BR112019015288B1 - Sistema de reconhecimento de emendas - Google Patents

Abstract

Técnicas e sistemas para fornecer o posicionamento automático de um aparelho de disparo. Um sistema pode incluir um sensor configurado para detectar uma característica física de uma cadeia tubular que, passando pelo sensor, gera um sinal indicativo da característica física. O sistema também pode incluir um dispositivo de processamento configurado para processar o sinal indicativo da característica física, para determinar se o sinal processado é indicativo de um desvio da cadeia tubular e gerar dados de saída utilizados para posicionar automaticamente um aparelho de disparo em um local do desvio na cadeia tubular.

Description

REFERÊNCIAS CRUZADAS A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[0001] Este pedido de patente é um pedido de patente não provisória que reivindica a prioridade ao pedido de patente provisória norte-americana de No. 62/449.853, intitulado "Sistema de Reconhecimento de Emendas", depositado em 24 de janeiro de 2017, que é incorporado por referência no presente pedido de patente.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Esta seção destina-se a introduzir o leitor a vários aspectos da técnica possivelmente relacionados com vários aspectos da presente revelação descritos e/ou reivindicados abaixo. Acredita-se que esta discussão seja útil em fornecer o leitor a informação de fundo para facilitar a melhor compreensão dos vários aspectos da atual revelação. Assim, deve-se entender que essas afirmações devem ser lidas nesta luz, e não como admissão de técnica anterior.

[0002] Os avanços na indústria petrolífera permitiram o acesso a locais de perfuração e reservatórios de petróleo e gás que eram anteriormente inacessíveis devido a limitações tecnológicas. Por exemplo, os avanços tecnológicos permitiram a perfuração de poços em alto-mar em profundidades de água cada vez maiores e em ambientes cada vez mais hostis, permitindo que os proprietários de recursos de petróleo e gás perfurem com sucesso recursos energéticos antes inacessíveis. Da mesma forma, os avanços em perfuração permitiram o aumento do acesso a reservatórios terrestres.

[0003] Grande parte do tempo gasto na perfuração para alcançar esses reservatórios é desperdiçado "tempo não produtivo" (NPT) gasto em fazer atividades que não aumentam a profundidade de poço, ainda assim com potencial de ser responsável por parcela significativa dos custos. Por exemplo, quando o tubo de perfuração é puxado para fora ou abaixado em uma seção previamente perfurada do poço, é geralmente referido como "manobra". Sendo assim, encadear (manobra para dentro) pode incluir abaixar a tubulação de perfuração em um poço (por exemplo, descer no furo ou RIH [na sigla em inglês]) enquanto desencadear (manobrar para fora) pode incluir puxar a tubulação de broca para fora do poço (puxando para fora do furo ou POOH [na sigla em inglês]). As operações de manobra podem ser executadas para, por exemplo, instalar um novo revestimento, trocar uma broca à medida que se desgasta, limpar e/ou tratar o tubo de perfuração e/ou o poço para permitir uma perfuração mais eficiente, descer várias ferramentas que executam trabalhos específicos exigidos em determinados momentos no planejamento da construção de poços de petróleo, etc. Adicionalmente, as operações de manobra podem exigir que grande número de tubulações com emendas rosqueadas sejam desconectadas (removidas) ou conectadas (montadas). Atualmente, esse processo envolve a inspeção visual por um operador humano para localizar uma costura (por exemplo, um ponto de ruptura entre os segmentos de tubulação) e pode incluir ainda mais o ajuste fino humano da posição da costura em local apropriado para que a operação de manobra possa ser realizada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0004] A FIG. 1 ilustra um exemplo de uma plataforma marítima com uma coluna de ascensão acoplada a um preventor de erupção (BOP, na sigla em inglês), de acordo com uma concretização;

[0005] A FIG. 2 ilustra uma vista frontal da plataforma de perfuração ilustrativamente apresentada na FIG. 1, de acordo com uma concretização;

[0006] A FIG. 2A ilustra uma vista frontal do aparelho de manobra da FIG. 2, de acordo com uma concretização;

[0007] A FIG. 3 ilustra um diagrama de blocos do sistema de computação da FIG. 2, de acordo com uma concretização; e

[0008] A FIG. 4 ilustra um fluxograma utilizado em conjunto com um detector de colunas tubulares, de acordo com uma concretização.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0009] Uma ou mais concretizações específicas serão descritas abaixo. Em um esforço para fornecer uma descrição concisa dessas concretizações, nem todos os recursos de uma implementação real podem ser descritos na especificação. Deve- se reconhecer que, no desenvolvimento de qualquer implementação real, como em qualquer projeto ou estudos de engenharia, várias decisões específicas de implementação devem ser feitas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e às empresas, que podem variar de uma implementação para outra. Além disso, deve-se entender que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria, no entanto, uma tarefa rotineira de projeto, fabricação e manufatura por profissionais com habilidade normal que aproveitem do benefício da presente revelação.

[0010] Ao introduzir elementos de várias concretizações, os artigos "um", "uma", "o", "a" e "dito" destinam-se a significar que há um ou mais dos elementos na concretização. Os termos "que compreende", "que inclui" e "com" destinam-se a ser inclusivos e significa que pode haver outros elementos que não os elementos elencados.

[0011] As concretizações atuais são orientadas a componentes, sistemas e técnicas (por exemplo, um sistema de determinação de posição) utilizados na detecção de pontos de conexão entre tubos individuais, como os utilizados em aplicações de petróleo e gás. A detecção de pontos de conexão pode ser realizada através do uso de um conjunto de hardware com um ou mais sensores e processadores, bem como um conjunto de um ou mais programas de software (por exemplo, instruções configuradas para ser executadas por um processador, no qual as instruções são armazenadas em um meio tangível, não transitório, legível por computador, como a memória) que pode operar em conjunto para determinar a posição exata do ponto de conexão entre tubos.

