BR112019024776B1

BR112019024776B1 - Método para sincronizar sinais, e, sistema para medir parâmetros de formação.

Info

Publication number: BR112019024776B1
Application number: BR112019024776-9A
Authority: BR
Inventors: Hsu-Hsiang Wu; Matthew Chase Griffing; Christopher Golla
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2023-05-16
Also published as: WO2019005018A1; CA3063104C; GB201807647D0; GB2567267B; AU2017420687A1; BR112019024776A2; GB2567267A; NO20180767A1; US20190376383A1; US10711598B2; SA519410603B1; CN110770412A; AU2017420687B2; CA3063104A1; CN110770412B

Abstract

É fornecido um método para sincronizar sinais entre transmissores e receptores de uma ferramenta de perfilagem posicionada em um furo. Os sinais de medição gerados pela operação de um transmissor no furo são adquiridos por um receptor. Uma frequência de operação do receptor é determinada por uma unidade de processamento. A frequência de operação do receptor é diferente de uma frequência de operação do transmissor. Uma frequência de amostragem do receptor é determinada com base na frequência de operação determinada. Um atraso de fase do receptor é determinado pela unidade de processamento. Os sinais de medição adquiridos são ajustados pela unidade de processamento com base na frequência de amostragem determinada e no atraso de fase do receptor.

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] As modalidades divulgadas neste documento geralmente se referem a aparelhos e métodos para fazer medições relacionadas à exploração de petróleo e gás e, mais particularmente, a métodos para sincronizar sinais entre antenas com diferentes sistemas de relógio.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A realização de medições em amostras de fluidos é desejável em muitas aplicações da indústria de petróleo. Existem vários métodos para realizar medições de fundo de poços de parâmetros petrofísicos de uma formação geológica. A perfilagem pode ser usada em furos de poço para fazer, por exemplo, medições de avaliação de formação para inferir propriedades das formações que cercam o furo e os fluidos nas formações. As ferramentas típicas de perfilagem podem incluir ferramentas eletromagnéticas (resistividade), ferramentas nucleares, ferramentas acústicas e ferramentas de ressonância magnética nuclear (NMR), embora vários outros tipos de ferramentas para avaliar propriedades de formação (também chamadas de “parâmetros de formação”) também estejam disponíveis. As primeiras ferramentas de perfilagem foram conduzidas para um furo de poço em um cabo de cabo de aço após o furo do poço ser perfurado. Versões modernas de tais ferramentas de cabo de aço ainda podem ser usadas extensivamente. No entanto, na medida em que a demanda por informações durante a perfuração de um furo continua a aumentar, as ferramentas de medição durante a perfilagem (MWD) e as ferramentas de perfilagem durante a perfuração (LWD) já foram desenvolvidas. As ferramentas de MWD podem fornecer informações de parâmetros de perfuração, tais como como peso na broca, torque, temperatura, pressão, direção e inclinação. As ferramentas de LWD podem fornecer medições de avaliação de formação, tais como resistividade, porosidade, distribuições de NMR e assim por diante. As ferramentas de MWD e LWD podem ter características comuns às ferramentas de cabo de aço (por exemplo, antenas de transmissão e recepção, sensores, etc.), mas podem ser projetadas e construídas para suportar e operar no ambiente hostil da perfuração.

[003] A profundidade de detecção provida pela ferramenta de perfilagem é diretamente proporcional à distância entre o transmissor e o receptor. Como resultado, a maioria das ferramentas de leitura profunda tem uma distância muito grande entre elas. A configuração de ferramenta básica de resistividade muito profunda de LWD inclui tipicamente dois ou mais subs de perfuração independentes (um transmissor e um ou mais receptores) que são colocadas em uma composição de fundo (BHA) entre outras ferramentas de perfuração para permitir um grande espaçamento receptor-transmissor. As medições básicas obtidas com esta ferramenta consistem em amplitudes de indução em várias frequências, a fim de permitir a detecção de vários limites de camada de formação com contrastes de resistividade tendo uma ampla faixa de resistividades.

[004] Vários subs normalmente podem se comunicar através de um barramento síncrono. Os barramentos síncronos incluem um relógio nas linhas de controle e um protocolo fixo para comunicação que é relativa ao relógio. Barramentos síncronos têm duas desvantagens, no entanto. Em primeiro lugar, a sabedoria convencional é que cada dispositivo em um barramento deve funcionar na mesma frequência do relógio. Segundo, devido à inclinação do relógio, distorção e atraso que podem resultar de muitos fatores, incluindo impedância de linha, os barramentos síncronos não podem ser muito longos se forem de alta frequência. Portanto, é muito desafiador para um barramento de sub síncrono sincronizar medições a longa distância. A sincronização adequada é desejável para obter boas medições e evitar erros indesejados de medição de amplitude/fase.

