BR112019018449B1 - Sistema de comunicação e método de comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um poço e uma localização na superfície - Google Patents

Abstract

Uma modalidade de um sistema de comunicação para comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um furo e uma localização de superfície inclui pelo menos um primeiro componente de fundo do poço da tubulação com fio e um segundo componente de fundo do poço de tubulação com fio na coluna de tubulação com fios, um acoplador configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço da tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço da tubulação com fio e um conjunto de transmissão sem fio em pelo menos um do primeiro componente de fundo de poço da tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço da tubulação com fios. O conjunto de transmissão sem fio está configurado para transmitir sem fio um sinal de transmissão sem fio a uma antena receptora e a antena receptora está disposta na localização da superfície e configurada para receber o sinal de transmissão sem fios.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido US 15/450722, depositado em 6 de março de 2017, que é incorporado neste documento por referência na sua totalidade.

FUNDAMENTOS

[002] Durante as operações de perfuração e completação subterrânea vários sinais de potência e/ou comunicação podem ser transmitidos através de segmentos de tubulação ou outros componentes do fundo do poço, por exemplo, através de uma configuração de “tubulação com fio”. Tais configurações incluem condutores elétricos, ópticos ou outros que se estendem ao longo do comprimento de segmentos de tubulação selecionados. Os condutores são operacionalmente conectados entre segmentos de tubulação por uma variedade de configurações de acoplamento e são tipicamente conectados a um sistema de superfície usando uma sub comunicação de superfície ou outra interface na tubulação mais superior com uma conexão de cabo ao sistema de superfície.

[003] Em várias situações, os segmentos de tubulação e os componentes do fundo do poço são desconectados do sistema de superfície e não conseguem se comunicar com os componentes do fundo do poço. Tais situações incluem, por exemplo, a conexão de um novo segmento de tubulação e o desengate ou a remoção de uma coluna de fundo de poço.

[004] Por exemplo, as conexões de tubulação normalmente demoram alguns minutos para funcionar, período durante o qual nenhuma informação é recebida da instrumentação do fundo do poço. Uma viagem de ida e volta de 5.000 metros (por exemplo, mudança de conjunto de perfuração) pode envolver mais de 300 conexões, durante a qual há um risco maior de influxos de fluido de formação não detectados, eventos de tubulação presa e outras alterações no furo. As conexões de tubulação também representam uma quantidade significativa de tempo de inatividade, durante o qual nenhum dado é recebido dos instrumentos do fundo do poço e uma oportunidade de otimização.

SUMÁRIO

[005] Uma modalidade de um sistema de comunicação para comunicar entre uma coluna de tubulação com fio em um furo e uma localização de superfície inclui pelo menos um primeiro componente de fundo do poço da tubulação com fio e um segundo componente de fundo do poço de tubulação com fio na coluna de tubulação com fios, acoplador configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço da tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço da tubulação com fio e um conjunto de transmissão sem fio em pelo menos um do primeiro componente de fundo de poço da tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço da tubulação com fios. O conjunto de transmissão sem fio está configurado para transmitir sem fio um sinal de transmissão sem fio a uma antena receptora e a antena receptora está disposta na localização da superfície e configurada para receber o sinal de transmissão sem fios.

[006] Uma modalidade de um método de comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um furo e uma localização de superfície inclui a descartar a coluna de tubulação com fio em um furo em uma formação de terra e ligar a coluna de tubulação com fio ao equipamento de superfície. A coluna de tubulação com fio inclui, pelo menos, um primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e um segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio e um acoplador configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fios. O método também inclui a transmissão de um sinal de transmissão sem fio de um conjunto de transmissão sem fio em pelo menos um do primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio, o sinal de transmissão sem fio transmitido a uma antena receptora disposta no local de superfície.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] As descrições a seguir não devem ser consideradas como limitantes em nenhuma circunstância. . Em referência aos desenhos anexos, elementos semelhantes são enumerados de forma semelhante:

[008] FIG. 1 representa uma modalidade de um sistema de perfuração, medição e/ou produção de hidrocarbonetos;

[009] FIG. 2 representa uma modalidade de um componente de fundo de poço de um sistema de fundo de poço;

[0010] FIG. 3 representa uma modalidade de um conjunto de comunicação;

[0011] FIG. 4 representa uma modalidade de um quadro eletrônico que aloja vários componentes eletrônicos;

[0012] FIG. 5 representa um exemplo do quadro da FIG. 4 e componentes eletrônicos para comunicação durante os períodos de ligação física e/ou elétrica e desligamento de uma coluna de furo do equipamento de superfície;

[0013] FIG. 6 ilustra um fluxograma que provê uma modalidade de um método para realizar aspectos de uma operação de fundo do poço ou da indústria de energia;

[0014] FIG. 7 ilustra um exemplo de um dispositivo de comunicação que inclui circuitos tanto para comunicação de curto alcance quanto comunicação de longo alcance de acordo com modalidades aqui descritas;

[0015] FIG. 8 ilustra um exemplo de um dispositivo de comunicação que inclui circuitos tanto para a comunicação de curto alcance e quanto para a comunicação de longo alcance de acordo com modalidades aqui descritas;

[0016] FIG. 9 ilustra um exemplo de um dispositivo de comunicação que inclui circuitos tanto para comunicação de curto alcance quanto para comunicação de longo alcance de acordo com modalidades aqui descritas;

[0017] FIG. 10 ilustra um exemplo de um dispositivo de comunicação que inclui circuitos tanto para comunicação de curto alcance quanto para comunicação de longo alcance de acordo com modalidades aqui descritas; e

[0018] FIG. 11 ilustra um fluxograma que provê um exemplo de um método de comunicação entre um dispositivo de fundo de poço e um dispositivo de superfície durante um período em que uma coluna de furo é desconectada física e/ou eletricamente do equipamento de superfície.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Referindo-se à FIG. 1, é mostrada uma modalidade de um sistema de perfuração, medição e/ou produção de hidrocarboneto 10. Uma coluna de furo 14 está disposta em um furo 12, que penetra pelo menos uma formação de terra 16. Embora o furo 12 seja mostrado na FIG. 1 para ser de diâmetro constante, o furo não é tão limitado. Por exemplo, o furo 12 pode ser de diâmetro e/ou direção variável (por exemplo, azimute e inclinação). Uma coluna de furo 14 é feita, por exemplo, de uma tubulação, múltiplas seções de tubulação ou tubagem enrolada. A coluna de furo inclui um ou mais componentes do fundo do poço, tais como dispositivos de detecção ou medição, dispositivos de comunicação, dispositivos de perfuração, dispositivos de direção ou controle direcional e outros. Um ou mais componentes do fundo do poço podem ser dispostos ou constituir uma composição de fundo (BHA) 18.

[0020] Vários componentes para perfuração, medição e outras funções são dispostos no fundo do poço por um transportador, tal como um conjunto de perfuração, coluna 14 e ferramentas de fundo de poço, mas não são tão limitadas, e podem ser descartadas com qualquer transportador adequado. Um "transportador" como descrito neste documento significa qualquer dispositivo, componente do dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro que possa ser utilizado para transmitir, alojar, suportar ou, de outra forma, facilitar a utilização de outro dispositivo, componente do dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro. Exemplos de transportadores não limitantes incluem colunas de perfuração do tipo de tubo em espiral, do tipo de tubo articulado e qualquer combinação ou porção destes. Outros exemplos de transportadores incluem tubulação de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas de arame, drop shots, subs de fundo de poço, conjuntos de orifícios inferiores e colunas de perfuração.

[0021] Em uma modalidade, a coluna de furo 14 é configurada como uma coluna de perfuração que liga um conjunto de perfuração ao equipamento de superfície. O conjunto de perfuração inclui uma broca de perfuração 20 que é fixada à extremidade inferior da coluna de perfuração e está configurada para ser transportada para o furo 12 a partir de uma sonda de perfuração na superfície. Na modalidade mostrada na FIG. 1, o conjunto de perfuração e a broca de perfuração 20 são girados por uma unidade superior 22 montada em uma torre 24. O conjunto de perfuração pode ser girado por outros meios, como uma mesa rotativa na sonda de perfuração ou um motor de fundo de poço, como um motor de deslocamento positivo (por exemplo, um motor de lama) ou um motor de turbina.

