BR112019019923A2

BR112019019923A2 - sistema de detecção incluindo sensor e método de operação do mesmo

Info

Publication number: BR112019019923A2
Application number: BR112019019923A
Authority: BR
Inventors: Huang Dayu; James Nieters Edward; Andarawis Andarawis Emad; Unnikrishnan Jayakrishnan
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2020-04-22
Also published as: MX2019012130A; CN110476078A; CN110476078B; US20180306026A1; KR102265747B1; KR20190128095A; NO20191318A1; WO2018194741A1; US10975686B2

Abstract

um sistema de detecção para detectar um objeto em um sistema de preventor de um sistema de produção inclui um sensor acoplado ao sistema de preventor e configurado para enviar um pulso ultrassônico em direção ao objeto. o sensor é ainda configurado para receber um sinal incluindo o pulso ultrassônico e o ruído após o pulso ultrassônico interagir com o objeto. o sistema de detecção também inclui um controlador acoplado ao sensor e configurado para identificar o pulso ultrassônico no sinal usando um primeiro sinal de cancelamento em uma primeira vez e um segundo sinal de cancelamento em uma segunda vez. o controlador é ainda configurado para determinar que o primeiro sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal na primeira vez, e determinar que o segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal na segunda vez. o controlador é configurado para determinar uma característica do objeto com base no pulso ultrassônico.

Description

SISTEMA DE DETECÇÃO INCLUINDO SENSOR E MÉTODO DE OPERAÇÃO DO MESMO

DECLARAÇÃO A RESPEITO DO DESENVOLVIMENTO E PESQUISA PATROCINADOS PELO GOVERNO FEDERAL [0001] Esta invenção foi feita com o apoio do Governo sob o contrato número 11121-5503-01 concedido pela Parceria de Pesquisa para a Energia Segura para a América (RPSEA). O governo tem determinados direitos nesta invenção.

FUNDAMENTOS [0002] O campo da divulgação refere-se geralmente a sistemas de detecção, e mais particularmente a um sistema incluindo um sensor que recebe um sinal incluindo um pulso ultrassônico e ruído.

[0003] Muitos sistemas de detecção conhecidos incluem sensores que são configurados para detectar um objeto. Por exemplo, pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos são configurados para detectar um tubo que se estende através de um furo de poço. Em pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos, um sensor envia um pulso em direção ao tubo. Depois que o pulso interage com o tubo, o sensor recebe um sinal incluindo o pulso e o ruído. Exemplos de ruído incluem o som gerado pela autorressonância, isto é, o toque do sensor. Pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos usam um sinal pré-gravado para anular o ruído. No entanto, o ruído no sinal varia ao longo do tempo e o sinal pré-gravado geralmente não corresponde ao ruído no sinal em momentos diferentes.

[0004] Portanto, é desejável fornecer um sistema de detecção que processe os sinais, pois os sinais variam ao longo do tempo e melhora o sinal para a razão de interferência e ruído (SINR).

BREVE DESCRIÇÃO [0005] Em um aspecto, é fornecido um sistema de detecção para detectar um objeto em um sistema de preventer de um sistema de produção . O sistema de detecção inclui um sensor acoplado ao sistema de preventer e configurado para enviar um pulso ultrassônico em direção ao objeto. O sensor é ainda configurado para receber um sinal incluindo o pulso ultrassônico e o ruído após o pulso ultrassônico interagir com o objeto. O sistema de detecção também inclui um controlador acoplado ao sensor e configurado para identificar o pulso ultrassônico no sinal usando um primeiro sinal de cancelamento em uma primeira vez e um

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2/14 segundo sinal de cancelamento em uma segunda vez. 0 controlador é ainda configurado para determinar que o primeiro sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal na primeira vez, e determinar que o segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal na segunda vez. O controlador é configurado para determinar uma característica do objeto com base no pulso ultrassônico.

[0006] Em outro aspecto, é fornecido um método para detectar um objeto em um sistema de produção. O método inclui receber, usando um sensor, um sinal incluindo um primeiro pulso ultrassônico e ruído. O método também inclui determinar, usando um controlador, que um primeiro sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em uma primeira vez. O método inclui ainda identificar, utilizando o controlador, o primeiro pulso ultrassônico no sinal, utilizando o primeiro sinal de cancelamento na primeira vez. O método também inclui determinar, utilizando o controlador, que um segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em uma segunda vez. O método inclui ainda identificar um segundo pulso ultrassônico no sinal, utilizando o segundo sinal de cancelamento na segunda vez. O método também inclui determinar uma característica do objeto com base em pelo menos um do primeiro pulso ultrassônico e do segundo pulso ultrassônico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0007] Estes e outros recursos, aspectos e vantagens da presente divulgação serão mais bem compreendidos quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes em todos os desenhos, em que:

[0008] A FIG. 1 é uma vista esquemática de um sistema de produção exemplificativo incluindo um sistema de detecção;

[0009] A FIG. 2 é uma vista plana esquemática de uma pluralidade de sensores do sistema de produção mostrado na FIG. 1;

[0010] A FIG. 3 é uma representação gráfica exemplificativa de amplitude versus tempo para um sinal recebido pelo sistema de detecção mostrado nas FIGS. 1 e 2;

[0011] A FIG. 4 é uma série de representações gráficas exemplificativas de amplitude versus tempo durante o processamento de um sinal pelo sistema de detecção mostrado nas FIGS. 1 e 2; e [0012] A FIG. 5 é um diagrama de fluxo de um método exemplificativo para detectar características de um objeto.

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3/14 [0013] A menos que indicado de outra forma, os desenhos fornecidos no presente documento se destinam a ilustrar recursos de modalidades desta divulgação. Acredita-se que estes recursos sejam aplicáveis numa ampla variedade de sistemas, compreendendo uma ou mais modalidades desta divulgação. Sendo assim, os desenhos não se destinam a incluir todos os recursos convencionais conhecidos pelos versados na técnica necessários para a prática das modalidades divulgadas no presente documento.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0014] No relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, será feita referência a inúmeros termos, os quais serão definidos com os significados a seguir.

[0015] As formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” incluem as referências plurais, a menos que o contexto claramente estabeleça o contrário.

[0016] “Opcional” ou “opcionalmente” significa que o evento ou circunstância descrito posteriormente pode ou não ocorrer e que a descrição inclui casos em que o evento ocorre e casos em que não ocorre.

[0017] A linguagem aproximada, conforme usado no presente documento ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar permissivamente sem resultar numa alteração na função básica à qual está relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou por termos, como “cerca de”, “aproximadamente” e “substancialmente”, não deve ser limitado ao valor exato especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e ao longo do relatório descritivo e reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou permutadas, tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou o idioma indiquem o contrário.

[0018] Conforme usado no presente documento, os termos “processador” e “computador” e termos relacionados, por exemplo, “dispositivo de processamento”, “dispositivo de computação” e “controlador” não estão limitados apenas aos circuitos integrados referidos na técnica como um computador, mas, em termos gerais, refere-se a um microcontrolador, um microcomputador, um controlador lógico programável (PLC) e um circuito integrado específico para a aplicação, além de outros circuitos programáveis e esses termos são usados indistintamente neste documento. Nas modalidades aqui descritas, a memória pode incluir, mas não está limitada a, um meio legível por computador, tal como

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4/14 uma memória de acesso aleatório (RAM), um meio não volátil legível por computador, tal como uma memória flash. Altemativamente, um disquete, uma memória de disco compacto - somente leitura (CD-ROM), um disco magneto-óptico (MOD) e/ou um disco versátil digital (DVD) também podem ser usados. Além disso, nas modalidades aqui descritas, canais de entrada adicionais podem ser, mas não estão limitados a, periféricos de computador associados a uma interface de operador, tal como um mouse e um teclado. Em alternativa, podem também ser utilizados outros periféricos de computador que podem incluir, por exemplo, mas não se limitam a, um scanner. Além disso, na modalidade exemplificativa, canais de saída adicionais podem incluir, mas não se limitam a, um monitor de interface de operação.

[0019] Conforme usado no presente documento, o termo “código de excitação” refere-se a uma representação de um padrão ou sequência de pulsos produzidos por um transdutor.

[0020] Os métodos e sistemas descritos aqui fornecem detecção confiável de um objeto. Por exemplo, as modalidades de um sistema de detecção incluem um sensor que envia pulsos em direção a um objeto e um controlador que identifica um pulso em um sinal recebido pelo sensor após o pulso interagir com o objeto. O sinal inclui o pulso e o ruído, como o toque do sensor. O controlador é configurado para determinar variações no sinal. Além disso, o controlador é configurado para determinar o primeiros e o segundo sinais de cancelamento com base nas variações. Em algumas modalidades, o controlador acessa o primeiro e o segundo sinais de cancelamento em um banco de dados. Em outras modalidades, o controlador gera pelo menos um do primeiros sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento. Como resultado, o controlador pode cancelar o ruído do sinal, pois o ruído varia com o tempo. Além disso, o controlador identifica de forma confiável o pulso no sinal. Por conseguinte, o sistema de detecção fornece uma detecção mais precisa das características do objeto em comparação com pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos.