[0012] Adicionalmente, em algumas concretizações, os programas de software podem ser utilizados, por exemplo, em conjunto com componentes de hardware (por exemplo, um ou mais processadores e sensores) para empregar uma técnica de refinamento sucessivo da posição de um ou mais tubos. Por exemplo, o local da costura da emenda inicial da ferramenta pode ser calculado usando informações armazenadas sobre a coluna de tubos e a posição atual da coluna de tubos. Além disso, refinamento adicional pode ser alcançado quando um ponto de conexão passa por um ou mais (por exemplo, um conjunto de sensores) que detectam a visualização inicial ou outro indicador do ponto de conexão. O posicionamento final e preciso pode então ser obtido usando um ou mais (por exemplo, um conjunto de sensores) que medem precisamente a localização do ponto de conexão.

[0013] Em uma concretização, o posicionamento final do tubo pode ser determinado usando um conjunto de sensores óticos, como sensores de distância por laser, dispostos de forma circunferencial parcial ou completa sobre a coluna de tubos (por exemplo, uma coluna de perfuração) e direcionados para a coluna. Estes sensores podem ser acoplados a uma plataforma móvel ou, em outra concretização, os sensores podem ser unidos a equipamento adicional (por exemplo, um pescoço) que se move verticalmente (por exemplo, relativamente a uma plataforma).

[0014] A determinação da localização do tubo em questão pode ser representada como um vetor [z, t], onde, por exemplo, z é a localização do centro da costura no eixo z do quadro de referência da plataforma móvel, e t é o tempo. A conversão da posição para outro quadro de referência, tal como o piso da sonda, também pode ser realizada, por exemplo, por um sistema de computação externo ou através do próprio sistema de determinação de posição. Da mesma forma, em algumas concretizações, nenhuma conversão adicional pode ser necessária se o vetor [z, t] for determinado usando um local fixo, de modo que z seja a localização do centro da costura no eixo z do quadro de referência da plataforma móvel, e t seja o tempo. Assim, o sistema de determinação de posição pode ser utilizado quando estiver em movimento absoluto ou relativo com respeito ao tubo, ou quando for estacionário. Além disso, um vetor global (por exemplo, um absoluto) [z, t] também pode ser uma combinação de quadros de referência, por exemplo, um pescoço móvel com um sistema móvel de içamento mais de uma sonda de mergulho. Além disso, a posição [z] para cada quadro de referência pode ser negativa ou positiva e pode ser calculada a partir de outros movimentos, como arfagem e rolamento dentro do respectivo quadro de referência.

[0015] Com o exposto em mente, a FIG. 1 ilustra uma plataforma marítima 10 como um navio-sonda. Embora a concretização agora ilustrada de uma plataforma marítima 10 seja de um navio-sonda (por exemplo, um navio equipado com um sistema de perfuração e envolvido em exploração marítima de petróleo e gás e/ou manutenção de poço ou trabalho de completamento, que inclui, entre outros, revestimento e instalação da tubulação, instalação da árvore submarina, e fechamento de poço), outras plataformas marítimas 10 tais como uma plataforma semissubmersível, uma plataforma de longarina, um sistema de produção flutuante, ou similares podem substituir o navio-sonda. Com efeito, embora as técnicas e os sistemas descritos a seguir sejam descritos em conjunto com um navio- sonda, as técnicas e os sistemas destinam-se a abranger, pelo menos, as plataformas marítimas adicionais 10 descritas acima. Da mesma forma, enquanto uma plataforma marítima 10 é ilustrada e descrita na FIG. 1, as técnicas e os sistemas também podem ser aplicados e utilizados em atividades de perfuração em terra.

[0016] Como ilustrado na FIG. 1, a plataforma marítima 10 inclui a coluna de ascensão 12 estendendo-se a partir dela. A coluna de ascensão 12 pode incluir um tubo ou uma série de tubos que conectam a plataforma marítima 10 ao fundo do mar 14 através de, por exemplo, um BOP 16 que esteja acoplado à cabeça de poço 18 no fundo do mar 14. Em algumas concretizações, a coluna de ascensão 12 pode transportar hidrocarbonetos produzidos e/ou materiais de produção entre a plataforma marítima 10 e a cabeça de poço 18, enquanto o BOP 16 pode incluir pelo menos uma pilha BOP com pelo menos uma válvula com elemento de vedação para controlar o fluxo de fluido do poço. Em algumas concretizações, a coluna de ascensão 12 pode passar por uma abertura (por exemplo, uma janela do casco) na plataforma marítima 10 e pode ser acoplada a equipamentos de perfuração da plataforma marítima 10. Como ilustrado na FIG. 1, pode ser desejável ter a coluna de ascensão 12 posicionada em orientação vertical entre a cabeça de poço 18 e a plataforma marítima 10 para permitir que uma coluna de perfuração composta de tubos de perfuração 20 passar da plataforma marítima 10 através do BOP 16 e a cabeça de poço 18 para um poço abaixo da cabeça de poço 18. Também ilustrado na FIG. 1 encontra-se a plataforma de perfuração 22 (por exemplo, uma sonda de perfuração ou similar) que pode ser utilizada na perfuração e/ou manutenção do poço abaixo da cabeça de poço 18.