[0022] Várias ferramentas de medição também podem ser incorporadas ao sistema 10 para afetar os regimes de medição, tais como aplicações de perfilagem durante a perfuração (LWD) ou medição durante a perfuração (MWD). Ferramentas de medição e/ou outras ferramentas podem ser colocadas ou localizadas em quaisquer locais selecionados ao longo da coluna de furo 14, tal como em um BHA ou em outros locais ao longo da coluna. Por exemplo, a coluna de perfuração e/ou BHA 18 inclui uma ferramenta de fundo de poço 26 configurada como uma ferramenta de medição de fundo de poço. Neste exemplo, a ferramenta de fundo de poço 26 inclui um dispositivo de detecção 28 ligado a uma fonte de energia 30, tal como uma bateria ou um alternador. Dispositivos exemplares incluem dispositivos de avaliação de formação como ferramentas de nêutrons pulsados, ferramentas de medição de raios gama, ferramentas de nêutrons, ferramentas de resistividade, ferramentas acústicas, ferramentas de ressonância magnética nuclear, ferramentas de medição de densidade, ferramentas de aquisição de dados sísmicos, ferramentas de impedância acústica ferramentas de amostragem e análise, ferramentas de extração e/ou qualquer outro tipo de sensor ou dispositivo capaz de fornecer informações sobre propriedades do furo, componentes do fundo do poço e/ou formação da terra, tais como sensores de pressão, magnetômetros, acelerômetros, sensores de temperatura, sensores de flexão e sensores de avaliação de cimento.

[0023] O BHA 18, ferramenta 26 e/ou outros componentes da coluna 14 incluem ou estão conectados a meios para comunicar sinais a receptores como um usuário e/ou um processador localizado em um local de superfície ou disposto no fundo do poço. Por exemplo, o conjunto de perfuração incluindo a broca 20 e/ou ferramenta 26 é conectado em comunicação com uma unidade de processamento de superfície 32 ou outro processador, como uma unidade de controle de superfície ou uma unidade remota como um centro de dados. A unidade de processamento de superfície 32 é configurada para receber, armazenar e/ou transmitir dados e sinais e inclui componentes de processamento configurados para analisar dados e/ou controlar parâmetros operacionais. Em uma modalidade , a unidade de processamento de superfície 32 é configurada para controlar o conjunto de perfuração e receber dados da ferramenta 26 e de quaisquer outros sensores de fundo de poço e/ou de superfície. Parâmetros operacionais podem ser controlados ou ajustados automaticamente pela unidade de processamento de superfície 32 em resposta aos dados do sensor ou controlados por um perfurador humano ou dispositivo de processamento remoto. A unidade de processamento de superfície 32 inclui qualquer número de componentes adequados, tais como processadores, memória, dispositivos de comunicação e fontes de energia. Por exemplo, a unidade de processamento de superfície 32 pode incluir um processador 34 (por exemplo, um microprocessador) e um software de armazenamento 38 de memória 36. Além disso, ou como uma alternativa aos processadores de superfície, a capacidade de processamento pode estar localizada no fundo do poço, por exemplo, como eletrônicos de fundo de poço, que podem executar todas ou algumas das funções descritas em conjunto com a unidade de processamento de superfície 32.

[0024] Sinais e dados podem ser transmitidos através de qualquer dispositivo ou sistema de transmissão adequado, tais como várias configurações sem fio, como descrito a seguir e comunicações com fio. As técnicas usadas para transmitir sinais e dados incluem conexões com fio, elétricas e/ou de fibra óptica, pulso de lama, telemetria eletromagnética e acústica.

[0025] A unidade de processamento de superfície 32 e outros dispositivos de comunicação formam um sistema ou rede de comunicação que permite a comunicação entre os componentes do fundo do poço e a superfície durante a operação da coluna de perfuração e durante os momentos em que a coluna de perfuração é física e/ou eletricamente desligada da superfície. Na modalidade da FIG. 1, o sistema de comunicação é incorporado em um sistema de tubulação com fio e pode ser referido como uma rede de tubulação com fio (WPN).

[0026] O sistema de comunicação inclui um condutor ou conjunto de condutores, tal como um cabo 40 para transmissão de energia e/ou comunicações para e da superfície. Um conjunto de comunicação é disposto na extremidade de cada componente de fundo de poço de tubulação com fio, por exemplo, cada ferramenta e/ou segmento da tubulação. Em uma modalidade, o conjunto de comunicação está disposto na extremidade superior de cada componente de fundo de poço.

[0027] Em uma modalidade, cada conjunto de comunicação inclui um acoplador 42 que fornece uma conexão elétrica entre componentes adjacentes e permite a transmissão de comunicações entre componentes e entre o respectivo componente do conjunto e a unidade de processamento de superfície 32. Uma “comunicação” é amplamente definida aqui como qualquer informação ou energia elétrica transmitida entre os componentes, como dados, comandos, instruções e/ou energia elétrica. A conexão elétrica pode ser uma conexão com ou sem fio configurada para transmitir comunicações dentro de um intervalo relativamente curto, o que é suficiente para permitir a comunicação entre componentes adjacentes. Os sinais de comunicação configurados para serem transmitidos dentro desta faixa (por exemplo, através do acoplador 42) são referidos como comunicações de curto alcance. O acoplador 42, em um exemplo, é um anel de acoplamento indutivo ou outro dispositivo de transmissão configurado para transmitir comunicações de curto alcance. Em outro exemplo, o acoplador 42 é uma antena transmissora/receptora sem fio configurada para transmitir sinais de curto alcance.

[0028] Em algumas situações, a coluna de perfuração (ou outra coluna de furos) é desconectada do equipamento de superfície, por exemplo, desconectada de um sub de comunicação de superfície 45 e/ou do top drive 22. Esta desconexão pode ocorrer durante, por exemplo, a conexão de segmentos ou componentes adicionais da tubulação à coluna de perfuração e desengate (ou seja, a remoção da coluna de perfuração de um furo ou a colocação da coluna de perfuração em um furo). Quando o top drive e/ou outro equipamento de superfície é desconectado da coluna de perfuração, há um risco maior de eventos de tubulação emperrada e complexidade em lidar com eventos de controle de poços devido à interrupção do fluxo do fluido de perfuração e à resultante redução na pressão do fundo do poço. Eventos, tais como tubulação emperrados ou influxo de fluidos (controle de poço) não podem ser detectados usando tubulação convencional com fio ou outras comunicações, pois a coluna de perfuração é física e eletricamente desconectada do equipamento de superfície e processadores (por exemplo, do sub de comunicação de superfície 45 e/ou unidade de processamento de superfície 32). Consequentemente, nenhum dado é recebido da instrumentação no fundo do poço e não há monitoramento em tempo real de, por exemplo, efeitos esfregão/aumento e nenhuma indicação de como a formação está reagindo a mudanças na pressão causada pelo movimento da tubulação.

[0029] O sistema de comunicação aborda os desafios anteriores e inclui (além do acoplador 42 e/ou outros dispositivos de comunicação convencionais), um conjunto de transmissão sem fio 44 em pelo menos um componente de fundo de poço de tubulação com fio. O conjunto de transmissão sem fio inclui um transmissor sem fio. O transmissor sem fio pode ser configurado para transmitir e receber comunicações sem fio de um transmissor sem fio disposto na superfície. Por exemplo, cada transmissor sem fio inclui um modem sem fio disposto em cada componente. O modem pode ser alimentado por uma bateria no respectivo componente ou por uma fonte de energia (por exemplo, a fonte de energia 30) localizada em um BHA, ferramenta de fundo de poço ou dispositivo de interface.

[0030] Cada conjunto de transmissão é configurado para comunicar com um ou mais transmissores/receptores de superfície, que são capazes de receber comunicações através de um sinal de transmissão sem fio (por exemplo, Wi-Fi ou sinal de radiofrequência (RF)) do transmissor sem fio em um conjunto de transmissão sem fio 44, quando o componente de fundo de poço associado com o conjunto de transmissão sem fio estiver na posição mais alta e/ou quando a coluna de perfuração estiver física e eletricamente desconectada do equipamento de superfície (por exemplo, do sub de comunicação de superfície 45 ou do top driver 22 ou da unidade de processamento de superfície 32). Por exemplo, como mostrado na FIG. 1, um ou mais transmissores/receptores sem fio 46 (por exemplo, modems sem fio) são posicionados em locais adequados na sonda de perfuração, tal como em uma área segura perto de uma mesa rotativa ou piso sig, no top drive ou próximo dele e/ou na torre 24. Em uma modalidade, uma antena, tal como um cabo 47 com ondas coaxiais ou com fugas, é ligado à torre.