[0021] A FIG. 1 é uma vista esquemática de um sistema de produção exemplificativo 100 incluindo um sistema de detecção 102.0 sistema de produção 100 inclui o sistema de detecção 102, um tubo 104 e um sistema de preventer (BOP) 106. O tubo 104 se estende através de um furo de poço 108 ao longo de um eixo longitudinal 109 do furo de poço 108 durante o funcionamento do sistema de produção 100. Por exemplo, durante uma fase de perfuração, o sistema de produção 100 é configurado para transportar fluido através

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5/14 do tubo 104 para o furo de poço 108. Na modalidade exemplificativa, o tubo 104 inclui uma pluralidade de seções 110 acopladas em conjunto por junções de tubos 112. Em modalidades alternativas, o sistema de produção 100 tem qualquer configuração que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito.

[0022] Na modalidade exemplificativa, o sistema de BOP106 inclui uma pilha 114 e uma pluralidade de dispositivos de preventer 116 configurados para vedar o furo de poço 108. Por exemplo, os dispositivos de preventer 116 incluem, sem limitação, preventores anulares, um carneiro hidráulico de cisalhamento cego, um carneiro hidráulico de cisalhamento de revestimento, um carneiro hidráulico de tubo e/ou qualquer outro dispositivo de preventer adequado. Na medida em que o tubo 104 se desloca através do sistema BOP 106, o sistema de detecção 102 determina as características do tubo 104, tal como o tamanho e a localização do tubo 104. Em modalidades alternativas, o sistema de produção 100 inclui qualquer sistema de BOP 106 que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito.

[0023] Além disso, na modalidade exemplificativa, o sistema de detecção 102 inclui uma pluralidade de sensores 118 e um controlador 120. Os sensores 118 são acoplados ao sistema de BOP 106 e espaçados em torno do tubo 104. Em algumas modalidades, cada sensor 118 inclui um transdutor 122. Os transdutores 122 vibram a uma frequência ultrassônica e geram pulsos ultrassônicos 124. Cada pulso ultrassônico 124 tem uma frequência, uma amplitude e um comprimento de onda controlados pela vibração do transdutor 122. Os sensores 118 são configurados para enviar pulsos ultrassônicos 124 com uma duração predeterminada. Em modalidades alternativas, o sistema de detecção 102 inclui qualquer sensor 118 que permita que o sistema de detecção 102 funcione como aqui descrito.

[0024] Além disso, na modalidade exemplificativa, o controlador 120 é acoplado de forma comunicativa aos sensores 118 e configurado para receber sinais dos sensores 118. O controlador 120 inclui um processador 126 e uma memória 128. O processador 126 é configurado para determinar uma característica do sistema de produção 100 com base nos sinais dos sensores 118. A memória 128 é acoplada ao processador 126 e está configurada para armazenar informações como características determinadas, parâmetros operacionais e sinais. Em algumas modalidades, o processador 126 é configurado para recuperar e armazenar informações na memória 128. Em modalidades alternativas, o sistema de detecção

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102 inclui qualquer controlador 120 que permita que o sistema de detecção 102 funcione como aqui descrito.

[0025] Além disso, na modalidade exemplificativa, o controlador 120 determina uma característica do tubo 104 com base, pelo menos em parte, na informação recebida dos sensores 118. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 120 é configurado para determinar pelo menos um de um tamanho e uma localização do tubo 104 no sistema de BOP106 com base nas informações dos sensores 118. Além disso, em algumas modalidades, o controlador 120 faz determinações baseadas em parâmetros operacionais incluindo um tempo em que o sensor 118 detecta a junção de tubo 112 (isto é, um tempo de detecção), uma configuração operacional do sistema de produção 100, uma taxa de penetração, uma localização de um componente do sistema de BOP 106, uma característica de projeto do sistema de produção 100 e um tamanho de junção de tubo 112. Em algumas modalidades, os sinais e parâmetros operacionais são recebidos pelo controlador 120 a partir de sensores e/ou outros componentes do sistema de produção 100. Em outras modalidades, os parâmetros operacionais são fornecidos por um usuário. Em algumas modalidades, o controlador 120 determina os parâmetros operacionais das leituras do sensor e/ou entradas do usuário. Em modalidades alternativas, o controlador 120 utiliza qualquer informação que permita que o sistema de detecção 102 funcione como descrito neste documento.

[0026] Além disso, na modalidade exemplificativa, o sistema de produção 100 inclui uma interface de usuário 130. A interface do usuário 130 é configurada para fornecer dados a um usuário e/ou receber entradas do usuário. Por exemplo, em algumas modalidades, a interface de usuário 130 inclui uma visor que fornece dados em um formato legível para o usuário. Em outras modalidades, a interface de usuário 130 inclui um teclado e/ou outro dispositivo de entrada. Em modalidades alternativas, o sistema de produção 100 inclui qualquer interface de usuário 130 que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito. Em algumas modalidades, a interface de usuário 130 é omitida e o sistema de produção 100 é pelo menos parcialmente automatizado.