[0017] Em uma operação de encadeamento consistente com as concretizações da presente revelação, como representado na FIG. 2, um aparelho de manobra 24 é posicionado no piso da sonda 26 na plataforma de perfuração 22 acima do poço 28 (por exemplo, o furo perfurado ou furo de um poço que pode estar, como ilustrado na Fig. 2, próximo ao piso da sonda 26 ou que pode estar, em conjunto com a Fig. 1, abaixo da cabeça de poço 18). A plataforma de perfuração 22 pode incluir um ou mais dentre, por exemplo, aparelho de manobra 24, deslizadores de assoalho 30 posicionados na mesa giratória 32, guinchos 34, bloco de coroa 35, catarina 36, acionador superior 38, elevador 40, e aparelho de manejo de tubos 42. O aparelho de manobra 24 pode operar para acoplar e separar segmentos de tubos (por exemplo, tubulação de broca 20 para e da coluna de perfuração) quando os deslizadores de assoalho 30 podem operar para fechar e prender a tubulação de broca 20 e/ou a coluna de perfuração que passa dentro do poço 28. A mesa rotativa 32 pode ser uma porção rotativa do piso da sonda 26 que pode operar para transmitir a rotação à coluna de perfuração, seja como um sistema primário ou alternativo de rotação (por exemplo, uma alternativa à a unidade superior 38).

[0018] O guincho 34 pode ser um carretel grande que é alimentado para retrair e estender a cabo de perfuração 37 (por exemplo, cabo de aço) sobre o bloco da coroa 35 (por exemplo, um conjunto verticalmente estacionário de uma ou mais polias ou roldanas através do qual a cabo de perfuração 37 é enroscado) e uma catarina (por exemplo, um conjunto verticalmente móvel de uma ou mais polias ou roldanas através das quais o cabo de perfuração 37 é enroscado) para operar como um sistema de polia e roldana para o movimento do acionador superior 38, o elevador 40, e qualquer segmento de tubos (por exemplo, tubulação de perfuração 20) acoplado. O acionador superior 38 pode ser um dispositivo que forneça torque (por exemplo, giro) à coluna de perfuração como uma alternativa à mesa giratória 32 e o elevador 40 pode ser um mecanismo que possa ser fechado em torno de uma coluna de perfuração 20 ou de outros segmentos de tubos (ou componentes similares) para apertar e segurar os tubos de perfuração 20 ou outros segmentos de tubos enquanto esses segmentos estiverem se movendo verticalmente (por exemplo, ao ser abaixado ou levantado do poço 28). O aparelho de manejo de tubos 42 pode operar para recuperar um segmento de tubo de uma posição de armazenamento (por exemplo, uma estante de tubos) e posicionar o segmento de tubo durante o encadeamento para auxiliar na adição de um segmento de tubo a uma coluna de tubos. Da mesma forma, o aparelho de manejo de tubos 42 pode operar para recuperar um segmento de tubo de uma coluna de tubos e transferir o segmento de tubo para um local de armazenamento (por exemplo, um estante de tubos) durante o desencadeamento para remover o segmento de tubo da coluna de tubos.

[0019] Durante uma operação de encadeamento, o aparelho de manejo de tubos 42 pode posicionar um primeiro segmento de tubo 44 (por exemplo, um primeiro tubo de perfuração 20) de modo que o primeiro segmento de tubo 44 possa ser apreendido pelo elevador 40. O elevador 40 pode ser abaixado, por exemplo, através do sistema de polia e roldana para o aparelho de manobra 24 para ser acoplado a um segundo segmento de tubo 46 (por exemplo, uma segunda tubulação de perfuração 20) como parte de uma coluna de perfuração. Como ilustrado na FIG. 2A, o aparelho de manobra 24 pode incluir deslizadores de manobra 48 inclusive de mordentes de deslizamento 50 que acoplam e seguram o segmento 46, bem como um anel de força 52 que opera para fornecer forças que acionam o mordente de deslizamento 50. Os deslizadores de manobra 48 podem, assim, ser ativados para apreender e suportar o primeiro segmento de tubo 44, e, consequentemente, a coluna de tubos associada (por exemplo, coluna de perfuração) quando a coluna de tubos é desconectada do sistema de polia e roldana. Os deslizadores de manobra 48 podem ser acionados hidraulicamente, eletricamente, pneumaticamente, ou por meio de alguma técnica similar.

[0020] O aparelho de manobra 24 pode ainda incluir um pescoço 54 (como um pescoço de ferro) que pode operar para seletivamente conectar e desconectar uma conexão rosqueada entre o primeiro e o segundo segmentos de tubos 44 e 46 em uma corda tubular. Em algumas concretizações, o pescoço 54 pode incluir um ou mais mordentes fixos 56, mordentes de conectar/desconectar 58, e um girador 60. Em algumas concretizações, os mordentes fixos 56 podem ser posicionados para acoplar e segurar o segundo (inferior) segmento de tubo 46 abaixo de uma emenda rosqueada 62. Dessa forma, quando o primeiro (superior) segmento de tubo 44 estiver posicionado coaxialmente com o segundo segmento de tubo 46 no aparelho de manobra 24, o segundo segmento de tubo 46 pode ser mantido em posição estacionária para permitir a conexão do primeiro segmento de tubo 44 com o segundo segmento tubo 46 (por exemplo, através da conexão da emenda rosqueada 62 do segundo segmento de tubo 46 e a emenda rosqueada 64 do primeiro segmento de tubo 44).