[0031] Os termos “superior”, “inferior” e “mais superior”, como aqui utilizados se referem às posições relativas ao longo de um furo e/ou de uma coluna de furos. Por exemplo, um local superior se refere a um local mais próximo da superfície (por exemplo, um local onde a coluna de furos se conecta a um equipamento de superfície ou outro equipamento) que outro local medido a partir da superfície ao longo de um eixo ou caminho longitudinal do furo e/ou coluna. Do mesmo modo, uma localização mais baixa se refere a uma localização que está mais longe da superfície que outra localização medida ao longo do eixo do furo e/ou coluna. Um componente mais superior é um componente que está mais próximo da superfície como medido ao longo do eixo e/ou está fisicamente conectado à superfície durante uma operação. Nota-se que estes termos podem não corresponder à profundidade vertical de uma formação. Por exemplo, em uma seção de furo horizontal ou desviada, um componente superior está mais próximo da superfície que um componente inferior; no entanto, a profundidade vertical do componente superior pode ser igual ou maior que a profundidade vertical do componente inferior.

[0032] O conjunto de transmissão sem fio 44 é configurado para transmitir sinais de comunicação com um alcance maior que a comunicação de curto alcance discutida anteriormente. O sinal de transmissão sem fio (por exemplo, sinal de RF) tem um alcance que é grande o suficiente para ser transmitido pelo menos do componente mais alto para um receptor de superfície, tal como um transmissor/receptor sem fio 46 ou o cabo 47. Os sinais de comunicação configurados para serem transmitidos dentro desta faixa (por exemplo, através do conjunto de transmissão sem fio 44) são referidos como comunicações de longo alcance.

[0033] O conjunto de transmissão sem fio 44 é ou inclui um dispositivo de conversão que converte um sinal de transmissão recebido de um componente de fundo de poço adjacente para um sinal de longo alcance. Por exemplo, um componente eletrônico (por exemplo, placa de circuito impresso) atua como um dispositivo de conversão recebendo o sinal de transmissão (que pode ser recebido como um sinal de curto alcance do componente adjacente) e gera um sinal de longo alcance, por exemplo, desmodulando o sinal recebido e remodulando o sinal para que o sinal seja configurado para transmissão de longo alcance. Em uma modalidade, o sinal de longo alcance tem uma frequência que é maior que a frequência do sinal de curto alcance.

[0034] Comunicações de longo alcance podem ser executadas quando uma coluna de furo é conectada a um equipamento de superfície, como um acionamento superior, e existe, por exemplo, um caminho de fluido contínuo da superfície até a coluna de furo. Além disso, as comunicações de longo alcance podem ser realizadas quando a coluna de furo 14 é desconectada da superfície (por exemplo, o caminho do fluxo de fluido através do top drive é interrompido e a transmissão de curto alcance é interrompida na conexão mais superior, o sub de comunicação de superfície é interrompido e/ou a comunicação para o sub de comunicação de superfície é interrompido).

[0035] O sistema de comunicação pode ser configurado como parte de uma variedade de modalidades diferentes. Por exemplo, em vez de ou além dos conjuntos de transmissão sem fio 44 serem dispostos em cada componente de fundo de poço, um conjunto de transmissão sem fio pode ser configurado como uma tampa de comunicação a ser colocada dentro/ou próximo do acoplador mais superior 42 para converter um sinal de comunicação a um sinal de transmissão sem fio.

[0036] Em uma modalidade, os conjuntos de transmissão sem fio 44 incluem baterias respectivas ou estão ligados a baterias em outras localizações de fundo de poço, de modo que os conjuntos de transmissão sem fio e ferramentas de fundo de poço estejam sempre ligados, isto é, possam ser alimentados e operados quando a coluna de perfuração está desconectada. Em uma modalidade, o sinal de transmissão sem fio é um conjunto de transmissão sem fio bidirecional.

[0037] Em uma modalidade, a coluna 14 é uma coluna de tubulação com fio que inclui, pelo menos, uma pluralidade de tubulações de perfuração com fio ou segmentos de tubulação de perfuração com fios, um sub de interface de fundo de poço e um BHA. Os componentes de fundo de poço nesta modalidade que estão localizados acima do sub da interface de fundo de poço são referidos como componentes de fundo de poço de tubulação com fios.

[0038] Nota-se que, embora os componentes do fundo do poço sejam discutidos em várias modalidades como componentes de tubulação com fios, eles não são tão limitados, uma vez que as modalidades também podem se aplicar a quaisquer tipos adequados de componentes do fundo do poço.

[0039] O sistema de comunicação também inclui um dispositivo de processamento de fundo de poço configurado para controlar aspectos de comunicação entre os componentes do fundo do poço e a superfície. O dispositivo de processamento de fundo de poço pode ser incorporado em um sub ou componente de eletrônico de fundo de poço, tal como um componente de fundo de poço de tubulação com fio, ou incorporado em componentes de fundo de poço, tal como uma ferramenta de fundo de poço ou BHA. Por exemplo, o dispositivo de processamento de fundo de poço é incorporado em um sub de interface de fundo de poço (DIS) 48 disposto adjacente a BHA ou tubo mais inferior nos componentes de fundo do poço da tubulação com fio. O DIS 48 (ou outro dispositivo de processamento adequado) desempenha várias funções, como receber e transmitir dados e comunicações, transmitir instruções para conjuntos de comunicação sem fio e ativar conjuntos de transmissão sem fio para alternar entre comunicações com e sem fio ou comunicações de curto e longo alcance.

[0040] Em uma modalidade, o acoplador 42 e/ou conjuntos de transmissão sem fio 44 são dispostos ou ligados a um conjunto de acoplamento de, pelo menos, um componente de fundo do poço de tubulação com fios. FIG. 2 ilustra um exemplo de um componente de fundo de poço e um conjunto de acoplamento. Neste exemplo, o componente de fundo de poço é um segmento de tubulação 50, mas não é tão limitado e pode ser qualquer componente de fundo de poço, tal como uma ferramenta de perfilagem ou BHA.

[0041] O segmento de tubulação 50 tem uma primeira extremidade 52 e uma segunda extremidade 54 e um orifício interno ou outro conduíte 56 que se prolonga ao longo do comprimento do segmento 50 para permitir que a lama de perfuração ou outros fluidos fluam através dela. Em uma modalidade, a primeira extremidade 52 é uma extremidade superior (isto é, mais próxima da superfície ao longo de um caminho da perfuração) e a segunda extremidade é uma extremidade inferior. Um acoplador 42 e um conjunto de transmissão sem fio 44 estão dispostos na extremidade superior ou perto dela. Um conduíte de comunicação 58 está localizado dentro do segmento 50 para fornecer proteção para condutores elétricos, ópticos ou outros a serem dispostos ao longo do segmento 50. O segmento 50 inclui um conjunto de acoplamento tendo pelo menos um de um primeiro acoplamento 60 e um segundo acoplamento 62. O primeiro acoplamento 60 inclui uma porção de acoplamento fêmea 64 que tem uma seção roscada interior e é aqui referida como uma “caixa”. O segundo acoplamento 62 inclui uma porção de acoplamento macho 65 que tem uma seção roscada exterior e é aqui referida como um “pino”.

[0042] FIG. 3 mostra uma modalidade de uma porção do sistema de comunicação, que inclui um conjunto de transmissão sem fio ligado ao primeiro acoplamento 60 em um exterior e/ou interior da caixa.

[0043] O conjunto de transmissão sem fio 44 pode estar localizado no acoplamento 60 ou em outra localização adequada no segmento de tubulação 50 ou outro componente de fundo do poço de tubulação com fio. Por exemplo, o conjunto de transmissão sem fio 44 inclui um transmissor/receptor sem fio 68 (por exemplo, RF) que possui componentes eletrônicos adequados e uma antena de longo alcance 69. O conjunto de transmissão sem fio 44 pode ser automaticamente ativado para converter um sinal de transmissão recebido com base no componente de fundo do poço da tubulação com fio sendo o componente mais superior e automaticamente desativado com base no componente de fundo de poço não sendo mais o componente mais superior.

