indicar possíveis desvios na operação do equipamento, o que pode levar a falhas. Os cronogramas de manutenção podem ser definidos preditivamente (por exemplo, de acordo com as irregularidades determinadas) e/ou preventivamente (por exemplo, com base nas especificações do equipamento). Outros recursos também podem ser providos, tais como validação, feedback e/ou acionadores para ajustar as operações de local de poço.

[0019] O sistema de detecção de padrões pode ser usado para prover uma abordagem escalonável para desenvolver e implantar capacidades de diagnósticos e prognósticos, cobrindo vários componentes, subsistemas e sistemas sobre o local de poço. O sistema de detecção de padrões também pode ser usado com o objetivo de prover, por exemplo, um dos seguintes procedimentos: para projetar ajustes de operação (por exemplo, manutenção de equipamentos, alterações em configurações de equipamentos, etc.), prover detecção de padrões in situ e/ou em tempo real, prover definição de padrão online e/ou offline, prever falhas, prever o desempenho do equipamento, alertar os operadores sobre possíveis problemas, recolher informações sobre o desempenho do equipamento, detectar comportamentos potencialmente defeituosos, isolar um componente ou sistema com risco de falha, combinar verificações redundantes no equipamento a ser validado por uma segunda fonte, prever um horizonte para falha iminente, projetar cronogramas de manutenção, disparar ordens de trabalho de manutenção para mais investigações, definir estrategicamente cronogramas de manutenção, alavancar manutenções oportunistas, evitar riscos associados a manutenções intrusivas desnecessárias ou substituições, estabelecer uma estrutura para coletar e classificar eventos a fim de preencher uma biblioteca de falha / diagnóstico que pode ser usada para futuras estruturas de diagnóstico, inferir sinais precoces de falhas, prover um horizonte apropriado para prever falha eminente, prover manutenção baseada em condição (CBM - condição based maintenance), otimizar o desempenho do equipamento, reduzir o tempo de inatividade etc. Essas técnicas podem ser usadas para prover alertas com prazo de entrega adequado, bem como recomendações de mitigação, tais como manutenção, ajustes de equipamentos, etc.

[0020] A figura 1 representa um local de poço offshore 100 com um sistema de detecção de padrões 101. Enquanto um local de poço offshore 100 é representado, o local de poço pode ser baseado em terra. O local de poço 100 tem um sistema de superfície 102 e um sistema submarino 104. O sistema de superfície 102 pode incluir um anel 106, uma plataforma 108 (ou embarcação), uma unidade de superfície 110 e outro equipamento de superfície 109. A unidade de superfície 110 pode incluir uma ou mais unidades, ferramentas, controladores, processadores, bancos de dados, etc., localizados na plataforma 108, em uma embarcação separada, e/ou próximos ou remotos do local de poço 100.

[0021] O sistema submarino 104 inclui um conduíte 112 que se estende da plataforma 108 para o equipamento submarino 111 em um fundo do mar 114. O equipamento submarino 111 inclui um pacote de tubo ascendente marinho inferior (LMRP) 116 posicionado em torno de uma cabeça de poço 119 de um local de poço 120. Como mostrado na vista detalhada do LMRP 116, o LMRP pode incluir casulos 121 e um BOP 122 com conjuntos de aríetes 126 para cortar um tubo 118 e/ou vedar em torno do tubo 118 para vedar o poço 120.

[0022] O sistema de superfície 102 e o sistema submarino 104 podem ser providos com uma ou mais unidades de controle, tais como a unidade de superfície 110 e/ou a unidade submarina 124, localizada em vários locais para controlar o sistema de superfície 102 e/ou os sistemas submarinos 104. As unidades de controle 110, 124 podem incluir ou ser acopladas a acionadores, tais como os reguladores 123, para ativar o equipamento do local de poço, tal como conjuntos de aríetes 126.

[0023] O sistema de detecção de padrão 101 pode ser provido para monitorar a operação de vários equipamentos de local de poço, tal como o LMRP 116. O sistema de detecção de padrão 101 pode incluir sensores S e detector (es) de padrão 130. Os sensores S podem ser providos como parte do sistema de detecção de padrão 101 ou ser acoplado a ele. Um ou mais sensores S podem ser acoplados a vários equipamentos no local de poço em torno do local de poço 100, tal como o LMRP 116 e o BOP 122, para coletar sinais do local de poço.

[0024] O detector de padrão 130 pode ser posicionado em vários locais ao redor do local de poço 100, tal como em ou acoplado aos sensores S, o LMRP 116, a unidade de superfície 110 e/ou outro equipamento de local de poço para receber sinais de poço do mesmo. Parte ou todo o sistema de detecção de padrão 101 pode ser incorporado e/ou acoplado a várias unidades de locais de poço internos (onsite) e/ou externos (offsite), tais como as unidades de superfície 110, unidade submarina 124 e/ou unidades fora de local 125, via links de comunicação com fio e/ou sem fio 128.

[0025] O detector de padrão 130 pode ser acoplado aos sensores S para coletar os sinais de equipamento 131 a partir dele e prover realimentação (feedback). O sistema de detecção de padrão 101 pode ser usado, por exemplo, para se comunicar com várias localizações (por exemplo, unidade de superfície 110, unidade submarina 124, unidade fora de local 125, etc.), determinar irregularidades dos sinais do equipamento, prover realimentação (por exemplo, gráficos, relatórios, alertas, etc.) e/ou ajustar as operações (por exemplo, mitigação), conforme descrito mais detalhadamente aqui.

[0026] A figura 2 representa o LMRP 116 com um exemplo BOP 222 utilizável como o BOP 122 da figura 1. O LMRP 116 pode incluir dois casulos 121 e múltiplos (por exemplo, cerca de 7) reguladores hidráulicos 123. Os reguladores 123 podem ser acoplados ao BOP 222 e utilizados para seletivamente prover pressão a ele.

[0027] O BOP 222 inclui um alojamento 230 com múltiplos conjuntos de aríetes 236 com aríetes 232 que podem ser posicionados de maneira móvel pelos acionadores 234. Os acionadores 234 são acionados pela pressão dos reguladores 123. Os aríetes 232 são posicionáveis na passagem 237 do alojamento 230 e seletivamente móveis para engate com o tubular 118 para vedar e/ou cortar o tubular 118 no alojamento 230. Exemplos de BOPs são providos na Patente US / Pedidos Nos. 20110000670; 7,814,979; e 7,367,396, anteriormente incorporados aqui por referência.