[0021] Para facilitar esta conexão, o girador 60 e os mordentes de conectar/desconectar 58 podem fornecer torque rotacional. Por exemplo, ao fazer a conexão, o girador 60 pode acoplar o primeiro segmento de tubo 44 e fornecer uma rotação de baixo torque e relativamente alta velocidade ao primeiro segmento de tubo 44 para conectar o primeiro segmento de tubo 44 ao segundo segmento 46. Da mesma forma, os mordentes de conectar/desconectar 58 podem acoplar o primeiro segmento de tubo 44 e podem fornecer uma rotação de alto torque e relativamente baixa velocidade ao primeiro segmento de tubo 44 para fornecer, por exemplo, uma conexão rígida entre o primeiro e o segundo segmentos de tubos 44 e 46. Além disso, ao desfazer a conexão, os mordentes de conectar/desconectar 58 podem acoplar o primeiro segmento de tubo 44 e transmitir uma rotação de velocidade relativamente baixa e de alto torque ao primeiro segmento de tubo 44 para desfazer a conexão rígida. Depois disso, o girador 60 pode fornecer rotação de relativamente alta velocidade e baixo torque ao primeiro segmento de tubo 44 para desconectar o primeiro segmento de tubo 44 do segundo segmento 46.

[0022] Em algumas concretizações, o pescoço 54 pode incluir ainda um balde de lama 66 que pode operar para capturar o líquido de perfuração, que caso contrário poderia ser liberado durante, por exemplo, a operação de desconexão. Desta maneira, o balde de lama 66 pode operar para impedir que o líquido de perfuração derrame no piso da sonda 26. Em algumas concretizações, o balde de lama 66 pode incluir uma ou mais vedações 68 que auxiliam na selagem fluida do balde de lama 66, bem como uma linha de drenagem que opere para permitir que o fluido de perfuração contido dentro da balde de lama 66 retorne a um reservatório de fluido de perfuração.

[0023] O pescoço 54 é verticalmente móvel no que diz respeito ao piso da sonda 26 e, em algumas concretizações, relativamente aos deslizadores de manobra 48. O movimento do pescoço 54 pode realizado com o uso de pistões hidráulicos, macaco de rosca, cremalheiras e os pinhões, cabo e polia, atuador linear, e similares. Este movimento pode ser benéfico para ajudar na localização adequada do pescoço 54 durante uma operação de conexão ou desconexão (por exemplo, durante uma operação de encadeamento ou desencadeamento). Consequentemente, um ou mais sensores 70 e 72 podem ser fornecidos em conjunto com o aparelho de manobra 24 (por exemplo, como uma porção do aparelho de manobra 24 ou adjacente a ele e para ser utilizado com o aparelho de manobra 24). Em algumas concretizações, um ou mais sensores 70 podem ser utilizados em conjunto com a operação de conexão (por exemplo, um encadeamento), enquanto o um ou mais sensores 72 podem ser utilizados em conjunto com uma operação de desconexão (por exemplo, um desencadeamento). Alternativamente, ambos os conjuntos de sensores 70 e 72 podem ser utilizados em conjunto com uma ou ambas as operações de manobra.

[0024] Os tipos de sensores 70 e 72 podem incluir, entre outros, câmeras (por exemplo, câmeras de alta taxa de quadros), lasers (por exemplo, lasers multidimensionais), transdutores (por exemplo, transdutores de ultrassom), sensores de características elétricas e/ou magnéticas (por exemplo, sensores que podem medir/inferir capacitância, indutância, magnetismo, e similares), sensores químicos, sensores de detecção metalúrgica, e similares. Os sensores 70 e 72 podem ser utilizados para discernir, direta ou indiretamente, atributo conhecido simples ou combinações de atributos conhecidos de um segmento de tubos (por exemplo, o segmento 44 ou 46). Esses atributos podem ser, entre outros, textura/cor da superfície, perfis, estruturas físicas internas, características eletromagnéticas etc.

[0025] Como ilustrado em cada uma das FIGS. 2 e 2A, um ou mais sensores 70 podem ser posicionados verticalmente acima (relativamente ao piso da sonda 26) e na parte superior de uma montagem de fazer/desfazer (por exemplo, um ou mais mordentes de conectar/desconectar 58 e o girador 60) do pescoço 54. Igualmente, um ou mais sensores 72 podem ser posicionados verticalmente abaixo (relativamente ao piso da sonda 26) e na parte inferior de um conjunto de fazer/desfazer (por exemplo, um ou mais mordentes de conectar/desconectar 58 e o girador 60) do pescoço 54. Em algumas concretizações, o um ou mais sensores 70 pode(m) ser usados em conjunto com uma operação de encadeamento (por exemplo, uma operação de conexão), à medida que um ou mais sensores 70 estejam próximos aos segmentos de tubos à medida que eles se movem na direção para baixo em direção ao piso da sonda 26 à medida que os segmentos de tubo entrem no aparelho de manobra 24. Igualmente, o um ou mais sensores 72 pode(m) ser usado(s) em conjunto com uma operação de desencadeamento (por exemplo, uma operação de desconexão), quando um ou mais sensores 70 se aproximarem dos segmentos de tubo à medida que eles se movem na direção ascendente para longe do piso da sonda 26 conforme os segmentos de tubo entram no aparelho de manobra 24. No entanto, a utilização de um ou mais sensores 70 em conjunto com uma operação de desencadeamento (por exemplo, uma operação de desconexão) ou a utilização de um ou mais sensores 72 em conjunto com uma operação de encadeamento (por exemplo, uma operação de conexão) ou a utilização de ambos os sensores 70 e 72 com um ou ambos de uma operação de desencadeamento (por exemplo, uma operação de desconexão) e uma operação de encadeamento (por exemplo, uma operação de conexão) também é possível. Do mesmo modo, as concretizações em que apenas um de um ou mais sensores 70 e 72 estejam presentes são vislumbradas. Adicionalmente, como ilustrado na FIG. 2, o sistema de computação 74 pode estar presente e pode funcionar em conjunto com um ou mais sensores 70 e 72, conforme descrito em maior detalhe a seguir em relação às FIGS. 3 e 4.