[0044] O transmissor/receptor sem fio 68 e/ou a antena 69 podem estar localizados no acoplamento 60, por exemplo, no ombro do segmento da tubulação 50 dentro do acoplamento 60. Por exemplo, a antena 69 pode estar localizada em um anel não condutor nas ranhuras circunferenciais e axiais 66 ou em uma combinação do mesmo. Em outro exemplo, o transmissor/receptor 68 e/ou a antena 69 está em outra localização no segmento da tubulação ou dentro dele 50 (por exemplo, em uma bolsa na superfície externa da junta de tubulação para comunicar com a rede sem fio sem quebrar a ligação).

[0045] Em várias modalidades, o acoplador e o conjunto de transmissão sem fio 44 têm antenas separadas (isto é, uma antena de curto alcance e uma antena de longo alcance). No entanto, em algumas modalidades, o conjunto de transmissão sem fio 44 e o acoplador incluem os respectivos componentes eletrônicos conectados a uma única antena.

[0046] Em um exemplo, o transmissor/receptor sem fio 68 (por exemplo, RF) está disposto em um recesso ou ranhura 70 na face da caixa ou próximo a ela. Um exemplo do transmissor/receptor sem fio 68 é uma antena transmissora/receptora de 5,8 GHz montada na parede da caixa de conexão, com um alcance de cerca de 100 metros, alimentada por uma bateria (por exemplo, uma bateria de 5 volts). Um exemplo de um receptor transmissor de pastilha de tamanho adequado é de cerca de 40 mm x 20 mm por 5 mm. Em outro exemplo, uma antena 72 de longo alcance está disposta em uma ou mais ranhuras 66 na caixa. Nota-se que estes exemplos são fornecidos para fins ilustrativos, uma vez que a localização e configuração dos componentes e dispositivos de comunicação não estão limitados aos exemplos e modalidades aqui descritas.

[0047] O acoplador 42 não está limitado a um acoplador indutivo. Por exemplo, o acoplador 42 pode ser uma antena de radiofrequência (RF), que é distinta de um acoplador indutivo. A antena de radiofrequência pode ser capaz de comunicações de campo próximo ou de comunicações de campo próximo e de campo distante. Assim, o sistema de comunicação e/ou acoplador pode incluir uma antena de radiofrequência configurada para comunicação de campo próximo (curto alcance) em combinação com uma antena transmissora/receptora de longo alcance sem fio para comunicação de campo distante (longo alcance). Alternativamente, a antena de radiofrequência pode ser usada para comunicações de curto e longo alcance.

[0048] O conjunto de comunicação em cada local pode estar operativamente conectado a acopladores adjacentes e conjuntos de transmissão sem fio e/ou equipamento de superfície por meio de um condutor ou conjunto de condutores, tal como uma porção do cabo 40. Em uma modalidade, o sistema de comunicação inclui uma ou mais configurações de barramento que incluem um ou mais condutores de comunicação e hardware associado para transmitir energia, sinais e/ou dados entre conjuntos de comunicação (por exemplo, acoplador 42 e conjuntos de transmissão sem fio 44) e/ou equipamento de superfície. Por exemplo, um ou mais dos componentes de fundo do poço da tubulação com fio incluem um barramento de instrumento conectado a conjuntos de comunicação em cada extremidade de um componente de fundo de poço. Cada barramento de instrumento ou outra configuração de barramento adequada pode ser configurada para calcular ou receber orçamentos de ligação para comunicação sem fio usando sinais de curto alcance (por exemplo, frequência ou largura de banda relativamente baixa) ou de longo alcance (por exemplo, frequência ou largura de banda relativamente alta) para garantir energia suficiente e/ou uma força de sinal de comunicação suficiente está disponível para transmissão.

[0049] FIG. 4 representa uma modalidade do acoplador e do conjunto de transmissão sem fio configurado para ser disposto em um quadro removível 74 que está configurado para ser inserido ou de outro modo disposto em um conjunto de acoplamento e limitado pelo conjunto de acoplamento quando os componentes adjacentes do fundo do poço estão ligados. O quadro 74 pode ser pré-vedado para fornecer proteção dos fluidos de fundo de poço.

[0050] Em uma modalidade, o sistema de comunicação inclui um repetidor (por exemplo, um repetidor 49 mostrado na FIG. 1), que pode incluir componentes eletrônicos para várias funções. Uma função do repetidor pode ser a amplificação do sinal de transmissão a caminho de um componente de fundo do tubo com fio para outro componente de fundo do tubo com fios, passando pelo menos em um acoplador. O repetidor também pode ser fornecido para modular um sinal, filtrar um sinal, truncar um sinal, limitar um sinal e/ou realizar outras modificações de sinal eletrônico. Em algumas modalidade, o repetidor pode estar localizado no quadro removível 74.

[0051] O quadro 74 pode ser cilíndrico e/ou de outra forma modelado e dimensionado para caber dentro de um espaço formado entre o pino e a caixa quando conectado. O quadro 74 é mecanicamente distinto e separado do conjunto de acoplamento e dos componentes do fundo do poço da tubulação com fio e está configurado para ser fixo pelo menos axialmente com base no encapsulamento do quadro pelo conjunto de acoplamento e/ou pelos componentes do fundo do poço. Assim, o quadro não precisa ser diretamente vedado ou aderido à conexão/componentes, mas pode contar com o engate de vedação já existente entre os componentes (por exemplo, a conexão pino-caixa).

[0052] O quadro 74 inclui componentes eletrônicos configurados para facilitar a telemetria de tubulação com fio ou outras comunicações e também facilitam as comunicações sem fio como aqui descrito. Componentes eletrônicos exemplares incluem eletrônicos repetidores e acoplador de um sistema de transmissão de sinal configurado para transmitir energia e/ou comunicações entre componentes de fundo de poço e dispositivos eletrônicos de transmissão sem fios, tais como antena, modem sem fio ou transmissor/receptor de rede sem fio (por exemplo, W-Fi). Por exemplo, o quadro 74 inclui recessos, câmaras ou outras estruturas de retenção para alojar componentes de comunicação com e sem fio e pode também alojar componentes de fornecimento de energia (por exemplo, baterias)

[0053] O quadro 74 pode definir um conduíte de fluido, tal como um furo interno ou central, que provê uma ligação de fluido entre os furos dos componentes do fundo do poço. Em uma modalidade, o quadro 74 inclui uma superfície externa (por exemplo, uma superfície cilíndrica) que é configurada para encaixar dentro de uma região de recesso 76 da caixa.

[0054] Em uma modalidade, o quadro 74 inclui duas ou mais partes ou elementos do quadro feitos de um material de alta resistência (por exemplo, liga de aço ou superliga ou plástico, tais como polímeros termoplásticos orgânicos PEEK), ou seja, um material que pode suportar temperatura, pressão, fluido e condições operacionais experimentadas no fundo do poço. Os elementos do quadro são unidos para formar um alojamento que encapsula os componentes eletrônicos e isola os componentes eletrônicos dos fluidos do furo e outras condições ambientais. Os elementos do quadro podem ser mecanicamente unidos por uma junção mecânica permanente, tal como uma solda ou um adesivo ou parafusamento juntos. Exemplos de métodos de soldagem incluem soldagem a laser ou com feixe de elétrons.

[0055] FIG. 5 ilustra um exemplo do quadro 74 incluindo várias estruturas de retenção para acomodar vários componentes eletrônicos. Estruturas de retenção exemplares incluem recessos ou bolsas para acomodar componentes eletrônicos, tais como baterias, componentes do repetidor e componentes do conjunto de transmissão sem fio, interfaces e chips de processamento. Por exemplo, o quadro 74 inclui recessos 75 para alojar o transmissor/receptor sem fio 68, o componente eletrônico repetidor 78 e as baterias 80, e um acoplador 42. O quadro 74 também pode incluir canais 82 para acomodar componentes alongados, tais como conectores, cabos, fios, conduítes de fluido e fibras ópticas (por exemplo, para transmissão de sinal direto/passivo e/ou transmissão de sinal ativo).