[0027] A FIG. 2 é uma vista esquemática de uma pluralidade de sensores 118 do sistema de produção 100. Na modalidade exemplificativa, os sensores 118 são espaçados em torno do tubo 104. Cada sensor 118 é configurado para enviar pulsos ultrassônicos 124 para o tubo 104 e receber pulsos ultrassônicos 124 redirecionados pelo tubo 104. Em modalidades alternativas, os sensores 118 são configurados para enviar pulsos ultrassônicos 124 para

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7/14 qualquer objeto que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito. Por exemplo, em algumas modalidades, os sensores 118 enviam pulsos ultrassônicos 124 na direção de um cabo, um tubo, uma ferramenta e/ou qualquer outro componente do sistema de produção 100.

[0028] Em algumas modalidades, o sistema de detecção 102 inclui pelo menos um sensor 118. Em modalidades adicionais, o sistema de detecção 102 inclui uma pluralidade de sensores 118 espaçados em intervalos angulares iguais. Na modalidade exemplificativa, o sistema de detecção 102 inclui oito sensores 118 posicionados em tomo do tubo 104. Em modalidades alternativas, o sistema de detecção 102 inclui qualquer número de sensores 118 posicionados de qualquer maneira que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito.

[0029] Na modalidade exemplificativa, o sensor 118 recebe um sinal incluindo pulso ultrassônico 124 e ruído, como a autorressonância, isto é, o toque, do primeiro sensor 118. Em algumas modalidades, o sensor 118 recebe um sinal incluindo o pulso ultrassônico 124 e/ou ruído de um segundo sensor 119. Na modalidade exemplificativa, o controlador 120 é configurado para identificar o pulso ultrassônico 124 no sinal. Especificamente, o controlador 120 utiliza um primeiro sinal de cancelamento para remover e/ou reduzir o ruído no sinal e identificar o pulso ultrassônico 124 no sinal. Além disso, como o sinal varia ao longo do tempo, o controlador 120 é configurado para identificar variações no sinal, por exemplo, pontos no sinal em que o ruído se afasta do ruído esperado e determina um segundo sinal de cancelamento com base nas variações do sinal. O controlador 120 utiliza o segundo sinal de cancelamento para remover e/ou reduzir o ruído no sinal e identificar o pulso ultrassônico 124 no sinal. Em modalidades alternativas, o controlador 120 identifica o pulso ultrassônico 124 de qualquer maneira que permita que o sistema de detecção 102 funcione como aqui descrito.

[0030] Além disso, em algumas modalidades, o controlador 120 é configurado para determinar um terceiro sinal de cancelamento que é diferente do primeiro sinal de cancelamento e do segundo sinal de cancelamento. Em algumas modalidades, o primeiro sinal de cancelamento, o segundo sinal de cancelamento e o sinal de cancelamento de sinal têm diferentes frequências, amplitudes, atrasos, ruído de fase e/ou comprimentos de onda. O primeiro sinal de cancelamento, o segundo sinal de cancelamento e o terceiro sinal de cancelamento permitem que o sistema de detecção 102 identifique os pulsos ultrassônicos

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124 no sinal, uma vez que o sinal varia ao longo do tempo. Por exemplo, em algumas modalidades, o ruído no sinal varia e o controlador 120 seleciona pelo menos um do primeiro sinal de cancelamento, o segundo sinal de cancelamento e o terceiro sinal de cancelamento que corresponde ao ruído no sinal em um ponto específico no tempo. Em contraste, pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos utilizam um sinal de cancelamento constante. Como resultado, o sinal processado em pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos degrada com o tempo e a confiabilidade dos sistemas é reduzida. Em comparação, o sistema de detecção 102 proporciona um cancelamento de ruído variável para aumentar a confiabilidade do sistema de detecção 102 ao longo de um período de tempo mais longo. Em modalidades alternativas, o sistema de detecção 102 utiliza qualquer sinal de cancelamento que permita que o sistema de detecção 102 funcione como aqui descrito.

[0031] Além disso, na modalidade exemplificativa, pelo menos um sensor 118 do sistema de detecção 102 é configurado para enviar uma série de pulsos ultrassônicos 124 em direção ao objeto e o controlador 120 é configurado para determinar uma característica baseada na série de pulsos ultrassônicos 124. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 120 compara os pulsos ultrassônicos 124 identificados numa série de sinais e determina uma característica, tal como uma distância entre o sensor 118 e o tubo 104, com base nos pulsos ultrassônicos 124.