[0026] A FIG. 3 ilustra o sistema de computação 74. Deve-se notar que o sistema de computação 74 pode ser uma unidade autônoma (por exemplo, um monitor de controle) que opere em conjunto com um ou mais sensores 70 e 72 (por exemplo, para formar um sistema de controle). Da mesma forma, o sistema de computação 74 pode ser configurado para operar em conjunto com um ou mais dos aparelhos de manobra 24 e/ou o aparelho de manejo de tubos 42. Em algumas concretizações, o sistema de computação 74 pode ser acoplado comunicativamente a um sistema principal de controle separado 76, por exemplo, um sistema de controle na cabine de um sondador que possa proporcionar um sistema de controle centralizado para controlar a perfuração, controle do manejo automatizado da tubulação, e similares. Em outras concretizações, o sistema de computação pode ser parte do sistema de controle principal 76 (por exemplo, o sistema de controle presente na cabine do sondador).

[0027] O sistema de computação 74 pode operar conjuntamente com os sistemas de software implementados como instruções executáveis por computador armazenadas em um meio legível por máquina não transitório do sistema de computação 74, tal como memória 78, disco rígido, ou outro dispositivo de armazenamento de curto e/ou longo prazo. Especialmente, as técnicas para receber informações do sensor (por exemplo, sinais) a partir do um ou mais sensores 70 e 72 e gerar indicações de emendas ou similares podem ser baseados na informação ser implementada por meio do uso do sistema de computação 74, por exemplo, usando código ou instruções armazenadas em um meio não transitório legível por máquina do sistema de computação 74 (como a memória 78) e pode ser executado, por exemplo, por um dispositivo de processamento 80 ou um controlador de sistema de computação 74.

[0028] Assim, o sistema de computação 74 pode ser um computador de uso geral ou de propósito especial que inclua um dispositivo de processamento 80, tal como um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), um ou mais processadores, ou outro dispositivo de processamento que interaja com um ou mais meios tangíveis, não transitórios, legíveis por máquina (por exemplo, memória 78) do sistema de computação 74 que armazene coletivamente as instruções executáveis pelo dispositivo de processamento 80 para executar os métodos e as ações descritos neste pedido de patente. Por exemplo, tais meios legível por máquina podem incluir RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento de disco ótico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outro meio que possa ser usado para transportar ou armazenar o código desejado de programa na forma de instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados que possam ser acessadas pelo dispositivo de processamento 80. Em algumas concretizações, as instruções executáveis pelo dispositivo de processamento 80 são usadas para gerar, por exemplo, sinais de controle a serem transmitidos para, por exemplo, um ou mais dos aparelhos de manobra 24 (por exemplo, o pescoço 54 e/ou um ou mais dos mordentes fixos 56, os mordentes de conectar/desconectar 58 e o girador 60), o aparelho de manejo de tubos 42, o um ou mais sensores 70 e 72, ou o sistema de controle principal 76 (por exemplo, a ser utilizados no controle do aparelho de manobra 24, no pescoço 54, nos mordentes fixos 56, nos mordentes de conectar/desconectar 58, no girador 60, no aparelho de manejo de tubos 42 e/ou em um ou mais sensores 70 e 72) para operar da forma descrita neste pedido de patente.

[0029] O sistema de computação 74 pode também incluir uma ou mais estruturas de entrada 82 (por exemplo, um ou mais dentre teclado, mouse, touchpad, tela de toque, uma ou mais chaves, botões ou similares) para permitir que o usuário interaja com o sistema de computação 74, para iniciar, controlar ou operar a interface gráfica do usuário (GUI) ou aplicativos em execução no sistema de computação 74 e/ou para iniciar, controlar ou operar o aparelho de manobra 24 (por exemplo, o pescoço 54 e/ou um ou mais dos mordentes fixos 56, os mordentes de conectar/desconectar 58, e o girador 60), o aparelho de manejo de tubos 42, e/ou o um ou mais sensores 70 e 72. Adicionalmente, o sistema de computação 74 pode incluir uma tela 84 que pode ser uma tela de cristal líquido (LCD) ou outro tipo de tela que permita aos usuários ver as imagens geradas pelo sistema de computação 74. A tela 84 pode incluir uma tela de toque, que permita aos usuários interagir com a interface gráfica de usuário (GUI, na sigla em inglês) do sistema de computação 74. Igualmente, o sistema de computação 74 pode adicionalmente e/ou alternativamente transmitir imagens a uma tela do sistema principal de controle 76, que por sua vez pode também incluir um meio não transitório legível por máquina, tal como a memória 78, um dispositivo de processamento 80, uma ou mais estruturas de entrada 82, uma tela 84 e/ou uma interface de rede 86.

[0030] De volta ao sistema de computação 74, como pode ser percebido, o GUI pode ser um tipo de interface de usuário que permita que o usuário interaja com o sistema de computação 74 e/ou com o sistema de computação 74 e com o um ou mais sensores 70 e 72 (por exemplo, com o sistema de controle) através de, por exemplo, ícones gráficos, indicadores visuais, e similares. Além disso, o sistema de computação 74 pode incluir a interface de rede 86 para permitir que o sistema de computação 74 interfaceie com vários outros dispositivos (por exemplo, dispositivos eletrônicos). A interface de rede 86 pode incluir uma ou mais dentre interface Bluetooth, rede de área local (LAN, na sigla em inglês) ou interface de rede local sem fio (WLAN), Ethernet ou interface baseada em Ethernet (por exemplo, interface Modbus TCP, EtherCAT e/ou ProfiNET), interface de comunicação por barramento de campo (por exemplo, Profibus), e/ou outros protocolos de interfaces industriais que possam ser acopladas a uma rede sem fio, uma rede física, ou uma combinação delas que possam usar, por exemplo, topologia multiponto e/ou estrela com cada ramificação de rede distribuída para um número reduzido de nós.