[0028] Os acionadores BOP 234 podem incluir uma haste de aríete 233 e um cilindro 235 acionado hidraulicamente pelos reguladores 123 no casulo 121 (figura 1) para estender e retrair seletivamente os aríetes 232 para fechar e formar uma vedação em torno do tubular 118. Os acionadores 234 podem ser ativados seletivamente pelos reguladores 123 na unidade 121 e/ou unidades (por exemplo, 110, 124 da figura 1). Por exemplo, os reguladores 123 podem ser hidraulicamente ativados para reduzir a pressão de entrada para uma pressão pré-ajustada mais baixa (governada por uma mola pré- tensionada ou pressão piloto hidráulica), pelo acionamento passivo de um portador de vedação que impacta um orifício para manter uma pressão de trabalho (pressão de saída) do BOP 122 próximo a uma pressão predefinida.

[0029] Se a pressão de trabalho do regulador 123 estiver abaixo de uma pressão predeterminada, um portador de vedação no regulador 123 pode abrir um orifício permitindo a entrada. Se a pressão de trabalho for maior que a pressão predeterminada, ela pode forçar o portador de vedação a contrair o orifício, impedindo assim o fluxo. Os reguladores 123 em cada casulo 121 podem ter uma hierarquia que desce uma pressão de conduíte de acordo com três níveis (por exemplo, de cerca de -5000 psi (-34,5 MPa) a cerca de -3000 psi (-20,7 MPa) e a cerca de - 1500 psi (-10,3 MPa)), com diferentes funções do BOP 122 operando em um dos três níveis de pressão.

[0030] Os sensores S podem ser providos sobre o LMRP 116 para monitorar o desempenho dos aríetes 232, acionadores 234 e/ou reguladores 123 ou outros dispositivos usados para operar hidraulicamente os aríetes 232. Os sensores S podem ser posicionados sobre o LMRP 116 para coletar sinais de BOP, tais como pressão, temperatura, posição, deslocamento de força, ciclo do aríete, pressão da válvula, fluxo de fluido, equipamento, borracha, dados históricos e/ou outros parâmetros do equipamento. Estes sinais de BOP medidos podem prover informação sobre o funcionamento do BOP 222, tal como se os aríetes estivessem vedando adequadamente o tubular 118. Por exemplo, os sensores S podem ser transdutores de pressão e/ou medidores de caudal acoplados a entradas e/ou saídas dos reguladores 123 para detectar alterações de pressão que podem indicar falhas hidráulicas potenciais (por exemplo, vazamento) que podem causar o mau funcionamento dos aríetes 232.

[0031] O detector de padrão 130 pode ser acoplado direta ou indiretamente ao BOP 222 para receber os sinais BOP medidos a partir de, por exemplo, os sensores S. Os sinais medidos podem incluir vários parâmetros, tais como o número de ciclos ou engajamentos, a quantidade de força e/ou tempo de fechamento de tempo dos aríetes (o tempo necessário para acionar os aríetes 232 com a haste 233 e o cilindro 235 do acionador). Tais sinais podem ser medidos pelos sensores S e monitorados pelo detector de padrões 130 para indicar operação irregular e/ou falha potencial dos mesmos.

[0032] A figura 3 mostra um gráfico 300 representando um exemplo de sinal BOP 332 que pode ser coletado pelos sensores S. O gráfico 332 representa a pressão P (eixo y) versus tempo t (eixo x) para um dos reguladores 123 do BOP 222. Como mostrado neste gráfico, a pressão pode variar devido a eventos, tais como a manutenção cronometrada que ocorre durante a operação. Como também mostrado neste gráfico, a pressão pode flutuar mesmo durante a operação normal.

[0033] Os gráficos de um ou mais dos reguladores 123 podem ser coletados ao longo do tempo para definir padrões para os reguladores 123 quando operando de acordo com uma especificação pré-projetada SP. As especificações para a operação dos reguladores 123 podem ser definidas por, por exemplo, fabricantes de equipamentos, operadores, empresas de serviços do campo petrolífero, regulamentos governamentais, etc. Como mostrado, a pressão flutua dentro da especificação SP, exceto durante a manutenção nos eventos E1, E2.

[0034] A unidade de detecção de padrões 101 pode ser acoplada ao BOP 222 para coletar informações, tais como o gráfico 300 da figura 3. Essas informações podem ser recolhidas, analisadas e/ou realimentadas ao BOP 222 através do sistema de detecção de padrões 101 e/ou as unidades de controle (por exemplo, 110, 124 da figura 1). Esta informação pode ser usada para determinar, por exemplo, se ocorreu um desvio da operação normal que possa requerer ajustes operacionais ou de manutenção aos reguladores 123, BOP 222, e/ou outras porções do local de poço 100. Esta informação pode ser usada, por exemplo, por um operador e/ou equipes técnicas (por exemplo, local externo 125) para tomar decisões, tais como cronograma de manutenção, conforme descrito aqui. Em alguns casos, as informações podem ser automaticamente realimentadas para as unidades de controle para fazer ajustes em tempo real ou conforme necessário.

[0035] A unidade de detecção de padrões 101 também pode ser usada para coletar sinais e/ou outras informações de vários equipamentos ao longo do tempo para gerar uma biblioteca de padrões definidos. Os vários padrões definidos podem ser usados para determinar irregularidades na operação do equipamento e fazer ajustes conforme necessário. Por exemplo, uma biblioteca de padrões definidos para os reguladores BOP 123 pode ser usada para determinar se os sinais de BOP atuais funcionam como previsto. Os padrões definidos podem ser construídos e/ou redefinidos ao longo do tempo, e depois incorporados no local de poço para utilização in situ, tal como aqui descrito mais detalhadamente.

MÓDULO DE EQUIPAMENTO - MODO DE BIBLIOTECA

[0036] A figura 4 é um diagrama esquemático representando uma outra vista do local de poço 100 representando uma porção do sistema de detecção de padrão 101 da figura 1 em maior detalhe. Como mostrado nesta vista, o sistema de detecção de padrão 101 inclui um módulo de equipamento 440 e o detector de padrão 130 operado em um modo de biblioteca. No modo de biblioteca, o detector de padrões 130 pode receber sinais de local de poço 439 contendo medições do local de poço ou coletar remotamente tais medições no local de poço para definir os padrões 448. Os sinais do local de poço 439 podem ser filtrados (ou tirado o ruído) utilizando o filtro 441.