[005] Pelo menos algumas das ferramentas de leitura ultraprofundas que foram usadas pela indústria conseguem medições de LWD de acoplamento múltiplo por um projeto de antena inclinada. Esquemas especiais de processamento em domínio complexo (consistindo em parte real e imaginária) são normalmente necessários para compensar tais medições e adquirir sinais com sensibilidade especial. Como é conhecido na técnica, existem vários esquemas de processamento de sinal para adquirir sinais de LWD para várias aplicações. No entanto, como os erros de sincronização de tempo afetam a precisão da medição, o requisito fundamental para ferramentas baseadas em múltiplas antenas é a sincronização de tempo completa e precisa da ferramenta para um único tempo de referência comum, e isso se torna cada vez mais desafiador para uma separação mais longa da antena.

[006] A capacidade de mitigar os efeitos dos erros de sincronização é de relevância direta para ferramentas de perfilagem ultraprofundas, particularmente para o processamento em tempo real de medições. Consequentemente, existe um interesse contínuo no desenvolvimento de esquemas de calibração capazes de resolver problemas de sincronização.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DO DESENHO

[007] Para uma compreensão mais completa das modalidades divulgadas e para vantagens adicionais da mesma, faz-se agora referência à seguinte descrição tomada em conjunção com os desenhos anexos, nos quais: FIG. 1 ilustra um diagrama de blocos de uma modalidade de um aparelho tendo uma unidade de processamento e uma ferramenta para determinar as propriedades de formação no fundo do poço em um poço; FIG. 2 mostra gráficos da amplitude de sinais exemplares no domínio do tempo e espectros de frequência correspondentes após a Transformada de Fourier; FIG. 3 é um gráfico da amplitude normalizada de um processo discreto da transformada de Fourier (DFT) de um dos sinais da FIG. 2 de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 4 mostra gráficos da amplitude de sinais exemplares da FIG. 2 no domínio do tempo com ruído aleatório introduzido com razão de sinal para ruído (SNR) igual a 10 e espectros de frequência correspondentes após a transformada de Fourier; FIG. 5 mostra gráficos da amplitude normalizada de um processo DFT dos sinais com ruído aleatório introduzido da FIG. 4 de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 6 mostra gráficos da amplitude de sinais exemplares da FIG. 2 no domínio do tempo com ruído aleatório introduzido tendo SNR = 1 e espectros de frequência correspondentes após Transformada de Fourier; FIG. 7 mostra gráficos da amplitude normalizada de um processo DFT dos sinais com ruído aleatório introduzido da FIG. 6 de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 8 mostra gráficos da amplitude de sinais exemplares no domínio do tempo e espectros de frequência correspondentes após a Transformada de Fourier utilizando frequência de amostragem ajustada do receptor, de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 9 é um gráfico da amplitude normalizada de um processo DFT de um dos sinais da FIG. 8 com base na frequência de amostragem ajustada, de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 10 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração multi-sub, cada sub tendo um sistema de relógio diferente, de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 11 ilustra um método de sincronizar sinais entre antenas com diferentes sistemas de relógio, de acordo com uma modalidade da presente invenção; FIG. 12 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de exemplo tendo uma unidade de processamento e uma ferramenta para sincronizar medições, de acordo com várias modalidades da presente invenção; FIG. 13 ilustra normalmente um exemplo de um aparelho de perfuração, tal como incluindo capacidade de MWD ou LWD, em que uma ou mais modalidades divulgadas podem ser utilizadas; e FIG. 14 ilustra normalmente um exemplo de um aparelho de perfilagem de cabo de aço no qual uma ou mais modalidades divulgadas podem ser utilizadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES DIVULGADAS

[008] A discussão que se segue é apresentada para permitir que um versado na técnica faça e utilize a invenção. Várias modificações serão prontamente evidentes para os versados na técnica e os princípios gerais aqui descritos podem ser aplicados às modalidades e outras aplicações que não as detalhadas a seguir sem se afastar do espírito e escopo das modalidades divulgadas como aqui definidas. As modalidades divulgadas não se destinam a ser limitadas às modalidades particulares mostradas, mas devem estar de acordo com o escopo mais amplo consistente com os princípios e as características aqui divulgados.

[009] O termo “furo acima”, como utilizado neste documento, significa ao longo da coluna de perfuração ou o furo da extremidade distal em direção à superfície e “furo abaixo”, como utilizado neste documento, significa ao longo da coluna de perfuração ou o furo da superfície em direção à extremidade distal.