[0056] Nota-se que os exemplos anteriores são fornecidos para fins ilustrativos, uma vez que o tamanho, tipo e localização do acoplador e transmissor/receptor não estão limitados às modalidades e exemplos aqui discutidos. Também se nota que o transmissor/receptor sem fios, antena ou outro conjunto de transmissão sem fio adequado pode ser montado na arquitetura de tubulação com fio existente e componentes de fundo do poço da tubulação com fio existente.

[0057] FIG. 6 ilustra um método 90 de realizar aspectos de uma indústria de energia ou operação de fundo de poço. O método 90 é discutido como segue em conjunto com o sistema 10 e o sistema de comunicação da FIG. 1, mas não é tão limitado e pode ser usado em conjunto com qualquer combinação de dispositivos de comunicação configurados para converter e, sem fio, transmitir comunicações entre componentes do fundo do poço e dispositivos de superfície. O método 90 inclui um ou mais estágios 91 a 95. Em uma modalidade, o método 90 inclui a execução de todos os estágios 91 a 95 na ordem descrita. Contudo, podem ser omitidos determinados estágios, estágios podem ser adicionados ou a ordem das fases pode ser alterada.

[0058] No primeiro estágio 91 uma operação da indústria de energia ou de fundo de poço, tal como uma operação de perfuração, é realizada. Operações exemplares incluem operações de perfuração, operações LWD, operações de cabo de aço, operações de completação, operações de estimulação e outras. Em uma modalidade, a operação da indústria de energia é uma operação de perfuração que inclui a implementação de uma coluna de furos, tal como uma coluna de perfuração no furo. A lama de perfuração e/ou outros fluidos são circulados através do furo 12 utilizando uma ou mais bombas. Antes e/ou durante a operação, vários parâmetros operacionais são selecionados, tais como o caminho do furo, velocidade de bombeamento, parâmetros de peso no pedaço (WOB), RPM e tempo.

[0059] No segundo estágio 92, durante a operação, as comunicações são transmitidas através da coluna de perfuração através de um sistema de comunicação primário, tal como um sistema de tubulação com fio. Em uma modalidade, as comunicações da BHA 18 são transmitidas através de acoplador sucessivo 42 através de sinais de transmissão de curto alcance e através de uma ligação com cabo na superfície para a unidade de processamento de superfície 32. Por exemplo, os sinais de transmissão durante a operação são transmitidos através da coluna de perfuração de tubulação com fio através do cabo 40 através de um protocolo de comunicação apropriado.

[0060] As comunicações são transmitidas através do acoplador ou outro dispositivo de comunicação principal através de transmissões de curto alcance entre componentes. Como aqui descrito, uma “transmissão de curto alcance” se refere à transmissão de um sinal de um transmissor para um receptor a uma distância que é mais curta que a distância entre um conjunto de transmissão sem fio mais superior 44 e um receptor sem fio de superfície. As transmissões de curto alcance incluem, por exemplo, transmissões através de conexões elétricas físicas entre componentes, conexões indutivas e/ou conexões capacitivas e acoplamento de ressonância magnética e conexões sem fio de curto alcance ou de micro alcance.

[0061] No terceiro estágio 93, a coluna de perfuração é desconectada do equipamento de superfície para, por exemplo, adicionar um segmento de tubulação ou desacoplar a coluna de perfuração do furo. Um dispositivo de processamento de fundo de poço, tal como o DIS 48, detecta que a coluna de perfuração está desconectada e transmite um sinal de ativação ao conjunto de transmissão sem fio mais superior 44. O sinal de ativação é sucessivamente transmitido para cada componente de fundo de poço através de uma transmissão de curto alcance até que o sinal de ativação chegue ao conjunto de transmissão sem fio mais superior 44. O conjunto de transmissão sem fio mais superior pode ser alimentado por uma bateria no conjunto ou por outra fonte de energia no fundo do poço.

[0062] Em uma modalidade, um mecanismo ou sistema de detecção é incluído para detectar quando um componente de fundo de poço é o componente mais superior e/ou identificar qual dos componentes do fundo do poço é o componente mais superior. O mecanismo de detecção pode assumir várias formas, como comunicações entre o DIS 48 e componentes individuais que especificam a localização de cada componente.

[0063] O mecanismo de detecção pode ser qualquer dispositivo ou sistema que permite detectar quando um componente é o componente mais superior e subsequente mudança de comunicação de curto alcance para comunicação de longo alcance. Exemplos de tal mecanismo incluem dispositivos de detecção para medir parâmetros de linha de propagação, tal como reflexão (por exemplo, o tempo de viagem de um sinal transmitido através da tubulação com fio a um componente de fundo de poço) e/ou impedância para determinar quando um componente foi desconectado comunicativamente. Outros exemplos incluem um sensor (por exemplo, um sensor de luz ou sensor de temperatura) que pode ser analisado para determinar se o componente de fundo de poço está na superfície. Ainda outros exemplos incluem um interruptor disposto com pelo menos um componente de fundo do poço da tubulação com fio (por exemplo, no ombro do componente de fundo do poço) ou outro dispositivo que pode ser ativado manualmente, tal como por um interruptor manual, quando o componente de fundo do poço da tubulação com fio é desconectado do equipamento de superfície para solicitar a ativação do conjunto de transmissão sem fio mais superior 44. Dispositivos que estão envolvidos na comutação são referidos como mecanismos de comutação.

[0064] No quarto estágio 94, comunicações subsequentes de componentes de fundo de poço abaixo do componente mais superior são recebidas no conjunto de transmissão sem fio mais superior 44 e convertidas por um dispositivo de conversão para um sinal de transmissão de longo alcance. Uma transmissão de longo alcance se refere à transmissão de um sinal de transmissão sem fio por uma distância maior que a transmissão de curto alcance. Exemplos de sinais de longo alcance incluem sinais de rádio e sinais de rede de área local sem fio (Wi-Fi, WLAN) transmitidos do conjunto de transmissão sem fio mais superior 44 para receptores sem fio ou antenas em um top drive, torre, uma unidade de processamento local, um centro de dados ou um cliente remoto.

[0065] Por exemplo, as comunicações durante a desconexão são realizadas transmitindo um sinal de transmissão sem fio de alcance micro com uma primeira frequência (por exemplo, cerca de 125 MHz) entre os componentes do fundo do poço até o conjunto de transmissão sem fio mais superior 44 e convertendo o sinal de alcance micro para um sinal de transmissão sem fio de maior alcance com uma frequência diferente (por exemplo, cerca de 2,4 ou 5,0 GHz) para transmissão para receptores de superfície.

[0066] No quinto estágio 95, várias ações podem ser realizadas com base nas informações recebidas por meio de transmissões de longo alcance durante o período de desconexão. Tais ações incluem, por exemplo, exibir informações recebidas em um dispositivo ou usuário, realizar medições por meio de ferramentas de medição ou sensores (alimentados por fontes ou fontes de fundo), determinar as condições do fundo do poço, ajustar os parâmetros operacionais subsequentes da operação no fundo do poço após a coluna de furos ser reconectada (por exemplo, ajustando os parâmetros de perfuração), ajustar os parâmetros de manobra, baixar memórias e reprogramar os componentes do fundo do poço.

[0067] Por exemplo, a interrogação de sensores no fundo de poço e transmissão de dados (por exemplo, paquímetro, pressão, dados de levantamento, etc. ) pode ser realizada em tempo real durante os períodos de desconexão. Várias condições podem ser monitoradas durante a desconexão, tais como mudanças na estabilidade do furo e/ou influxos potenciais durante as conexões ou desengates. Melhorias de eficiência podem ser feitas através da transmissão de dados de pesquisa, reprogramação de ferramentas, downlinking e outras atividades off-line, em oposição a um caminho crítico durante a operação de fundo de poço.

[0068] Em uma modalidade, o método é executado como um método de perfilagem durante o desengate (LWT) que inclui, por exemplo, perfilagem em tempo real da pressão de descarga contínua durante o desengate e utilização de dados de perfilagem para ajustar ou otimizar a velocidade de manobra ou um cronograma de manobra.

[0069] No método 90 e outras modalidades aqui descritas, a “desconexão” ou um componente de fundo de poço sendo desconectado se refere a uma condição em que as comunicações normais entre o componente de fundo de poço da tubulação com fio e o equipamento de superfície são evitadas. Por exemplo, o componente de fundo do poço da tubulação com fio pode ser considerado desconectado quando recursos de transmissão, tal como uma conexão de tubulação com fio ou um dispositivo de comunicação de curto alcance (por exemplo, o acoplador 42 ou a antena de curto alcance 72) são comunicativamente desconectados dos componentes de superfície ou estão fora do alcance dos componentes da superfície.