[0037] O módulo de equipamento 440 inclui uma ou mais bibliotecas 444 para coletar dados históricos 443a, entrada de conhecimento 443b, e/ou os sinais de local de poço 439 contendo medições do local de poço. A (s) biblioteca (s) 444 podem incluir bancos de dados e dispositivos de comunicação para receber e armazenar informações de uma ou mais fontes, como bancos de dados externos e/ou locais, especialistas, informações sobre equipamentos, registros de manutenção, etc.

[0038] Por exemplo, o sinal de equipamento 439 do regulador 123 pode ser capturado pelo sensor S e/ou o detector de padrões 130. O sinal de equipamento 439 pode ser coletado a uma taxa média de aquisição de cerca de 0,4 Hz emanando de controladores lógicos programáveis (PLCs) dos diferentes subsistemas e do sistema de controle principal do local de poço 100. O módulo de equipamento 440 pode coletar, por exemplo, dados estruturados que consistem em cerca de 14 anos de dados de equipamento de cerca de 10 BOPs diferentes (por exemplo, da unidade de superfície 110, unidade submarina 124 e o LMRP 116). Os sinais do local de poço 439 podem ser filtrados (ou tirado o ruído) utilizando o filtro 441.

[0039] O módulo de equipamento 440 também inclui um gerador de padrão 446 para combinar e processar as medições coletadas no banco de dados 444. O módulo de equipamento 440 pode coletar e agregar dados estruturados, tais como os sinais de equipamento 439, coletados pelos sensores S e dados de uso e dados não estruturados, tais como registros de manutenção do equipamento do local de poço durante um período de tempo. O gerador de padrões 446 pode incluir um processador (CPU) capaz de combinar as medições e detectar padrões nas medições combinadas. Os sinais de equipamento coletados 439 podem ser combinados de acordo com o tipo de equipamento, operação realizada, ocorrência de eventos e/ou outros dados. O gerador de padrões pode também incluir lógica para combinar dados de uma ou mais fontes, tais como os sensores S e/ou a unidade externa 125. Os dados podem ser combinados usando, por exemplo, software convencional para mesclar, classificar e ordenar os dados de acordo para combinações predefinidas.

[0040] Os dados combinados podem ser usados para definir os padrões 448 de operação do equipamento do local de poço como mostrado esquematicamente. Tais padrões podem ser, por exemplo, lotes de leituras de pressão dos reguladores 123 do LMRP 116 da figura 1. Os padrões 448 podem ser definidos utilizando, por exemplo, técnicas de reconhecimento de padrões para combinar e ordenar os dados e detectar padrões no mesmo. Os padrões também podem ser estimados heuristicamente (por exemplo, empiricamente) comparando as medições de equipamentos do local de poço durante várias operações.

[0041] Os padrões definidos 448 podem ser determinados com base em especificações conhecidas de fabricantes de equipamentos, testes de laboratório e/ou execuções de equipamentos medidos definindo a operação esperada do equipamento. Tais padrões podem ser, por exemplo, um padrão de medições de pressão esperadas durante a operação normal e/ou eventos específicos. A biblioteca 444 pode manter padrões definidos para a operação projetada do equipamento do poço do local. Os padrões definidos 448 podem ser atualizados e redefinidos à medida que novas informações são adicionadas.

[0042] O detector de padrões 130 inclui uma unidade de caracterização de padrões 450a, uma unidade de detecção de padrões 450b e uma unidade de classificação de padrões 450c. A unidade de caracterização de padrões 450a como mostrado pode receber os dados do banco de dados 444 e/ou padrões 448 do gerador de padrões 446 e caracterizar o sinal do equipamento em relação a um dos padrões definidos 448. A unidade de detecção de padrões 450b pode ser usada para detectar os padrões definidos no sinal de equipamento caracterizado. A unidade de classificação de padrões 450c pode ser usada para extrair características dos padrões definidos e classificar as características extraídas.

MODO DE BIBLIOTECA - DEFININDO PADRÕES

[0043] Inicialmente, o detector de padrões 130 pode operar em um modo de biblioteca de linha de base para definir padrões iniciais 448 para certos sinais de equipamentos de certos equipamentos de local de poço. No modo de biblioteca, a unidade de caracterização de padrões 450a recebe informação da biblioteca 444 e identifica tendências no sinal medido. Dentro dessas tendências, os padrões podem ser determinados no sinal do equipamento usando, por exemplo, técnicas convencionais de reconhecimento de padrões e/ou métodos empíricos de sobreposição de dados de múltiplas medições para identificar padrões repetidos nos sinais do local de poço. Conhecimento, tal como registros de medição, registros de manutenção e entrada de especialistas, podem ser usados para eliminar e/ou suplementar dados nos sinais. O padrão inicial pode ser usado como o padrão definido 448 durante um uso inicial do detector de padrões 130.

[0044] Uma vez que os padrões iniciais são gerados, o detector de padrões 130 pode mudar para um modo de biblioteca de rotina. No modo de biblioteca de rotina, o detector de padrões 130 pode usar o padrão definido por referência 448 para caracterizar, detectar e classificar os padrões 450a a c. Os sinais de equipamento 439 podem ser recolhidos ao longo do tempo e alimentados na unidade de caracterização de padrões 450a. Tais sinais de equipamento podem ser caracterizados como correlacionados com um ou mais dos padrões iniciais.

[0045] A unidade de caracterização de padrões 450a pode continuar a passar padrões definidos de volta para o módulo de equipamentos 440, como indicado pelas setas. O módulo de equipamento 440 pode coletar e compilar os padrões definidos 448 com base em um volume de sinais de equipamento ao longo do tempo. Os padrões detectados podem ser passados de volta para o módulo de equipamento 440 para incorporação na biblioteca 444 e/ou gerador de padrões 446 para gerar padrões definidos para uso futuro. O processo pode ser repetido para refinar ainda mais os padrões definidos 448.

[0046] Uma vez caracterizada como um padrão definido, a unidade de detecção de padrões 450b pode olhar dentro do sinal de equipamento caracterizado para detectar o padrão inicial dentro do sinal de equipamento caracterizado. A unidade de classificação de padrão 450c pode então ser utilizada para extrair recursos dos sinais de equipamento caracterizados e classificar os recursos extraídos.