[0032] A FIG. 3 é uma representação gráfica exemplificativa de amplitude versus tempo para um sinal 200 recebido pelo sistema de detecção 102 (mostrado nas FIGS. 1 e 2). A FIG. 4 inclui um tempo de indicação do eixo X (segundos), um eixo Y indicando a amplitude (volts) e uma curva representando o sinal 200. O sinal 200 inclui o pulso ultrassônico 202, um pulso de eco ou alvo 204 e o ruído 206. Em funcionamento, o pulso ultrassônico 202 é enviado pelo sensor 118 (mostrado na FIG. 2) na direção de um objeto. O pulso ultrassônico 202 inclui uma amplitude, uma frequência e uma duração determinadas pelo sensor 118 ou pelo controlador 120. Depois do sensor 118 enviar o pulso ultrassônico 202, o sensor 118 está configurado para receber sinais. O sensor 118 recebe um sinal incluindo o pulso alvo 204 e o ruído 206 depois do pulso ultrassônico 202 interagir com o objeto. O pulso alvo 204 é uma porção do pulso ultrassônico 202 que interage com o objeto e foi redirecionado de volta para o sensor 118. O ruído 206 é qualquer outro sinal recebido pelo sensor 118, tal como o toque do sensor 118 e ecos de outros objetos que não o objeto alvo. Durante o processamento, o sistema de detecção 102 isola o pulso alvo 204 do ruído

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206. Em particular, na modalidade exemplificativa, o sistema de detecção 102 detecta e responde a variações no ruído 206 para permitir o isolamento do pulso alvo 204 quando o sinal 200 varia ao longo do tempo.

[0033] A FIG. 4 é uma série de representações gráficas exemplificativas 302,304, 306 de amplitude versus tempo de sinais durante o processamento pelo sistema de detecção 102 (mostrado nas FIGS. 1 e 2). Os gráficos 302, 304, 306 incluem eixos X indicando distância (polegadas) e eixos Y indicando amplitude (volts). Um primeiro gráfico 302 inclui uma curva representando um primeiro sinal 308. Na modalidade exemplificativa, o primeiro sinal 308 não inclui um pulso alvo e é usado como um sinal ou filtro de cancelamento. Um segundo gráfico 304 inclui uma curva representando um segundo sinal 310 incluindo um pulso de eco ou alvo 312. Os sinais 308 e 310 são combinados para gerar um terceiro sinal 314. Um terceiro gráfico 306 inclui uma curva representando o terceiro sinal 314. O terceiro sinal 314 inclui uma porção onde o pulso alvo 312 foi isolado. O ruído, tal como o toque do sensor 118 e os ecos de objetos que não o objeto alvo, foram removidos combinando os sinais 308 e 310. Em algumas modalidades, o sistema de detecção 102 (mostrado na FIG. 1) determina uma distância baseada no pulso alvo 312. Em modalidades alternativas, os sinais 308, 310 e 314 são processados de qualquer maneira que permita que o sistema de detecção 102 opere como aqui descrito.

[0034] Na modalidade exemplificativa, diferentes sinais de cancelamento 308 são utilizados em diferentes pontos no tempo para dar conta de alterações no segundo sinal 310 ao longo do tempo. Em algumas modalidades, o primeiro sinal de cancelamento 308 é selecionado com base nas características determinadas do segundo sinal 310, como frequência, amplitude, duração e/ou código de excitação. Por exemplo, em algumas modalidades, a diferença entre amostras consecutivas de um sinal é calculada para o segundo sinal 310 e cada sinal num banco de dados de sinais de toque gravados. A diferença determinada entre o segundo sinal 310 e o sinal amostrado é comparada com as do banco de dados por uma métrica como correlação cruzada, e um sinal no banco de dados é selecionado com base na métrica. Em outras modalidades, o primeiro cancelamento 308 é selecionado a partir de uma base de dados de sinais de toque gravados. Em outras modalidades, o primeiro sinal de cancelamento 308 é gerado com base em modelos temporais e corresponde ao segundo sinal 310 num determinado tempo. Por conseguinte, o sistema de detecção 102 determina de forma confiável características com base no pulso alvo 312 para uma faixa

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10/14 mais ampla de sinais e uma faixa de tempos maior que os sistemas que não respondem por variações no ruído ao longo do tempo.

[0035] A FIG. 5 é um diagrama de fluxo de um método exemplificativo 400 para detectar características de um objeto, tal como tubo 104. Em referência às FIGS. 1 e 3, o método 400 inclui geralmente enviar 402 pulso ultrassônico 124 em direção ao tubo 104, receber 404 um sinal incluindo pulso ultrassônico 124 e ruído, determinar 406 um sinal de cancelamento que corresponde ao ruído, identificar 408 pulso ultrassônico 124 no sinal usando um primeiro sinal de cancelamento e/ou identificar 410 pulso ultrassônico 124 no sinal usando um segundo sinal de cancelamento e determinar 412 uma característica do objeto com base no pulso.