[0010] Será compreendido que o termo “equipamento de perfuração de poço de petróleo” ou “sistema de perfuração de poço de petróleo” não se destina a limitar o uso dos equipamentos e processos descritos com estes termos à perfuração de um poço de petróleo. Os termos também englobam a perfuração de poços de gás natural ou de poços de hidrocarbonetos em geral. Além disso, tais poços podem ser usados para a produção, monitoramento ou injeção em relação à recuperação de hidrocarbonetos ou outros materiais do subsolo. Isso também poderia incluir poços geotérmicos destinados a prover uma fonte de energia térmica em vez de hidrocarbonetos.

[0011] Os presentes inventores reconheceram, entre outras coisas, que os métodos atuais de medição das propriedades de formação utilizando ferramentas de perfilagem ultraprofunda introduzem erros de sincronização quando são utilizadas múltiplas antenas com diferentes sistemas de relógio. A profundidade ultraprofunda da investigação pode corresponder, por exemplo, a uma profundidade de investigação de cerca de 20 a 300 pés.

[0012] Aparelhos e métodos são descritos a seguir, tal como para sincronizar sinais entre antenas ao receber medições eletromagnéticas em tempo real. Várias modalidades da presente invenção se referem normalmente a novos esquemas de calibração in situ capazes de resolver diretamente problemas de sincronização. Uma ferramenta ou estrutura de ferramenta tendo pelo menos um sub transmissor de fundo do poço e uma pluralidade de receptores do fundo do poço espaçados axialmente podem transmitir e receber múltiplos sinais em tempo real. A ferramenta é integrada ou conectada operacionalmente a uma unidade de processamento configurada para determinar a frequência de amostragem e o atraso de fase de cada receptor e configurada para processar os sinais de medição adquiridos usando a frequência de amostragem determinada e o atraso de fase de um receptor correspondente. Vantajosamente, as modalidades da presente invenção não requerem uma interligação de barramento entre os subs para realizar a sincronização entre antenas a uma longa distância. Em vez disso, o seguinte descreverá, em detalhes, vários esquemas de processamento para obter uma sincronização relativa entre os subs e um ajuste adicional dos sinais recebidos para compensar o efeito da não sincronização. Em uma modalidade, as medições sincronizadas podem ser realizadas tendo em conta a informação relativa do relógio entre as antenas.

[0013] Para facilitar uma melhor compreensão da presente divulgação, os exemplos a seguir de certas modalidades são fornecidos. De forma alguma os exemplos a seguir devem ser lidos para limitar, ou definir, o escopo da divulgação. As modalidades da presente divulgação e suas vantagens são mais bem compreendidas referindo-se às FIGS 1 a 14, em que números equivalentes são usados para indicar partes equivalentes e correspondentes.

[0014] Voltando agora para os desenhos, a FIG. 1 mostra um diagrama de blocos de uma modalidade de um aparelho 100 tendo uma unidade de processamento 108 e uma ferramenta ou estrutura de ferramenta 105 para determinar as propriedades de formação no fundo do poço em um poço 102. A ferramenta 105 tem um arranjo de um sub transmissor 103 e uma pluralidade de subs receptores de fundo de poço axialmente espaçados integrados aos receptores 104-1, 104-2 . . . 104- (N-1), 104-N (também referidos coletivamente como “subs receptores 104” ou simplesmente “receptores 104”) para operar em conjunto com a unidade de processamento 108 para adquirir sinais em tempo real gerados pelo transmissor 103. Em uma modalidade, a distância entre os receptores 104-1, 104-2 ... 104- (N-1), 104-N pode variar de aproximadamente 10 pés a aproximadamente 300 pés. Os receptores 104 adquirem medições de parâmetros de formação, como descrito em mais detalhes a seguir. Arranjos de controle e processamento equivalentes, semelhantes ou idênticos de transmissores e receptores, como divulgados em várias modalidades aqui, fornecem um mecanismo para sincronizar sinais quando o transmissor 103 e os receptores 104 possuem diferentes sistemas de relógio.

[0015] Em uma modalidade, um arranjo do sub transmissor 103 e dos subs receptores 104 pode funcionar em conjunto com a unidade de processamento 108 para prover diversas medições de propriedades de formação. O sub transmissor 103 e os subs receptores 104 podem ser interligados por um barramento 106. Cada elemento do sensor (isto é, transmissores e receptores) no arranjo ilustrado pode ser realizado como um elemento de bobina, um elemento de fio, um elemento toroidal, um elemento solenoide, um elemento de tipo de eletrodo, um transdutor ou outro sensor baseado eletromagnético apropriado. Estes sensores selecionados podem operar em diversos intervalos de frequência. As antenas transmissoras 103 podem empregar correntes alternadas para gerar um campo eletromagnético, o qual pode induzir correntes de parasitas na região circundante. A corrente parasita pode gerar um campo magnético que pode ser detectado pelas antenas receptoras 104 na ferramenta de perfilagem 105.