[0047] O detector de padrões 130 pode ser usado no modo offline para repetir o processo de caracterização, detecção e classificação de padrões 450a a c para várias medições de locais de poços para construir o padrão definido 448, definir operação normal e prever falhas. Uma vez completo, o detector de padrões 130 pode ser instalado no local de poço para uso in situ.

[0048] As figuras 5A a 5C são imagens de exemplos mostrando a caracterização de padrões 450a, detecção de padrões 450b, e classificação de padrões 450c realizada usando o detector de padrões 130 para sinais de pressão de um regulador 123 (figuras 1 e 2). Estas figuras demonstram um processo de definição do reconhecimento de padrões para os sinais do equipamento através da caracterização de padrões no sinal usando caracterização de padrões (figura 5A), detecção de padrões (figura 5B) e classificação de padrões (figura 5C) de sinais de equipamentos conhecidos e/ou outras informações.

[0049] A figura 5A mostra um sinal de equipamento de exemplo 539 para o regulador 123 caracterizado pela caracterização de padrões 450a. Com base no conhecimento histórico e no exame dos sinais de pressão P (eixo y) ao longo do tempo t (eixo x), o padrão inicial pode ser definido aproximadamente como um padrão de "dente de serra". No exemplo da figura 5A, o sinal de pressão 539 flutua dentro da faixa da especificação SP antes e depois de um evento de manutenção E. O evento de manutenção E pode ser uma ou mais manutenções, por exemplo, uma perda na pressão que requer reparo do regulador 123. O evento E pode representar múltiplos eventos de manutenção que podem ser considerados (por exemplo, sobrepondo / combinando múltiplos padrões de exemplo onde ocorrem eventos de manutenção). Como mostrado em uma visão expandida de uma porção do sinal de pressão, uma alteração na frequência de flutuações na pressão ocorre imediatamente antes do evento E. Durante essa alteração, as flutuações aumentam de uma taxa normal N para uma taxa anormal A, desse modo provendo uma indicação de um evento que se aproxima. A conformação das flutuações pode ser caracterizada como sendo similar ao padrão inicial de dente de serra.

[0050] Como mostrado na figura 5B, a unidade de detecção de padrão 450b pode ser usada para detectar um padrão dente de serra dentro de porções N, A do sinal caracterizado 539. A porção N se correlaciona com o padrão dente de serra 448. Com base na entrada de conhecimento da operação dos reguladores 123, a saída de pressão do regulador 123 representada pela porção normal N do sinal de pressão 539 pode ser descrita como possuindo um padrão de "dente de serra" 448 quando o BOP 122 estiver inativo. Isto pode ser devido a pequenos vazamentos a jusante do BOP 122, que podem ser descritos como normais. Assume-se que o padrão dente de serra detectado no sinal de pressão normal N corresponde ao modo operacional inativo do regulador 123. Com base no padrão dente de serra conhecido 448, pode ser assumido que uma baixa frequência de um padrão dente de serra em um sinal medido para o regulador 123 indica uma operação correta do regulador 123.

[0051] No entanto, se ocorrer um grande vazamento a jusante do regulador 123, ou dentro do regulador, fazendo com que a pressão de trabalho se esgote, pode-se esperar que a frequência do padrão dente de serra aumente conforme indicado pelas porções anormais A do sinal de pressão 539 de figura 5B2 que não se correlaciona com o padrão de "dente de serra" 448. Com base no conhecido padrão dente de serra 448, pode ser assumido que uma alta frequência do padrão dente de serra no sinal de pressão anormal A pode indicar operação irregular do regulador 123. Exemplos das técnicas de reconhecimento de padrões que podem ser usadas são providas em Syeda- Mahmood, Tanveer, David Beymer e Fei Wang. "Correspondência baseada em conformações de gravações de ECG." Engineering in Medicine and Biology Society, 2007. EMBS 2007. 29 Conferência Anual Internacional do IEEE (2007) e em Lin, Jessica e Yuan Li. "Finding Strutural similarity in time series data using bag-of-patterns representation", Gerenciamento do banco de dados estatístico e científico, Springer Berlin Heidelberg (2009), cujo conteúdo é aqui incorporado como referência.

[0052] Como mostrado na figura 5C, a unidade de classificação de padrão 450c pode ser usada para extrair recursos F, tais como frequência, valor de pico, etc., do sinal de pressão 539. A figura 5C mostra o sinal de pressão 539 da figura 5A para um lote de frequência 539'. O lote de frequência 539' traça a frequência (eixo y) versus tempo t (eixo x) para o sinal de pressão 539. Para cada porção normal N e anormal A do sinal de pressão 539, os recursos do sinal podem ser extraídos. A extração de recursos pode ser realizada, por exemplo, por seleção ou derivada usando a geometria do sinal de pressão (por exemplo, inclinação, frequência, etc.).

[0053] Um nível L é representado para separar os níveis de alta e baixa frequência correspondentes à operação anormal e normal, respectivamente, dos reguladores. Este nível L indica que a operação normal N do regulador fica abaixo de um dado nível de frequência e que um aumento acima desse nível de frequência indica operação anormal A. Essa classificação pode ser usada para atribuir um nível de risco para alertar falhas potenciais dos reguladores. O nível L pode ser definido, por exemplo, usando vários recursos (por exemplo, frequência, valor de pico, etc.) para determinar um nível de risco em vários recursos usando uma abordagem de aprendizado de máquina, tal como técnicas convencionais de vizinhos mais próximos ou árvores de decisão para definir o nível L que se relaciona ao comportamento de grupo dos múltiplos recursos.

[0054] Desta forma, dados históricos estruturados e não estruturados podem ser usados para gerar padrões definidos para comparação com padrões de equipamentos monitorados durante a operação. Essas comparações podem ser usadas para caracterizar equipamentos como possuindo comportamentos saudáveis versus comportamentos não saudáveis. As técnicas de classificação podem então ser usadas para detectar certos comportamentos operacionais e classificá-los em comportamento normal ou anormal. As características extraídas podem ser classificadas de acordo com um índice de risco indicando alto, médio e baixo risco. A mitigação, tal como os cronogramas de manutenção, pode ser definida com base no índice de risco, como é descrito mais adiante.