[0031] Em algumas concretizações, um ou mais dos aparelhos de manobra 24 (e/ou o controlador ou sistema de controle a ele associado), o aparelho de manejo de tubos 42 (e/ou o controlador ou o sistema de controle a ele associado), o um ou mais sensores 70, o um ou mais sensores 72, e o sistema de controle principal 76 pode, cada um, ser um dispositivo passível de ser acoplado à interface de rede 86. Em algumas concretizações, a rede formada por meio da interconexão de um ou mais dos dispositivos acima mencionados deve operar para fornecer largura de banda suficiente, bem como latência baixa o suficiente para trocar todos os dados necessários dentro de períodos de tempo consistentes com quaisquer requisitos de resposta dinâmica de todas as sequências de controle e funções de controle de circuito fechado da rede e/ou dispositivos associados. Também pode ser vantajoso para a rede permitir que os tempos de resposta da sequência e os desempenhos de circuito fechado sejam verificados, os componentes de rede devem permitir o uso em ambientes de campo petrolífero/navio sonda (por exemplo, devem permitir características físicas e elétricas consistentes com seus respectivos ambientes de operação incluindo, entre outros, eventos de descarga eletrostática (ESD) e outras ameaças, além de atender a quaisquer requisitos de compatibilidade eletromagnética (EMC) para o respectivo ambiente no qual os componentes de rede estão distribuídos). A rede utilizada também pode proporcionar proteção de dados adequada e/ou redundância de dados para garantir que a operação da rede não seja comprometida, por exemplo, por corrupção de dados (por exemplo, através do uso de detecção de erros e correção ou técnicas de controle de erros para evitar ou reduzir erros em sinais de rede transmitidos e/ou dados).

[0032] A FIG. 4 ilustra o fluxograma 88 detalhando o funcionamento do sistema de detecção de coluna de tubos, que pode incluir o uso do sistema de computação 74 operando em conjunto com um ou mais dos sensores 70 e 72. Deve-se notar que a operação será discutida pela utilização de um ou mais sensores 70. No entanto, esta operação pode, em vez disso, utilizar um ou mais sensores 70 e 72 ou um ou mais sensores 72 dependendo, por exemplo, da operação de manobra que estiver sendo realizada, o tipo de desvio na coluna a ser detectado, e/ou com base em fatores adicionais.

[0033] Na etapa 90, as informações iniciais podem ser calculadas em relação à coluna de tubos. Esta informação inicial pode envolver o cálculo de uma emenda da coluna de tubos ou outro desvio na coluna baseado no posicionamento inicial, no movimento (por exemplo, na velocidade), e/ou em outros fatores que afetam a coluna de tubos durante a operação de manobra. Esta informação inicial pode ser útil para determinar uma estimativa aproximada da localização do desvio e/ou o tempo até que o desvio entre no aparelho de manobra 24 para implementar a operação de conexão ou desconexão na coluna de tubos. Em algumas concretizações, um ou mais sensores (que não o um ou mais sensores 70 e 72) podem estar localizados em um local fixo acima e/ou abaixo do aparelho de manobra 24 e podem ser utilizados para detectar a localização inicial, a velocidade ou outras características da coluna de tubos como dados de entrada para uso na etapa 90 para gerar uma estimativa aproximada da localização da costura ou outro desvio na coluna de tubos como a informação inicial sobre a coluna de tubos.

[0034] Na etapa 92, o um ou mais sensores 70 podem detectar qualquer desvio em uma dimensão externa do, por exemplo, primeiro segmento de tubos 44. De fato, o um ou mais sensores 70 podem ter sensibilidade suficiente para apontar, por exemplo, uma ou mais dentre emenda prejudicada por ferramenta, costura de conexão, ou similares ao desvio. Em algumas concretizações, a detecção do desvio pode ser realizada através do uso de um ou mais sensores de distância por laser como o um ou mais sensores 70, por exemplo, dispostos em torno da coluna de tubos (por exemplo, de forma circunferencial em torno e direcionada para a coluna de tubos) e anexado ao aparelho de manobra verticalmente móvel 24 e/ou ao pescoço 54 verticalmente móvel.

[0035] Na etapa 94, um ou mais sensores podem transmitir um ou mais sinais representativos de e/ou indicativos da detecção do desvio. Em algumas concretizações, estes um ou mais sinais podem ser dados da imagem do desvio para processamento. O um ou mais sinais transmitidos na etapa 94 podem ser recebidos pelo sistema de computação 74 para processamento pelo dispositivo de processamento 80 na etapa 96.