[0070] Em uma modalidade, o componente de fundo do poço mais superior é desconectado quando o componente mais superior está fisicamente desconectado da superfície, por exemplo, quando um novo segmento de tubulação com fio ou componente está sendo adicionado ou ao desengatar. Por exemplo, o componente mais superior é desconectado quando uma coluna de perfuração ou outra coluna de furo está em cunhas. Neste caso, simplesmente não há conexão para qualquer coisa acima do componente mais superior (somente ar), embora a coluna de perfuração possa permanecer fisicamente conectada, por exemplo, à uma mesa rotativa de uma sonda de perfuração.

[0071] Outros casos em que o componente mais superior está desconectado podem ocorrer quando há um mau funcionamento ou outro problema com o equipamento normal de comunicação de superfície (por exemplo, quando há um problema com uma coluna de tubulação com fio ou um sub de comunicação de superfície). Esta condição pode ser detectada automática ou manualmente e a comunicação por meio da transmissão de longo alcance ativada.

[0072] Outro exemplo de desconexão é um caso em que a conexão normal (curto alcance) é interrompida na presença de um dispositivo de encapsulação, tal como um dispositivo de circulação contínua. Neste caso, a junta da tubulação está fisicamente desconectada, mas o fluxo da lama/pressão hidráulica pode ser contínuo e a rotação pode ser contínua. A antena de curto alcance ou de longo alcance pode funcionar neste caso se uma antena receptora (estacionária) estiver localizada no dispositivo de circulação contínua.

[0073] FIG. 7 mostra um exemplo de um dispositivo de comunicação 100 incorporando características de ambos os componentes de comunicação primária (isto é, comunicação de curto alcance) e componentes de comunicação sem fio aqui descritos. O dispositivo de comunicação 100 está disposto neste exemplo na extremidade da caixa de um segmento de tubulação com fio, ferramenta ou outro componente de fundo do poço da tubulação com fio. Também neste exemplo, o dispositivo de comunicação inclui componentes eletrônicos alojados em um quadro eletrônico (por exemplo, o quadro 74) que aloja circuitos de comunicação primários e sem fio. O quadro eletrônico é configurado para ser inserido na extremidade da caixa, por exemplo, em uma região da parte traseira da caixa. O dispositivo de comunicação também é aqui referido como um microrrepetidor (μR) 102. O dispositivo de comunicação pode ser incorporado ou conectado a uma configuração de barramento, tais como os barramentos de instrumentos no fundo do poço, dispostos internamente em um ou mais componentes no fundo do poço da tubulação (por exemplo, em cada ferramenta de fundo de poço e/ou BHA).

[0074] O microrrepetidor 102 aloja um circuito que inclui um circuito repetidor 104 configurado para receber uma transmissão de curto alcance de um componente adjacente por meio, por exemplo, de um condutor localizado ao longo do componente adjacente e um acoplador ou outro receptor interno para detectar uma transmissão de curto alcance (por exemplo, sinal de 125 MHz). Circuito de transmissão sem fio é disposto no microrrepetidor, com o circuito repetidor como um circuito integrado, chip ou placa, ou disposto como um componente independente.

[0075] O microrrepetidor também aloja circuitos de transmissão sem fio. No exemplo da FIG. 7, o circuito de transmissão sem fio inclui um circuito de rede local sem fio (isto é, Wi-Fi, WLAN) 106 acoplado a um circuito de rede correspondente 108. Tanto o circuito repetidor 104 quanto o circuito de rede correspondente 108 estão ligados a um diplexador 110 que está configurado para converter ou filtrar sinais dependendo se o sinal é recebido do circuito repetidor 104 ou do circuito de rede correspondente 108. O diplexador 110 filtra ou converte sinais recebidos para uma transmissão tendo uma de uma pluralidade de frequências e o sinal convertido é transmitido sem fio a partir de uma antena 112. Neste exemplo, o diplexador converte a transmissão para uma de uma frequência de curto alcance (Frequência A) e uma frequência de longo alcance (Frequência B). Nota-se que o dispositivo de comunicação 100 e/ou o circuito de transmissão sem fio pode ser considerado o dispositivo de conversão.

[0076] Em uso, durante uma operação de fundo de poço, onde uma coluna de furo é conectada à superfície, o circuito de repetidor 104 recebe comunicações (por exemplo, dados do fundo do poço de uma ferramenta de medição, BHA ou outro componente) de componentes adjacentes no fundo do poço e envia um sinal de transmissão de curto alcance que tem uma primeira frequência (por exemplo, 125 MHz) através do diplexador 110 para a antena 112. O sinal de transmissão é enviado para outro componente como um sinal sem fio de curto alcance. Durante a operação de fundo de poço, o circuito Wi-Fi 106 está em modo de espera, dormente ou de sobrevivência.

[0077] Quando a coluna de furos é desconectada, um processador de fundo de poço, tal como um DIS detecta a desconexão e envia um comando para o circuito repetidor 104, que envia um sinal de ativação ou de "despertar" de um controlador 114 que faz com que o circuito WiFi 106 seja ativado. Dados de fundo do poço ou outras comunicações são encaminhados para o circuito Wi-Fi 106 e para o diplexador 110, que converte as comunicações para um sinal de transmissão sem fio de longo alcance com uma segunda frequência (por exemplo, 5,0 GHz) e transmite o sinal de longo alcance por meio da antena 112 para um receptor de superfície.

[0078] Qualquer faixa de frequência ou frequência adequada pode ser empregada para o sinal de curto alcance e o sinal de longo alcance. Exemplos de uma ou mais frequências que podem ser usadas para o sinal de curto alcance incluem uma frequência ou frequências que são menores ou iguais a cerca de 200 MHz e exemplos de uma ou mais frequências que podem ser usadas para o sinal de longo alcance incluem uma frequência ou frequências maiores ou iguais a cerca de 2,0 GHz. Nota-se que estes exemplos são fornecidos para fins ilustrativos; modalidades aqui descritas não estão limitadas aos exemplos aqui discutidos.

[0079] No exemplo da FIG. 7, o circuito de transmissão sem fio é disposto em um microrrepetidor existente e usa caminhos de cabos existentes para comunicações primárias e uma antena existente que é usada para comunicações tanto de curto quanto de longo alcance. O circuito de transmissão sem fio pode ser incorporado ao circuito do repetidor existente de outras maneiras. Por exemplo, o circuito de transmissão sem fio independente (por exemplo, circuitos LWT) é incorporado no microrrepetidor da FIG. 7 usando caminhos de cabos existentes e uma nova antena adicional no acoplador. Em outro exemplo, os circuitos de transmissão sem fio independentes são incorporados aos circuitos repetidores existentes usando um caminho de cabo adicional e uma nova antena adicional no acoplador. Em outro exemplo, o circuito de transmissão sem fio pode ser incorporado ao circuito repetidor existente sem um dispositivo de comunicação externa de tubulação adicional (por exemplo, uma antena adicional). Neste caso, o circuito repetidor suporta transmissão sem fio.

[0080] Como mostrado no exemplo da FIG. 7, um conjunto de repetidor, tal como o microrrepetidor 102, inclui circuitos repetidores para transmissão de curto alcance e circuitos sem fio separados para transmissão de longo alcance, juntamente com uma única antena ou transmissor para transmissão de sinais de longo alcance e de curto alcance. O circuito sem fio separado mostrado na FIG. 7 e de outro modo aqui descritos podem ser componentes eletrônicos ou circuitos independentes. Um circuito ou componente “independente” se refere a um circuito ou componente que pode ser operado independentemente de outros componentes, como o circuito repetidor.

[0081] As FIGS. 8-10 ilustram configurações alternativas do microrrepetidor (ou outro quadro ou montagem de comunicação adequado). No exemplo da FIG. 8, o microrrepetidor inclui circuitos separados 106 para comunicação sem fio e uma antena adicional 116 para transmissão de longo alcance. A antena 112 é configurada como uma antena de curto alcance para transmissão entre os componentes do fundo do poço. O circuito sem fio 106 é conectado através do circuito repetidor 104 e através de caminhos de cabo ou condutor existentes e a antena de longo alcance 116 é eletricamente conectada aos caminhos de cabo existentes através da antena 112 de curto alcance.