[0055] O processo das figuras 5A a 5C pode ser repetido usando o detector de padrões 130 da figura 4 até que seja estabelecida confiança suficiente nos padrões e sua capacidade de prever falhas. Uma vez estabelecida a confiança, a biblioteca, os padrões detectados e o detector de padrões 130 podem ser instalados no local de poço para detecção de padrões in situ. A metodologia de detecção de padrões pode ser aplicada aos reguladores 123 nos lotes 121 para permitir o monitoramento contínuo das pressões em diferentes níveis dos sistemas. Por exemplo, detecção de vazamento, isolamento de vazamento e uma inferência da integridade dos reguladores (e/ou componentes a jusante a partir deles, tais como válvulas montadas no bolso lateral, válvulas solenoides de câmara compensadas e válvulas pendulares).

MÓDULO DO LOCAL DE POÇO - MODO IN SITU

[0056] As figuras 6A e 6B mostram vistas de um detector de padrão in situ (e/ou em tempo real) 130' usado em uma unidade do local de poço no local de poço 100. No exemplo mostrado, o detector de padrão 130 é instalado na unidade de superfície 110, mas poderia estar posicionado em ou em comunicação com outras localizações no local de poço 100 (por exemplo, no LMRP 116, ou na localização (s) externa 125, etc.).

[0057] A unidade de superfície 110 também inclui um dispositivo de entrada / saída 639, um transceptor 642, um módulo de equipamento 640, um validador 646, alimentador 648 e acionador 651. Parte ou todos esses componentes da unidade de superfície 110 podem ser parte de ou acoplado ao detector de padrões 130 para operação com os mesmos. A unidade de superfície 110 e/ou o detector 130 podem ser acoplados a porções do local de poço e/ou aos vários equipamentos do local de poço para operação com o mesmo.

[0058] O dispositivo de entrada / saída 639 pode incluir um monitor, teclado, mouse e/ou outro dispositivo para uso por um operador no local de poço. O operador pode usar o dispositivo de entrada / saída 639 para enviar / receber informação para / do sistema de detecção de padrão 101, a localização externa 125, e/ou o equipamento do local de poço (por exemplo, LMRP 116).

[0059] O transceptor 642 pode ser qualquer dispositivo de comunicação capaz de se comunicar com as unidades 110, 124 e o equipamento de local de poço para enviar e/ou receber energia, dados e/ou sinais de comunicação. O transceptor 642 pode ser acoplado com ou sem fio aos vários componentes para passar os sinais. O transceptor 642 pode ser capaz de comunicação com vários locais interno, externo, de superfície e/ou submarinos. O transceptor 642 pode receber sinais de equipamento do equipamento do local de poço e/ou sensores contendo medições coletadas.

[0060] O módulo de equipamento 640 pode ser semelhante ao módulo de equipamento 440, e incluir um ou mais bancos de dados interno e/ou externo acoplados ao local de poço para coletar as medições do local de poço diretamente a partir dele. Opcionalmente, o módulo de equipamento 640 pode ser separado da unidade de superfície 110. Uma ou mais bibliotecas 644 podem ser providas separadas ou integradas com a unidade de superfície 110 e/ou o módulo in situ 130 para receber e armazenar sinais de equipamento dos sensores S em tempo real. A biblioteca 644 pode também gerar e/ou armazenar um ou mais dos padrões definidos 448 para uso com o detector de padrões 130, por exemplo, para detectar falhas potenciais e/ou determinar necessidades de manutenção.

[0061] O detector de padrões 130 pode ser incorporado na unidade de superfície 110 para operação interna. O detector de padrões 130 pode ser acoplado aos sensores S para receber os sinais de equipamento dos sensores S e/ou o módulo de equipamento 640 em tempo real, como mostrado esquematicamente. Tais sinais podem ser filtrados (ou tirados o ruído) com um filtro 641 e passados para o detector de padrões de módulo de equipamento in situ 130’. O detector de padrões 130' pode ser usado para determinar irregularidades na operação do equipamento do local de poço usando a unidade de detecção de padrões 450b, e a unidade de classificação de padrões 450c como aqui descrito (por exemplo, figuras 5A a 5C).

[0062] Como também mostrado esquematicamente, o detector de padrões 130' pode incorporar ou ser usado com outros meios para detecção de falhas 650, tais como técnicas baseadas em regras ou outras técnicas de detecção de padrões convencionais. Exemplos de técnicas baseadas em regras são providos na Patente US No. 4642782, cujo conteúdo total é aqui incorporado por referência. Os resultados podem ser combinados com a detecção de padrões 450b e usados para a classificação de padrões 450c. A detecção de falha baseada em regras 650 também pode ser utilizada como um validador 646 (ou uma sua parte).

[0063] Os resultados podem ser retornados para o local de poço 100 usando realimentação 648. A realimentação 648 pode ser usada para prover mitigação de risco para o local de poço. O feedback 648 pode incluir o provimento de um índice de risco 649 com níveis de alerta que definem uma condição operacional aceitável, limítrofe ou irregular. Por exemplo, o índice de risco 649 pode ser luzes coloridas que são definidas como vermelhas no nível 1 para condições inaceitáveis (irregulares), amarelas para condições no nível 2 que estão distantes das condições aceitáveis e verdes no nível 3 para condições aceitáveis.

[0064] O feedback 648 também pode enviar um sinal de feedback, tal como um alerta, para notificar o pessoal interno e/ou externo de tais condições para a tomada de ação. Por exemplo, um alerta pode ser disparado para produzir um instantâneo do sinal de equipamento em torno do diagnóstico da falha e liberar o sinal para localizações externas 125 (por exemplo, um grupo de SMEs).

[0065] A realimentação 648 também pode estar na forma de um sinal de controle enviado para o local de poço para realizar operações de local de poço em resposta aos resultados providos pelo detector de padrão 130’, 130’. O acionador 651 pode ser utilizado para realizar a mitigação em resposta a falhas previstas. Tal mitigação pode incluir, por exemplo, o ajuste das operações do local de poço para alterar o equipamento e/ou as operações do equipamento com base na(s) condição(ões) definida(s). Por exemplo, o acionador 651 pode receber um sinal de realimentação 648 para fazer uma alteração no local de poço. O acionador 651 pode ser, por exemplo, um ajuste no sistema hidráulico (por exemplo, pressão enviada pelo regulador 123) utilizado para operar o BOP 122 e/ou para ajustar a operação do conjunto do aríete 126 para assegurar uma vedação adequada. Os ajustes podem ser comunicados ao operador (por exemplo, via I / O 639) no local de poço 100 e/ou diretamente ao equipamento do local de poço (por exemplo, através do acionador 651) para fazer os ajustes necessários no equipamento do local de poço. A manutenção no equipamento também pode ser cronometrada para fora do alcance e/ou do equipamento suspeito.