[0036] Em algumas concretizações, esse processamento na etapa 96 pode incluir processamento de dados de imagem e/ou vídeo e, consequentemente, o processamento na etapa 96 pode ser realizado como, por exemplo, o processamento paralelo de imagens em vários processadores e/ou processadores especializados do sistema de computação 74 como parte ou acoplado ao dispositivo de processamento 80, de modo a acomodar altas taxas de quadros/dados de informações de imagem. Em algumas concretizações, o processamento na etapa 96 pode incluir a aplicação de um ou mais algoritmos de visão de máquina e/ou algoritmos de visão computacional para fornecer inspeção automática baseada em imagem e/ou análise da coluna de tubos para determinar formas, bordas, costuras, ou similares para processar e analisar os dados de imagem recebidos, que podem então ser utilizados, por exemplo, na determinação aprimorada de pontos de conexão de uma coluna de tubos. Por exemplo, o processamento das informações de tubos na etapa 96 em conjunto com um ou mais algoritmos de visão de computador ou de máquina pode incluir uma ou mais das seguintes etapas ou técnicas.

[0037] Dados brutos coletados por um ou mais sensores 70 na etapa 92 podem ser transmitidos para o sistema de computação 74 para processamento por um dispositivo de processamento 80, por exemplo, em conjunto com um programa acessado a partir de meio não transitório legível por máquina do sistema de computação 74 (tal como a memória 78). Esses dados podem ser convertidos pelo dispositivo de processamento 80 para medições em um sistema de coordenadas cilíndricas, com localização de origem no centro do tubo e o eixo z orientado verticalmente para cima pelo centro do tubo (por exemplo, quando sensores de alcance a laser são utilizados como o um ou mais sensores 70; no entanto, outros locais de origem podem ser utilizados quando outros sensores óticos são utilizados, por exemplo, como parte da detecção de borda óptica). Os cálculos de suavização, como médias móveis rotineiras, podem ser aplicados pelo dispositivo de processamento 80 para determinar a superfície tubular média, que pode ser usada como referência aplainamento Além disso, um conjunto de recursos pode ser determinado e desenvolvido pelo dispositivo de processamento 80, pelo qual o conjunto de recursos inclui características como diferença entre espessuras de segmento de tubo em cada intervalo do eixo z e a superfície de tubo média. Este conjunto de recursos pode ser comparado pelo dispositivo de processamento 80 a um conjunto predeterminado de valores para o conjunto de recursos conhecido por ser consistente com a topologia de, por exemplo, um ou mais determinado desvio (por exemplo, uma costura ou outra conexão na coluna de tubos). Os resultados da comparação podem ser analisados (por exemplo, pontuados) e se a pontuação atingir e/ou exceder o limiar predeterminado, o desvio (por exemplo, a costura ou outra característica da coluna de tubos) ser avaliada assim que identificada pelo dispositivo de processamento 80. Desta maneira, os dados recebidos/um ou mais sinais recebidos dos sensores 70 podem ser processados conjuntamente com a etapa 96.

[0038] Com base no processamento do um ou mais sinais na etapa 96 (por exemplo, se uma costura ou outro atributo de tubo for determinado como presente com base no processamento de um ou mais sinais na etapa 96), o dispositivo de processamento 80 pode operar para gerar dados de saída na etapa 98, que, em algumas concretizações, podem ser transmitidos a partir do sistema de computação 74. Esses dados de saída podem, por exemplo, ser um vetor [z, t], onde z é a localização do centro da costura no eixo z de um quadro de referência de plataforma móvel (por exemplo, no ou acoplado ao aparelho de manobra 24), e t é o tempo. A conversão da posição para outro quadro de referência, como o piso da sonda 26, também pode ser gerada pelo sistema de computação 74, embora este cálculo possa, também, ser realizado separadamente do sistema de computação 74, por exemplo, pelo sistema de controle principal 76. Além disso, um vetor global (por exemplo, um absoluto) [z, t] pode ser gerado como dados de saída e pode ser uma combinação de quadros de referência, por exemplo, o pescoço móvel 54 e/ou um sistema de içamento em movimento e/ou uma sonda de mergulho. Além disso, a posição [z] para cada quadro de referência pode ser um valor negativo ou positivo e cada quadro de referência pode ser calculado a partir de outros movimentos, como arfagem e rolamento dentro do respectivo quadro de referência.

[0039] Em algumas concretizações, os dados de saída gerados na etapa 98 podem ser aplicados na etapa 100, por exemplo, para controlar o movimento do aparelho de manobra 24 em posição para o desempenho de uma operação de conexão ou desconexão. Ou seja, os dados de saída podem ser aplicados na etapa 100 para ajustar automaticamente o movimento do aparelho de manobra 24 e/ou o pescoço 54 em posição para uma operação manualmente controlada de conexão ou desconexão a ser realizada. Em outras concretizações, os dados de saída gerados na etapa 98 podem ser aplicados na etapa 100, por exemplo, para controlar o movimento do aparelho de manobra 24 em posição para o desempenho de uma operação de conexão ou desconexão e controlar automaticamente o funcionamento do aparelho de manobra 24 e/ou o pescoço 54 em uma operação de conexão ou desconexão. A aplicação dos dados de saída na etapa 100 pode ser realizada, por exemplo, pelo dispositivo de processamento 80 que gera um ou mais sinais de controle a serem transmitidos para controlar o aparelho de manobra 24, o pescoço 54, e/ou o equipamento associado utilizado em uma operação de manobra. Em outras concretizações, a aplicação dos dados de saída na etapa 100 pode ser realizada, por exemplo, pelos controladores separados do sistema de computação 74 (por exemplo, um controlador do aparelho de manobra 24) ou pelo sistema de controle principal 76. Não obstante, através do uso das técnicas esboçadas no fluxograma 88, por exemplo, buscas do tipo tentativa e erro para conexões dos segmentos de uma corda tubular podem ser evitadas, assim diminuindo a quantidade de tempo gasto em operações de manobra (por exemplo, operações de conexão e desconexão).