[0082] No exemplo da FIG. 9, o microrrepetidor inclui circuitos sem fio separados 106 que estão diretamente ligados à antena de longo alcance 116 através de um novo caminho de cabo ou de condutor que é diferente do caminho entre o circuito repetidor 104 e a antena 112. No exemplo da FIG. 10, o microrrepetidor não tem um circuito sem fio independente, mas inclui circuitos combinados 118 configurados para processar comunicações de curto e longo alcance. Nota-se que a configuração do microrrepetidor e de outros conjuntos de comunicação aqui descritos não estão limitados a nenhum exemplo específico.

[0083] FIG. 11 ilustra um exemplo de um método 120 para comunicar com dispositivos de superfície durante um período de desconexão. Neste exemplo, uma coluna de furo como a coluna de perfuração da FIG. 1 inclui uma pluralidade de componentes de fundo do poço da tubulação com fios. O componente de fundo de poço do tubo com fio mais inferior e cada componente de fundo de poço sucessivo inclui um dispositivo de transmissão, tal como um microrrepetidor. Um controlador de fundo de poço (por exemplo, um DIS) é disposto no ou adjacente ao componente de fundo de poço mais inferior e é comunicativamente acoplado a cada componente de fundo de poço através de componentes de tubulação com fio ou componentes sem fio de curto alcance. O controlador de fundo de poço é alimentado por bateria para manter a rede funcionando e agendará/controlará a coluna para ativar/desativar as funções dos microrrepetidores.

[0084] Como discutido anteriormente, qualquer repetidor único é capaz de agir como o elemento de comunicação mais superior por conta própria. Durante a operação normal quando a coluna de furo está conectada à superfície, o circuito sem fio de longo alcance em cada microrrepetidor está no modo de sobrevivência. Durante períodos de desconexão, a eletrônica sem fio de longo alcance pode ser continuamente ativada e alimentada ou pode ser ativada e energizada durante períodos relativamente curtos (por exemplo, durante o desengate e somente quando os dados são necessários ou desejados) para economizar energia da bateria.

[0085] Neste exemplo, um DIS recebe um comando ou mensagem de um dispositivo de processamento de superfície (descrito neste exemplo como um sub de interface de superfície (SIS)) que a coluna de furo deve ser desconectada (bloco 121). Por exemplo, a coluna é desconectada para desengate e envia um comando “início de manobra" para o DIS. O DIS envia uma mensagem (por exemplo, um comando PING ALL) para cada microrrepetidor (bloco 122) e recebe respostas de cada microrrepetidor (bloco 123). O DIS então armazena informações de cada microrrepetidor, por exemplo, em uma tabela, para permitir a identificação da posição relativa de cada microrrepetidor (bloco 124) e envia um comando ao microrrepetidor mais superior para ativar o circuito sem fio de longo alcance (por exemplo, Wi-Fi, WLAN) com o mesmo circuito (bloco 125). O microrrepetidor maus superior ativa o WiFi em resposta ao comando (bloco 126).

[0086] Durante o período de desconexão, o DIS envia um sinal periódico (referido neste exemplo como um sinal de pulsação) para informar ao microrrepetidor mais superior que o período de desconexão permanece ativo (bloco 127). O microrrepetidor mais superior continua sua operação enquanto um sinal de batimento cardíaco é recebido após um período selecionado (128) e descontinua o Wi-Fi se o batimento cardíaco não for recebido após o período selecionado (129). Após a reconexão da coluna de furo, o DIS desativa o microrrepetidor mais superior e a comunicação normal é restabelecida (bloco 130).

[0087] A seguir estão algumas modalidades da divulgação anterior:

[0088] Modalidade 1. Um sistema de comunicação para comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um furo e uma localização na superfície compreendendo: pelo menos um primeiro componente de fundo de poço da tubulação com fio e um segundo componente de fundo de poço da tubulação com fio na coluna da tubulação com fios; um acoplador configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio; e um conjunto de transmissão sem fio em pelo menos um do primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fios, o conjunto de transmissão sem fio configurado para transmitir sem fio um sinal de transmissão sem fio a uma antena receptora, a antena receptora disposta na localização de superfície e configurada para receber o sinal de transmissão sem fio.

[0089] Modalidade 2. O sistema de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um dispositivo de conversão, o dispositivo de conversão configurado para converter o sinal de transmissão de um sinal elétrico com fio para um sinal de transmissão sem fio elétrico.

[0090] Modalidade 3. O sistema de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um dispositivo de conversão, o dispositivo de conversão configurado para converter o sinal de transmissão de um sinal sem fio elétrico de curto alcance tendo um primeiro alcance para um sinal sem fio elétrico de longo alcance tendo um segundo alcance.

[0091] Modalidade 4. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que o acoplador está configurado para transmitir o sinal de transmissão em uma primeira frequência e o conjunto de transmissão sem fio está configurado para transmitir o sinal de transmissão sem fio a uma segunda frequência diferente da primeira frequência.

[0092] Modalidade 5. O sistema de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um mecanismo de comutação configurado para converter o sinal de transmissão para o sinal de transmissão sem fio em resposta a pelo menos uma de: uma mensagem de um dispositivo de processamento de fundo de poço e um sinal de um comutador manual.

[0093] Modalidade 6. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que o primeiro componente de fundo do poço da tubulação com fio ou o segundo componente de fundo do poço da tubulação com fio é um componente de fundo de poço da tubulação com fio mais superior.

[0094] Modalidade 7. O sistema de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um mecanismo de detecção configurado para realizar pelo menos um dos seguintes: detectar quando o primeiro ou segundo componente de fundo do poço da tubulação é o componente mais superior e identificar qual dos primeiro e segundo componentes de fundo de poço da tubulação é o componente mais superior.

[0095] Modalidade 8. O sistema de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda pelo menos um sensor, pelo menos um sensor selecionado de pelo menos um de: um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um magnetômetro, um acelerômetro, um sensor de avaliação de formação, um sensor de curvatura e um sensor de avaliação de cimento, o sinal de transmissão sem fio configurado para transmitir dados fornecidos pelo pelo menos um sensor.

[0096] Modalidade 9. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que o conjunto de transmissão sem fio é um conjunto de transmissão sem fio bidirecional.

[0097] Modalidade 10. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que o conjunto de transmissão sem fio está localizado em um dos seguintes: o acoplador, uma superfície exterior do primeiro componente no fundo do poço da tubulação ou o segundo componente de fundo de poço da tubulação e uma superfície interior do primeiro componente de tubulação com fio ou segundo componente de fundo de poço da tubulação com fio.

[0098] Modalidade 11. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que o conjunto de transmissão sem fio faz parte de uma rede sem fios.

[0099] Modalidade 12. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que a coluna de tubulação com fio é utilizada em uma operação de manobra.

[00100] Modalidade 13. Um método de comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um furo e uma localização de superfície, compreendendo: descartar a coluna de tubulação com fio em um furo em uma formação de terra e conectar a coluna de tubulação com fio ao equipamento de superfície, a coluna de tubulação com fio incluindo pelo menos um primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e um segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio e um acoplador configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fios; e transmitir um sinal de transmissão sem fio de um conjunto de transmissão sem fio em pelo menos um dos primeiros componentes de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio, o sinal de transmissão sem fio transmitido a uma antena receptora disposta no local de superfície.

[00101] Modalidade 14. O método de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e a converter o sinal de transmissão no sinal de transmissão sem fios.

[00102] Modalidade 15. O sistema de qualquer modalidade anterior, em que a conversão é realizada em resposta a pelo menos uma de: uma mensagem de um dispositivo de processamento de fundo de poço e um sinal de um interruptor manual.

[00103] Modalidade 16. O método de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e converter o sinal de transmissão de um sinal sem fio elétrico de curto alcance possuindo um primeiro alcance para um sinal sem fio elétrico de longo alcance possuindo um segundo alcance, o primeiro alcance sendo menor que o segundo alcance.

[00104] Modalidade 17. O método de qualquer modalidade anterior, em que o sinal de transmissão é transmitido em uma primeira frequência, o método compreendendo ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e converter o sinal de transmissão no sinal de transmissão sem fio com uma segunda frequência diferente da primeira frequência.