[0066] A realimentação 648 e/ou índice de risco 649 pode ser validado pelo validador 646. O validador 646 pode ser, por exemplo, meios para comparar as falhas potenciais com previsões feitas usando outras técnicas, tais como a detecção baseada em regras 650. Opcionalmente, os recursos podem ser examinados por especialistas, tais como versados na técnica (SMEs) ou local externo 125 para confirmar visualmente o padrão detectado, as falhas e/ou as classificações, bem como o índice de risco atribuído a eles. Por exemplo, o validador 646 pode ser utilizado para confirmar visualmente a presença (ou ausência) do padrão detectado (por exemplo, um dente de serra), o estado do padrão (por exemplo, dente de serra em aceleração). As falhas detectadas podem ser confirmadas com outras técnicas, tal como o exame manual ou automático de equipamentos de superfície para detectar sintomas, tais como bombas de superfície funcionando com muita frequência, quando não são esperados, ou o sistema exigindo mais fluido no lado de mistura do que o necessário.

[0067] A figura 6B mostra outra vista mostrando um exemplo operacional usando o detector de padrões 130' no modo in situ no local de poço 100 para monitorar a pressão dos reguladores hidráulicos 123 de um BOP 116 como mostrado na figura 1. O sinal de pressão 652a detectado pelos sensores S no local de poço 100 pode ser recebido em forma bruta pelo detector de padrões 130'. O módulo detector 130 operando em um modo in situ pode utilizar os padrões 448 gerados a partir do módulo detector no modo de biblioteca (por exemplo, provenientes dos estudos históricos) para consumir alimentações vivas de dados estruturados e não estruturados (vide, por exemplo, a figura 4). O sinal de pressão 652a pode ser desarmado pelo filtro 641 para remover distorções do sinal do equipamento como indicado pelo gráfico 652b.

[0068] A unidade de detecção de padrões 450b pode detectar padrões no sinal tirado o ruído (vide, por exemplo, a figura 5B). Os padrões detectados 652c podem ser utilizados para extrair recursos de dados medidos utilizando a classificação de padrão 450c como indicado por 652d (vide, por exemplo, a figura 5C), e os recursos extraídos classificados como indicado por 652e. As medidas classificadas podem ser alimentadas 648 para o local de poço 100 usando o índice de risco 648 e realizando mitigação (por exemplo, pelo acionador 651), tal como o cronômetro da manutenção do equipamento.

[0069] A figura 6C mostra uma outra visão de operação do detector de padrões in situ 130’. Como mostrado nesta visão, a detecção de padrões pode envolver três estágios, ou seja, estágio de detecção de falha I, estágio de validação de falha II e estágio de diagnóstico de falha III. A previsão de falhas envolve a realização de falhas detectadas (por exemplo, 652a a e) usando, por exemplo, o detector de padrões 130’para gerar falhas previstas, como mostrado nas figuras 6A e 6B.

[0070] Uma matriz de confusão 660 pode ser usada para separar as falhas previstas em positivos verdadeiros (TP), falsos positivos (FP), negativos verdadeiros (TN) e falsos negativos (FN). A matriz de confusão 660 pode ser um meio, tal como o gerador de padrões 446, capaz de combinar / ordenar os resultados em classes de resultados verdadeiro / falso e positivo / negativo. Por exemplo, as classificações mostradas no gráfico 652e podem ser consideradas e ordenadas usando a matriz de confusão 660. Como mostrado no Estágio II, as saídas podem ser enviadas a partir da realimentação 648 para o validador 646 como indicado pelas setas. O validador 646 pode então ser usado para considerar as falhas previstas que caem no Grupo 1 (ou 2) como positivos potenciais, TP e FP. O validador 646 pode examinar estas falhas previstas para confirmar falsos positivos e classificá-los como tal na matriz de confusão 660.

[0071] Para os itens identificados como potencial TP, o validador 646 pode confirmar o verdadeiro positivo e adicioná-los à matriz de confusão 660 e enviar a falha potencial ao campo para mitigação usando o acionador 651. Os FNs podem ser definidos por um validador, tal como agente de campo (ou SME ou outro pessoal) 646' e também enviado para a matriz de confusão 660. Depois de passar pelo estágio II, os validados TP, FP, TN e FN podem ser armazenados no módulo de equipamento 640. Os diagnósticos de falha podem também ser executado nos TP, FP, TN e FNs validados.

[0072] Em um exemplo operacional, durante o Estágio I, o detector de padrões 130' pode disparar um alerta se os estados amarelo (grupo 2) ou vermelho (grupo 1) forem detectados pelo feedback 648. O estágio II coleta os alertas (s) que pode conter um instantâneo abrangente do sinal do equipamento, e entrar em contato com o validador 646 para conduzir uma “investigação” Se o validador 646 confirmar a presença de comportamento anômalo, a saída é rotulada como um TP que é comunicado de volta à matriz de confusão 660 do detector de padrões 130', encaminhado para o acionador 651 (por exemplo, mitigação de campo), e para a biblioteca 644 no Estágio III. A biblioteca 644 pode ser utilizada para armazenar falhas coletadas pelo sistema. Se o validador 646 encontrar que o alerta é falso (FP), ele pode ser empurrado de volta para a matriz de confusão 660.

[0073] Onde uma falha acontece no campo e a estrutura perdida, este pode ser rotulado pelo validador como um FN que pode ser comunicado de volta à matriz de confusão 660, bem como sendo encaminhado para a biblioteca 644. No estágio III, a biblioteca pode ser usada como um banco de dados de diagnósticos, que pode ser usado para reforçar a biblioteca para atualizar padrões definidos. Nos casos em que uma grande taxa de FP ou FNs é detectada, a biblioteca e o padrão definido usado com o sinal específico do equipamento podem precisar de ajuste. Os sinais do equipamento e os FP e FNs detectados podem ser inseridos na biblioteca para atualizar os padrões definidos. Os diagnósticos de falha 652 podem ser utilizados, por exemplo, para combinar falhas coletadas pela biblioteca 644 e dados associados (por exemplo, sintomas correspondentes, resultados de detecção, etc.) relacionados com tais falhas.