[0040] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar a revelação acima de modo a permitir que qualquer pessoa qualificada na técnica possa praticar a revelação, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram para pessoal qualificado na técnica. Esses outros exemplos destinam-se a fazer parte do âmbito das alegações se tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das alegações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações. Por conseguinte, embora as concretizações acima reveladas sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, concretizações específicas foram mostradas por exemplo nos desenhos e foram descritas em detalhe no presente pedido de patente. No entanto, deve-se entender que as concretizações não se destinam a ser limitadas às formas particulares reveladas. Em vez disso, as concretizações reveladas cobrem todas as modificações, equivalentes e alternativas que caiam dentro do espírito e do escopo das concretizações, conforme definido pelas reivindicações anexadas a seguir.

Claims (15)

1. Sistema de reconhecimento de junta caracterizado por compreender: sensor (70) configurado para detectar uma característica física de uma coluna de tubos que, ao se deslocar, passa pelo sensor (70) e gera sinal indicativo da característica física; e dispositivo de processamento (74) configurado para: processar o sinal indicativo da característica física para gerar um sinal processado; determinar se o sinal processado indica desvio da coluna de tubos através da comparação do sinal processado com um ou mais valores predeterminados para um conjunto de recursos consistente com a característica física e por determinar se um resultado da comparação atende ou excede um valor limite predeterminado ; e gerar dados de saída compreendendo informações de posição e informações de tempo, cada uma relacionada ao desvio da coluna de tubos, em que os dados de saída são utilizados para posicionar automaticamente o aparelho de manobra (24) no local do desvio na coluna de tubos, quando o resultado da comparação atende ou excede um valor limite predeterminado.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o dispositivo de processamento (74) estar configurado para transmitir os dados de saída que controlam a operação do elemento de posicionamento a fim de posicionar o aparelho de manobra (24) a uma distância relativa ao piso de perfuração (26) como referência.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o dispositivo de processamento (74) estar configurado para transmitir os dados de saída que controlam a operação do elemento de posicionamento a fim de posicionar o aparelho de manobra (24) a uma distância em relação a deslizadores verticalmente móveis (48) posicionados acima do piso de perfuração (26) como referência.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o dispositivo de processamento (74) estar configurado para gerar os dados de saída com base na determinação de que o sinal processado indica o desvio da coluna de tubos.

5. Sistema de acordo com reivindicação 1, caracterizado por compreender: aparelho de manobra (24), aparelho este que compreende um pescoço (54) configurado para conectar e desconectar junta rosqueada (62) entre os segmentos de tubos (44, 46) da coluna de tubos, em que o sensor (70) está disposto verticalmente acima do pescoço (54) em relação a um piso de perfuração (26), em que o sensor (70) está diretamente acoplado ao aparelho de manobra (24).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por: o sensor (70) estar configurado para detectar a característica física da coluna de tubos que, ao se deslocar, passa pelo sensor (70) e gera o sinal indicativo da característica física durante o estabelecimento da junta rosqueada entre os segmentos de tubos (44, 46) da coluna de tubos.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender: segundo sensor (72) configurado para detectar uma segunda característica física da coluna de tubos que, ao se deslocar, passa pelo segundo sensor (72) e gera um segundo sinal que indica a segunda característica física.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por: o segundo sensor (72) estar posicionado verticalmente abaixo do pescoço (54) relativamente ao piso de perfuração (26), este segundo sensor (72) que está acoplado diretamente ao aparelho de manobra (24), em que o segundo sensor (72) é configurado para detectar a segunda característica física da coluna de tubos se movendo pelo segundo sensor (72) e gerar o segundo sinal indicativo da segunda característica física durante a ruptura seletiva da junta rosqueada entre os segmentos de tubos (44, 46) da coluna de tubos.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o sensor (70) compreender câmera, laser, transdutor, sensor de características elétricas, sensor de características magnéticas, sensor químico ou sensor de detecção metalúrgica.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de processamento (74) compreender: entrada configurada para receber o sinal indicativo da característica física como indicativa de movimento de um segmento (44); e processador (80) configurado para: processar o sinal indicativo da característica física como indicativa de movimento a fim de gerar o sinal processado; e gerar saída como os dados de saída.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por: o processador (80) ser configurado para determinar uma estimativa inicial da localização do desvio do segmento da coluna de tubos com base na saída do dispositivo.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por: o processador (80) ser configurado para receber um segundo sinal indicativo da detecção da localização do desvio, em que o processador (80) está configurado para processar o segundo sinal para gerar um segundo sinal processado usado para confirmar a detecção da localização do desvio.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por: o processador (80) ser configurado para gerar um valor vetorial compreendendo a informação de posição e a informação de tempo.

14. Aparelho (22), utilizando o sistema de reconhecimento de junta conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender: uma plataforma configurada para ser movida em relação a um piso de perfuração (26); um pescoço (54) como uma parte do aparelho de manobra (24) e configurado para ser acoplado à plataforma, em que o pescoço (54) é configurado para ser movido relativamente à plataforma e ao piso da perfuração (26), no qual o pescoço (54) é configurado para conectar ou desconectar um segmento (44) de uma coluna de tubos; e o dispositivo de processamento (74) como um sistema de controle configurado para gerar dados de saída a fim de posicionar automaticamente o pescoço (54) do aparelho de manobra (24) na posição do desvio da coluna de tubos para facilitar uma operação de manobra da coluna de tubos que compreende o segmento (44).

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por: o sistema de controle (74) ser configurado para gerar uma segunda indicação a fim de fazer com que o pescoço (54), na posição do desvio da coluna de tubos, inicie uma conexão ou uma desconexão do segmento (440 como parte da operação de manobra.