[0036] Em algumas modalidades, a determinação 406 de um sinal de cancelamento que corresponde ao ruído inclui a seleção de um sinal de cancelamento de uma base de dados de sinais de cancelamento armazenados. Em outras modalidades, a determinação 406 inclui gerar um sinal de cancelamento com base nas variações entre o sinal de cancelamento e o ruído. Na modalidade exemplificativa, cada sinal de cancelamento inclui um sinal de toque gravado. O sinal de toque gravado é modificado para gerar sinais de cancelamento diferentes ao longo do tempo, conforme o ruído varia. Por exemplo, em algumas modalidades, os sinais de toque gravados são combinados e/ou poções do sinal de cancelamento são subtraídas. Em outras modalidades, o ruído é gravado quando o sensor 118 recebe o sinal e um novo sinal de cancelamento é gerado com base no ruído gravado.

[0037] Em algumas modalidades, o método inclui acessar um banco de dados incluindo uma pluralidade de sinais de cancelamento e selecionar um sinal de cancelamento que corresponde ao sinal recebido. Por exemplo, em algumas modalidades, a identificação 408 inclui o controlador 120 que seleciona um primeiro sinal de cancelamento que corresponde a um primeiro ruído no sinal em uma primeira vez. Além disso, em algumas modalidades, a identificação 410 inclui o controlador 120 que seleciona um segundo sinal de cancelamento que corresponde a um segundo ruído no sinal, uma segunda vez. Em algumas modalidades, o banco de dados de sinais de cancelamento é armazenado na memória 128. Em outras modalidades, o controlador 120 combina o primeiro sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento do banco de dados para gerar um terceiro sinal de cancelamento. Em modalidades alternativas, o controlador 120 utiliza qualquer sinal de cancelamento que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito.

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11/14 [0038] Além disso, em algumas modalidades, o controlador 120 determina 406 o sinal de cancelamento com base numa característica do sinal. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 120 seleciona o sinal de cancelamento com base nas variações no sinal que correspondem a diferentes sinais de cancelamento. Em outras modalidades, o controlador 120 determina uma métrica de qualidade para o sinal, tal como razão de sinal para interferência e ruído (SINR) e seleciona o sinal de cancelamento baseado, pelo menos parcialmente, na métrica de qualidade. Conforme utilizado neste documento, o termo “métrica de qualidade” refere-se a um valor usado para avaliar o sinal. Em modalidades alternativas, o controlador 120 seleciona qualquer sinal de cancelamento de qualquer maneira que permita que o sistema de produção 100 funcione como aqui descrito. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 120 seleciona o sinal de cancelamento com base na distância entre o sensor 118 e o tubo 104.

[0039] Além disso, em algumas modalidades, o método inclui estimar uma distância entre o sensor 118 e o tubo 104 e utilizar a distância estimada para isolar o ruído num sinal recebido. O ruído isolado é então usado para gerar um sinal de cancelamento. Por exemplo, em algumas modalidades, o ruído isolado é combinado com um sinal de cancelamento anterior para gerar um sinal de cancelamento que corresponde ao sinal. Em outras modalidades, o(s) sinal(ais) de ruído e cancelamento são combinados utilizando algoritmos incluindo substituição, cálculo de média, e/ou quaisquer outras funções matemáticas.

[0040] Além disso, em algumas modalidades, o método inclui gerar um modelo temporal do sensor ultrassônico 118, do pulso ultrassônico 124, do sinal recebido e/ou do sinal de cancelamento. Por exemplo, em algumas modalidades, o ruído no sinal é estimado utilizando um modelo de sensor ultrassônico 118 e o ruído estimado é utilizado para gerar o sinal de cancelamento. Em particular, o sinal de cancelamento é modelado como uma convolução linear de um código de excitação com um modelo do canal do sensor 118 para o tubo 104 e de volta para o sensor 118. Em modalidades alternativas, o método 400 usa qualquer modelo temporal que permita que o sistema de detecção 102 funcione como descrito neste documento.

[0041] Na modalidade exemplificativa, a identificação 408 e a identificação 410 incluem comparar o respectivo sinal de cancelamento com o sinal recebido e cancelar o ruído no sinal recebido. Em algumas modalidades, o sinal de cancelamento é alinhado com o sinal

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12/14 recebido com base em um modelo temporal de variações, por exemplo, jitter e ganho no sinal recebido. Conforme utilizado neste documento, o termo “jitter” refere-se ao desvio de tempos de amostragem dos tempos de amostragem esperados do sinal. O termo “ganho” refere-se à variação da amplitude do sinal por base de amostra.