[0074] As figuras 7A e 7B são diagramas esquemáticos representando o exemplo de mitigação que pode ser realizado com base nas classificações resultantes e no índice de risco gerado utilizando os módulos de padrão aqui incluídos. A mitigação pode ser, por exemplo, realizar reparos e/ou a manutenção de equipamentos no local de poço. Tal manutenção pode ser realizada com base em um cronograma predefinido 768a, como mostrado na figura 7A, ou com base em um cronograma baseado em condições 768b baseado em operações irregulares determinadas pelo detector de padrões 130, como mostrado na figura 7B.

[0075] A figura 7A descreve um exemplo de cronograma de manutenção predefinido 768a que pode ser baseado em especificações (por exemplo, vida útil do equipamento, requisitos do cliente, regulamentos governamentais, etc.), como mostrado na figura 7A. Como mostrado na figura 7A, cada equipamento 770 no local de poço 100 é representado pelos círculos mostrados no tempo t0. A manutenção deste equipamento 770 é realizada de acordo com a temporização predefinida baseada, por exemplo, na manutenção de rotina, requisitos do cliente, regulamentos governamentais, etc. Em um exemplo, baseado na suposição de que o equipamento pode falhar dentro de 1 ano, a manutenção pode ser programada para substituir cada peça de equipamento anualmente para garantir estatisticamente o funcionamento adequado. Para fazer isso, a manutenção pode ser programada dentro de 11 meses para substituir o equipamento dentro de 1 ano. Para completar a substituição necessária, o equipamento pode ser substituído em grupos (ou lotes) a cada semana (às vezes t1 a t4) começando no mês 11 até que todo o equipamento seja substituído conforme indicado pelo equipamento circulado.

[0076] O cronograma pode ser predefinido com base em um estudo realizado pelo BUREAU de SEGURANÇA E EXECUÇÃO DO MEIO AMBIENTE disponível em http://www.bsee.gov/Technology-and- Research/TechnoloqwAssessment-Programs/Reports/600—699/DataAnalysis- Report-2650788-DAS C1D. O tempo médio para falha dos BOPs pode ser de cerca de 48,1 dias, com < 5 % da atividade de manutenção sendo corretiva e > 95 % sendo manutenção proativa, incluindo testes cronometrados, solução de problemas e manutenção baseada em condições. Em outro exemplo, o teste cronometrado pode ser realizado com base em uma regra de substituição de 25 % no final de cada poço. A regra de 25 % consiste em alterar 25 % de todas as válvulas hidráulicas e consumíveis no final de cada poço, o que é a cada 3 a 6 meses. O cronograma pode exigir a substituição completa de cada componente dos dois casulos de um BOP a cada dois anos. O casulo removido pode então ser totalmente mantido em preparação para o próximo ciclo.

[0077] A figura 7B é um exemplo de cronograma de manutenção baseado em condições. Como mostrado por estas figuras, a manutenção do equipamento pode ser realizada, por exemplo, como mitigação de falhas reais e/ou potenciais do equipamento do local doe poço. Como mostrado na figura 7B, a manutenção do equipamento 770 pode ser baseada no desempenho do equipamento conforme detectado usando o detector de padrões 130’, como mostrado nas figuras 6A a 6C. Como mostrado no tempo t0, certos equipamentos podem ser marcados como "representando um risco que requer mitigação". No tempo t1, os reparos podem ser concluídos. O processo pode ser repetido no momento t2, à medida que novos equipamentos 770’’ são identificados. Dessa maneira, a manutenção pode ser programada com base em uma avaliação dos sinais medidos diretamente do equipamento do local de poço. Uma vez que os equipamentos do poço podem ser monitorados em tempo real para identificar possíveis falhas, a manutenção pode ser realizada com base em medições in situ em tempo real.

[0078] Como também mostrado na figura 7B, certos equipamentos podem ser identificados como representando um risco que requer substituição, conforme indicado pelos círculos destacados. Uma prioridade mais alta pode ser atribuída para a substituição de equipamentos classificados como de alto risco (grupo 1), uma prioridade média pode ser atribuída para substituição de equipamentos classificados como de risco médio (grupo 2) e uma baixa prioridade pode ser atribuída para substituição de equipamentos classificados como de baixo risco (grupo 3).

[0079] Algumas combinações de várias programações também podem ser providas. Por exemplo, a manutenção baseada em condições pode ser usada para definir qual equipamento recebe maior prioridade de manutenção com base na detecção de padrões. A prioridade também pode ser ajustada ou definida levando-se em consideração a idade do equipamento para que o equipamento seja substituído dentro de uma determinada vida útil.

[0080] A figura 8 é um fluxograma representando um método 800 de detecção de padrões para equipamentos de local de poço. O método envolve 872 - detectar sinais de equipamentos de equipamentos do local de poço, 874 - remover o sinal medido e 876 - definir os padrões para o equipamento do local de poço quando operando de acordo com as especificações pré- projetadas (figura 4). A definição 876 pode envolver caracterizar os sinais de equipamento ao longo do tempo, construir uma biblioteca de padrões definidos com base em pelo menos um dos sinais de equipamento registrados, dados históricos, entrada de conhecimento, etc.

[0081] O método 800 também pode envolver 878 - determinar irregularidades na operação do equipamento do local de poço detectando um padrão conhecido no sinal medido caracterizado (figuras 6A a 6C), caracterizando os sinais do equipamento de acordo com os padrões definidos (figura 5A), detectar os padrões definidos nos sinais caracterizados do equipamento (figura 5B) e classificar os padrões definidos detectados extraindo recursos dos padrões definidos detectados e atribuindo classificações para os recursos extraídos (figura 5C).

[0082] O método 800 também pode envolver 880 prover a realimentação para o local de poço baseada nas classificações e 882 validar os recursos extraídos classificados. O provimento de realimentação 880 pode envolver, por exemplo, o acionamento do local de poço baseado nas irregularidades detectadas e/ou prover um índice de risco baseado nas classificações.

[0083] Os métodos podem ser realizados em qualquer ordem, ou repetidos conforme desejado. Várias combinações dos métodos também podem ser providas.