[00105] Modalidade 18. O método de qualquer modalidade anterior, em que a transmissão do sinal sem fio é realizada com base no primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio ou no segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio sendo um componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior.

[00106] Modalidade 19. O método de qualquer modalidade anterior, compreendendo ainda um mecanismo de detecção configurado para realizar pelo menos um dos seguintes: detectar quando o primeiro ou segundo componente de fundo do poço da tubulação é o componente mais superior e identificar qual dos primeiro e segundo componentes de fundo de poço da tubulação é o componente mais superior.

[00107] Modalidade 20. O método de qualquer modalidade anterior, em que o sinal de transmissão sem fio está configurado para transmitir dados de um sensor disposto em uma localização no fundo do poço.

[00108] Geralmente, alguns dos ensinamentos neste documento são reduzidos a um algoritmo que é armazenado em mídia de leitura óptica. O algoritmo é implementado por um computador ou processador, tal como a unidade de processamento de superfície 28 e fornece aos operadores o resultado desejado.

[00109] Em conjunto com os ensinamentos apresentados neste documento, podem ser utilizadas várias análises e/ou componentes analíticos, incluindo sistemas digitais e/ou analógicos. O sistema pode ter componentes, tais como um processador, meio de armazenamento, memória, entrada, saída, links de comunicação (com fio, sem fio, lama pulsada, ópticos ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (digital ou analógico) e outros desses componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para prover operação e análises do aparelho e dos métodos divulgados neste documento de qualquer uma de várias maneiras bem conhecidas na técnica. Considera-se que esses ensinamentos podem ser, mas não precisam ser, implementados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis em computador armazenado em um meio legível por computador, incluindo memória (ROMs, RAMs), óptico (CD -ROMs), ou magnético (discos, discos rígidos) ou qualquer outro tipo que, quando executadas, fazem um computador implementar o método da presente invenção. Essas instruções podem prever o funcionamento do equipamento, controle, coleta e análise de dados e outras funções consideradas relevantes por um projetista, proprietário, usuário do sistema ou outra pessoa, além das funções descritas nesta divulgação.

[00110] Um versado na técnica irá reconhecer que os diferentes componentes ou tecnologias podem fornecer determinados recursos ou funcionalidade necessários ou benéficos. Desta forma, essas funções e recursos que podem ser necessárias em apoio às reivindicações anexas e suas variações são reconhecidas como inerentes a uma parte dos ensinamentos deste documento e a uma parte da invenção descrita.

[00111] Embora a invenção tenha sido descrita com referência às modalidades exemplares, será compreendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem fugir do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão ser entendidas pelos versados na técnica para adaptar um instrumento, situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem se fugir de seu escopo essencial. Desta forma, pretende-se que a invenção não seja limitada a determinada modalidade divulgada como o melhor modo previsto para a realização desta invenção, mas que irá incluir todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims (20)

1. Sistema de comunicação para comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um poço (12) e uma localização de superfície, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e um segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio na coluna da tubulação tubo com fios, em que pelo menos um dos primeiros componentes de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio é um componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior incluindo uma extremidade superior e uma extremidade inferior; um acoplador (42) na extremidade superior do componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, o acoplador (42) configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio; e um conjunto de transmissão (44) próxima à extremidade superior do componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, o conjunto de transmissão (44) configurado para transmitir sem fio o sinal de transmissão a uma antena receptora, quando o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior e o conjunto de transmissão (44) estão em uma primeira localização de superfície, a antena receptora disposta em uma segunda localização da superfície e configurada para receber o sinal de transmissão.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma interface de comunicação de superfície em uma terceira localização de superfície configurado para se comunicar com a composição de fundo (18) através da coluna de tubulação com fio usando o sinal de transmissão, em que o transmissor é configurado para transmitir um sinal de transmissão e a antena receptora é configurada para receber o sinal de transmissão quando o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior é fisicamente desconectado da interface de comunicação de superfície.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de conversão, o dispositivo de conversão configurado para converter o sinal de transmissão de um sinal sem fio elétrico de curto alcance tendo um primeiro alcance para um sinal sem fio elétrico de longo alcance tendo um segundo alcance.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplador (42) está configurado para transmitir o sinal de transmissão em uma primeira frequência e o conjunto de transmissão (44) está configurado para transmitir o sinal de transmissão a uma segunda frequência que é diferente da primeira frequência.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mecanismo de comutação configurado para converter o sinal de transmissão para o sinal de transmissão transmitido sem fio em resposta a pelo menos uma de: uma mensagem de um dispositivo de processamento de fundo de poço e um sinal de um comutador manual.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mecanismo de detecção configurado para executar pelo menos um dos seguintes: detectar quando o primeiro ou segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio é o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior e identificar qual dos primeiro e segundo componentes de fundo de poço de tubulação com fio é o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mecanismo de comutação configurado para alternar da comunicação usando o acoplador (42) para a comunicação usando o conjunto de transmissão (44) com base em um sinal do mecanismo de detecção.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor, pelo menos um sensor selecionado de pelo menos um de: um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um magnetômetro, um acelerômetro, um sensor de avaliação de formação, um sensor de curvatura e um sensor de avaliação de cimento, o sinal de transmissão configurado para transmitir dados fornecidos pelo o pelo menos um sensor.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão (44) é um conjunto de transmissão bidirecional (44).

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão (44) está localizado em um dos seguintes: o acoplador (42), uma superfície exterior do componente de fundo de poço da tubulação mais superior e uma superfície interior do componente de fundo de poço da tubulação com fio mais superior.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de transmissão (44) é parte de uma rede sem fios.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de tubulação com fio é utilizada em uma operação de manobra.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior é fisicamente desconectado da interface de comunicação de superfície quando o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior é incapaz de se comunicar com a interface de comunicação de superfície usando um dispositivo de comunicação com fio ou uma comunicação de curto alcance dispositivo.

14. Método (90, 120) de comunicação entre uma coluna de tubulação com fio em um poço (12) e uma localização na superfície, caracterizado pelo fato de que compreende: dispor a coluna de tubulação com fio em um poço (12) em uma formação de terra (16) e ligar a coluna de tubulação com fio ao equipamento de superfície, a coluna de tubulação com fio incluindo pelo menos um primeiro componente de fundo do poço de tubulação com fui e um segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio, em que pelo menos um dos primeiros componentes de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio é um componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior incluindo uma extremidade superior e uma extremidade inferior; um acoplador (42) na extremidade superior do componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, o acoplador (42) configurado para transmitir um sinal de transmissão entre o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio e o segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio; e transmitir de modo sem fio um sinal de transmissão de um transmissor de um conjunto de transmissão sem fio (44) próximo à extremidade superior do componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior, quando o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior e o conjunto de transmissão (44) estão em uma primeira localização de superfície, o sinal de transmissão transmitido de modo sem fio a uma antena receptora disposta em uma segunda localização de superfície.

15. Método (90, 120) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e converter o sinal de transmissão no sinal de transmissão transmitido de modo sem fio.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a conversão é realizada em resposta a pelo menos um dentre: uma mensagem de um dispositivo de processamento de fundo de poço e um sinal de um comutador manual.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e converter o sinal de transmissão de um sinal sem fio elétrico de curto alcance tendo um primeiro alcance para um sinal sem fio elétrico de longo alcance tendo um segundo alcance, o primeiro alcance sendo menor que o segundo alcance.

18. Método (90, 120) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sinal de transmissão é transmitido em uma primeira frequência, o método (90, 120) compreendendo ainda receber o sinal de transmissão em um dispositivo de conversão e converter o sinal de transmissão no sinal de transmissão transmitido sem fio que tem uma segunda frequência que é diferente da primeira frequência.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mecanismo de detecção configurado para executar pelo menos um dos seguintes: detectar quando o primeiro ou segundo componente de fundo de poço de tubulação com fio é o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior e identificar qual dos primeiro e segundo componentes de fundo de poço de tubulação com fio é o componente de fundo de poço de tubulação com fio mais superior.

20. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o acoplador (42)e o conjunto de transmissão sem fio (44) estão dispostos em um conjunto de acoplamento na extremidade superior, o conjunto de acoplamento configurado para conectar fisicamente o primeiro componente de fundo de poço de tubulação com fio a outro componente de fundo de poço.