[0042] Em outras modalidades, o método 400 inclui determinar métricas de qualidade de sinal, tais como SINR de segmentos do sinal recebido com base no sinal de cancelamento de ruído e/ou num modelo temporal. Por exemplo, em algumas modalidades, a qualidade do sinal é medida usando a derivada local do sinal de cancelamento. Segmentos do sinal recebido com baixa qualidade de sinal são ponderados ou descartados durante o cancelamento.

[0043] Em algumas modalidades, o sistema de detecção 102 usa uma técnica não linear para explicar a instabilidade de amostragem. Especificamente, o sistema de detecção 102 determina características estatísticas tais como um máximo, um mínimo, uma mediana e uma média de porções do sinal de cancelamento. O sistema de detecção 102 gera um sinal cancelado que é a diferença entre o sinal recebido e uma seleção das características estatísticas do sinal de cancelamento.

[0044] Em algumas modalidades, o método 400 inclui determinar uma distância entre o sensor 118 e o tubo 104. Por exemplo, em algumas modalidades, a distância é estimada utilizando uma primeira medição quando o tubo 104 está num primeiro local e uma segunda medição quando o tubo 104 está num segundo local. O sistema de detecção 102 determina então a diferença entre a primeira medição e a segunda medição e determina uma distância estimada com base na diferença. Em modalidades alternativas, o sistema de detecção 102 determina distâncias de qualquer maneira que permita que o sistema de detecção 102 funcione como aqui descrito.

[0045] Os métodos e sistemas descritos acima fornecem detecção confiável de um objeto. Por exemplo, as modalidades de um sistema de detecção incluem um sensor que envia pulsos em direção a um objeto e um controlador que identifica um pulso em um sinal recebido pelo sensor após o pulso interagir com o objeto. O sinal inclui o pulso e o ruído, como o toque do sensor. O controlador é configurado para determinar variações no sinal. Além disso, o controlador é configurado para determinar o primeiros e o segundo sinais de cancelamento com base nas variações. Em algumas modalidades, o controlador acessa o primeiro e o segundo sinais de cancelamento em um banco de dados. Em outras modalidades,

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13/14 o controlador gera pelo menos um do primeiros sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento. Como resultado, o controlador pode cancelar o ruído do sinal, pois o ruído varia com o tempo. Além disso, o controlador identifica de forma confiável o pulso no sinal. Por conseguinte, o sistema de detecção fornece uma detecção mais precisa das características do objeto em comparação com pelo menos alguns sistemas de detecção conhecidos.

[0046] Um efeito técnico exemplificativo dos métodos, sistemas e aparelhos descritos no presente documento inclui pelo menos um de:(a) fornecer uma posição de uma junção de tubo em relação aos sistemas de BOP; (b) aumentar a confiabilidade dos sistemas de BOP; (c) fornecer dados relativos à geometria em tempo real de um furo de poço durante a operação; d) fornecer um sistema de detecção compatível com diferentes sistemas de produção; (e) fornecer um sistema de detecção para adaptação a sistemas de produção; (f) aumentar a segurança e a eficiência dos sistemas de produção; (g) reduzir a degradação da resolução próxima da superfície de um sinal; e (h) permitir a determinação das características do objeto com base em uma faixa mais ampla de sinais.

[0047] Algumas modalidades envolvem usar um ou mais dispositivos eletrônicos ou de computação. Tais dispositivos incluem tipicamente um processador ou controlador, como uma unidade central de processamento (CPU), uma unidade de processamento gráfico (GPU), um microcontrolador, um arranjo de porta programável em campo (FPGA), um processador de computador com conjunto de instruções reduzido (RISC), um circuito integrado específico da aplicação (ASIC), um circuito lógico programável (PLC) e/ou qualquer outro circuito ou processador capaz de executar as funções aqui descritas. Em algumas modalidades, os métodos descritos no presente documento são codificados como instruções executáveis incorporadas num meio legível por computador incluindo, sem limitação, um dispositivo de armazenamento e/ou um dispositivo de memória. Tais instruções, quando executadas por um processador, fazem com que o processador execute pelo menos uma porção dos métodos descritos no presente documento. Os exemplos acima são apenas exemplificativos e, portanto, não pretendem limitar de qualquer forma a definição e/ou o significado do termo processador.

[0048] Modalidades exemplificativas dos métodos, sistemas e aparelhos de BOP não estão limitadas às modalidades específicas aqui descritas, mas sim, componentes de sistemas e/ou etapas dos métodos podem ser utilizados independentemente e separadamente de outros componentes e/ou etapas aqui descritas. Por exemplo, os métodos também podem

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14/14 ser usados em combinação com outros sistemas que exigem sensores e não estão limitados à prática apenas com os sistemas e métodos descritos aqui. Pelo contrário, a modalidade exemplificativa pode ser implementada e utilizada em ligação com muitas outras aplicações, equipamentos e sistemas que podem beneficiar da confiabilidade de detecção aumentada.