[0084] Será apreciado pelos versados na técnica que as técnicas aqui descritas podem ser implementadas para aplicações automatizadas / autônomas através de software configurado com algoritmos para realizar as funções desejadas. Estes aspectos podem ser implementados através da programação de um ou mais computadores de uso geral adequados com hardware apropriado. A programação pode ser realizada através do uso de um ou mais dispositivos de armazenamento de programas legíveis pelo (s) processador (es) e codificando um ou mais programas de instruções executáveis pelo computador para realizar as operações aqui descritas. O dispositivo de armazenamento de programas pode assumir a forma de, por exemplo, um ou mais disquetes; um CD-ROM ou outro disco óptico; um chip de memória somente para leitura (ROM); e outras formas do tipo bem conhecidas na técnica ou subsequentemente desenvolvidas. O programa de instruções pode ser "código de objeto", isto é, na forma binária que é executável mais ou menos diretamente pelo computador; em "código fonte" que requer compilação ou interpretação antes da execução; ou em alguma forma intermediária, como código parcialmente compilado. As formas precisas do dispositivo de armazenamento de programas e da codificação de instruções são irrelevantes aqui. Os aspectos da invenção também podem ser configurados para realizar as funções descritas (através de hardware / software apropriado) apenas internas e/ou remotamente controlados através de uma rede de comunicação estendida (por exemplo, sem fio, internet, satélite, etc.).

[0085] Embora as modalidades sejam descritas com referência a várias implementações e explorações, será entendido que estas modalidades são ilustrativas e que o âmbito da matéria inventiva não se limita a elas. Muitas variações, modificações, adições e melhorias são possíveis. Por exemplo, um ou mais bancos de dados podem ser providos para gerar uma ou mais saídas para um ou mais usuários para manipulação seletiva de dados e/ou controle de operações de BOP no local de poço.

[0086] Instâncias plurais podem ser providas para componentes, operações ou estruturas descritas aqui como uma única instância. Em geral, as estruturas e funcionalidades apresentadas como componentes separados nas configurações exemplificativas podem ser implementadas como uma estrutura ou componente combinado. Da mesma forma, estruturas e funcionalidades apresentadas como um único componente podem ser implementadas como componentes separados. Estas e outras variações, modificações, adições e melhorias podem cair dentro do escopo do assunto inventivo.

[0087] Na medida em que a descrição acima e os desenhos que a acompanham descrevem qualquer assunto adicional que não esteja dentro do escopo da(s) reivindicação(ões), as invenções não são dedicadas ao público e o direito de registrar um ou mais pedidos para reivindicar tal invenção adicional é reservado. Embora uma reivindicação muito estreita possa ser aqui apresentada, deve ser reconhecido que o âmbito desta invenção é muito mais amplo do que o apresentado pela(s) reivindicação(ões). Reivindicações mais abrangentes podem ser enviadas em um pedido que reivindica o benefício de prioridade deste pedido.

Claims (15)

1. Método para perfurar um poço (120), que compreende: gerar uma biblioteca (444) de padrões definidos, cada um dos padrões definidos correspondendo a um comportamento operacional do equipamento de perfuração usado para perfurar o poço (120); coletar, durante a operação do equipamento de perfuração, medições de sensores acoplados ao equipamento de perfuração; caracterizado pelo fato de que o método inclui: caracterizar as medições como correlacionado a um dos padrões definidos (448); detectar o um dos padrões definidos (448) nas medições; extrair um recurso a partir das medições; determinar uma condição do equipamento de perfuração comparando um valor do recurso a um limiar derivado do um dos padrões definidos; e ativar um acionador acoplado ao equipamento de perfuração para ajustar a operação do equipamento de perfuração com base na condição.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o equipamento de perfuração compreende um dispositivo de prevenção contra explosão.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um dos padrões definidos compreende um padrão de dente de serra (448) representativo das flutuações de pressão em um dispositivo de prevenção contra explosão inativo.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a condição do equipamento de perfuração para ser anormal com base em uma frequência do padrão de dente de serra (448) nas medições que excedem o limiar, em que o limiar é com base em uma frequência do padrão de dente de serra em um dos padrões definidos.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recurso é um valor de frequência ou um valor de amplitude de pico extraído das medições.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a classificação do recurso compreende a determinação de um valor de risco associado a condição.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente programar a manutenção do equipamento de perfuração com base no valor de risco, que indica que o risco de falha do equipamento de perfuração é alto.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a geração da biblioteca (444) compreende coletar as medições de diferentes instâncias do equipamento de perfuração ao longo do tempo e derivar os padrões definidos (448) a partir das medições coletadas.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os sensores compreendem um transdutor de pressão ou medidor de fluxo disposto para detectar alterações nos parâmetros hidráulicos do equipamento de perfuração.

10. Sistema para perfurar um poço, que compreende: sensores acoplados ao equipamento de perfuração e configurados para prover medições de operação de equipamentos de perfuração utilizada para perfurar o poço; um acionador para afetar a operação do equipamento de perfuração; um sistema de detecção de padrões acoplado aos sensores e ao acionador, o sistema de detecção de padrões compreendendo: um banco de dados configurado para armazenar uma biblioteca (44) de padrões definidos (448), cada um dos padrões definidos correspondendo a um comportamento operacional do equipamento de perfuração; um detector de padrões acoplado ao banco de dados, caracterizado pelo fato de que o detector de padrões compreende: uma unidade de caracterização de padrões configurada para caracterizar as medições como correlacionado a um dos padrões definidos (448); uma unidade de detecção de padrões configurada para detectar o um dos padrões definidos (448) nas medições; e uma unidade de classificação de padrões configurada para: extrair um recurso das medições; e determinar uma condição do equipamento de perfuração, comparando o recurso a um limiar derivado a partir de um dos padrões definidos (448); em que o sistema de detecção de padrões é configurado para sinalizar ao acionador para ajustar a operação do equipamento de perfuração com base na condição.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de superfície é configurada para programar a manutenção do equipamento de perfuração com base no valor de risco indicando que o risco de falha do equipamento de perfuração excede um limiar que indica que o risco é alto.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de padrões é configurado para: derivar os padrões definidos a partir de medições providas por diferentes instâncias do equipamento de perfuração ao longo do tempo; e armazenar os padrões definidos no banco de dados.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os sensores compreendem um transdutor de pressão ou medidor de fluxo dispostos para detectar alterações nos parâmetros hidráulicos do equipamento de perfuração.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de padrões é configurado para: confirmar a condição por análise com base em regras das medições; e ativar o acionador somente se a análise com base em regras confirmar a condição.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção de padrões é configurado para programar a substituição de uma porção do equipamento de perfuração associada às medições com base na condição que indica falha potencial do equipamento de perfuração.

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