[0049] Embora os recursos específicos de várias modalidades da divulgação possam ser mostrados em alguns desenhos e não em outros, isto é apenas a título de conveniência. De acordo com os princípios da divulgação, qualquer recurso de um desenho pode ser referenciado e/ou reivindicado em combinação com qualquer recurso de qualquer outro desenho.

[0050] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar as modalidades, incluindo o melhor modo, e também para possibilitar que qualquer pessoa versada na técnica pratique as modalidades, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da divulgação é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorreram aos versados na técnica. Pretende-se que estes outros exemplos sejam abrangidos pelo escopo das reivindicações, se tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de detecção para detectar um objeto em um sistema de preventer de um sistema de produção, o referido sistema de detecção, caracterizado pelo fato de que compreende:

um sensor acoplado ao sistema de preventer e configurado para enviar um pulso ultrassônico para o objeto, em que o referido sensor é ainda configurado para receber um sinal incluindo o pulso ultrassônico e o ruído após o pulso ultrassônico interagir com o objeto; e um controlador acoplado ao referido sensor e configurado para identificar o pulso ultrassônico no sinal utilizando um primeiro sinal de cancelamento numa primeira vez e um segundo sinal de cancelamento numa segunda vez, em que o referido controlador é ainda configurado para determinar que o primeiro sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal na primeira vez, e determinar que o segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no segundo sinal, e em que o referido controlador é configurado para determinar unia característica do objeto com base no pulso ultrassônico.
2. Sistema de detecção, de acordo com a rei vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para acessar um banco de dados incluindo o primeiro sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento.
3. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para gerar o segundo sinal de cancelamento com base numa combinação do primeiro sinal de cancelamento e um terceiro sinal de cancelamento.
4. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para determinar o segundo sinal de cancelamento com base na distância entre o referido sensor e o objeto.
5. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para determinar o segundo sinal de cancelamento com base num modelo do referido sensor.
6. Sistema de detecção, de acordo com a rei vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para comparar o sinal com pelo menos um do primeiro sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento.
7. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato

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2/3 de que o referido controlador é ainda configurado para determinar unia métrica de qualidade de sinal do sinal.
8. Sistema de detecção, de acordo com a rei vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para determinar um modelo temporal do sinal e alinhar o segundo sinal de cancelamento e o sinal com base no modelo temporal.
9. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para determinar características estatísticas de uma porção do sinal e determinar o segundo sinal de cancelamento com base pelo menos parcialmente nas características estatísticas da porção do sinal.
10. Sistema de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido controlador é ainda configurado para determinar uma distância entre o referido sensor e o objeto com base no pulso ultrassônico.
11. Método para detectar um objeto em um sistema de produção, o referido método caracterizado pelo fato de que compreende:

receber, utilizando um sensor, um sinal incluindo um primeiro pulso ultrassônico e ruído após o primeiro pulso ultrassônico interagir com o objeto;

determinar, usando um controlador, que um. primeiro sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em uma primeira vez;

identificar, utilizando o controlador, o primeiro pulso ultrassônico no sinal, utilizando o primeiro sinal de cancelamento na primeira vez;

determinar, utilizando o controlador, que um segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em uma segunda vez;

identificar um segundo pulso ultrassônico no sinal, utilizando o segundo sinal de cancelamento na segunda vez; e determinar uma característica do objeto com base em pelo menos um do primeiro pulso ultrassônico e do segundo pulso ultrassônico.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda acessar um banco de dados, incluindo o primeiro sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda gerar o segundo sinal de cancelamento com base numa combinação do primeiro sinal de cancelamento e um terceiro sinal de cancelamento.

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14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que determinar, utilizando o controlador, que um segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em um segundo momento compreende determinar que o segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal com base na distância entre o sensor e o objeto
15. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que determinar, utilizando o controlador, que um segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal em um segundo momento compreende determinar que o segundo sinal de cancelamento corresponde ao ruído no sinal com base numa comparação do sinal e um modelo temporal do sensor.
16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda comparar o sinal com pelo menos um do primeiro sinal de cancelamento e o segundo sinal de cancelamento.
17. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma métrica de qualidade de sinal do sinal.
18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar um modelo temporal de variações no sinal e o alinhamento do segundo sinal de cancelamento e o sinal com. base no modelo temporal.
19. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda identificar uma porção do sinal, determinar uma característica estatística da porção do sinal e gerar o segundo sinal de cancelamento com base pelo menos parcialmente na característica estatística da porção do sinal.
20. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma característica do objeto com base em pelo menos um do primeiro pulso ultrassônico e o segundo pulso ultrassônico compreende determinar uma distância entre o sensor e o objeto com base no segundo pulso ultrassônico.