[0016] Como mostrado na FIG. 1, o transmissor 103 e cada receptor 104-1, 104-2 . . . 104- (N-1), 104-N são preferivelmente dispostos em uma posição diferente ao longo do eixo longitudinal da ferramenta de perfilagem 105. Múltiplos receptores 104 podem detectar uma resposta com base no sinal de um único transmissor. O sinal recebido por dois receptores espaçados 104 pode ter uma diferença de fase e amplitude. Em diferentes modalidades, o módulo transmissor 103 e os módulos receptores 104-1... 104-N da ferramenta de perfilagem modular 105 estão dentro de um único corpo de ferramenta que corresponde a uma ou mais ferramentas de perfilagem. Alternativamente, o módulo transmissor 103 e os módulos receptores 104-1. 104-N da ferramenta de perfilagem 105 são distribuídos através de uma pluralidade de corpos de ferramenta. A pluralidade de corpos de ferramentas pode corresponder a uma única ferramenta de perfilagem ou a múltiplas ferramentas de perfilagem que compartilham alguns componentes. Em diferentes modalidades, a pluralidade de corpos de ferramenta com módulos transmissores e/ou módulos receptores distribuídos pode ser acoplada entre si direta ou indiretamente. Além disso, o acoplamento de corpos de ferramentas pode ser rígido ou flexível. Por exemplo, em um cenário de perfilagem durante a perfuração, é necessário um acoplamento rígido entre corpos de ferramenta. Enquanto isso, em um cenário de perfilagem com cabo de aço, um acoplamento rígido ou flexível entre corpos de ferramentas pode ser usado. Os componentes de acoplamento entre corpos de ferramenta com módulos transmissores e/ou receptores podem ser, por exemplo, um cabo de aço, umbilical, arame, tubo enrolado, tubulares metálicos (segmentos de coluna de perfuração ou de invólucro), tubulares com fios ou outros acopladores.

[0017] Em uma modalidade, um arranjo do transmissor 103 e receptores 104 pode operar em conjunto com uma unidade de processamento 108 para ajustar (por exemplo, corrigir) medições de propriedades de formação em tempo real entre duas ou mais posições da BHA, de modo a lidar com problemas de sincronização entre subs de antenas com diferentes sistemas de relógio. Em uma modalidade como esta, o aparelho pode resolver os problemas de sincronização, como descrito em mais detalhes a seguir, para prover uma medição da propriedade de formação mais precisa para operadores de campo, tal como em tempo real.

[0018] A unidade de processamento 108 fornece sinais para ativar ou desativar seletivamente o transmissor 103 e adquirir sinais de medição no arranjo dos receptores 104 em tempo real. Nestes exemplos, “tempo real” inclui atrasos comuns associados com sinais de transmissão do poço 102 para a unidade de processamento 108, tais como atributos de atraso de propriedade material ou física. Tal como discutido neste documento, os sinais ou medições incluem medições eletromagnéticas.

[0019] Deve ser claramente entendido que a unidade de processamento 108 pode estar localizada na superfície do poço 102 operativamente em comunicação com a ferramenta 105 através de um mecanismo de comunicação. Tal mecanismo de comunicação pode ser realizado como um veículo de comunicação que é padrão para operações de poço. A unidade de processamento 108 pode ser distribuída ao longo do mecanismo pelo qual a ferramenta 105 é colocada no fundo do poço no poço 102. A unidade de processamento 108 pode ser integrada com a ferramenta 105 de modo a que unidade de processamento 108 seja operável no fundo do poço do poço 102. Em modalidades alternativas, a unidade de processamento 108 pode ser distribuída ao longo de ferramenta 105 ou ao longo da estrutura que coloca a ferramenta 105 no fundo do poço.

[0020] Em várias modalidades, uma metodologia de processamento sincroniza operacionalmente sinais em tempo real sem um barramento de sincronização dedicado. A ferramenta 105 pode ser usada como uma ferramenta de MWD, tal como uma ferramenta de LWD. Além disso, a ferramenta 105 pode ser adaptada para uma ferramenta de cabo de aço.

[0021] Normalmente, medições de tensão complexas de uma antena receptora (isto é, antena do primeiro receptor 104-1) que são processadas pela unidade de processamento 108 em resposta a um disparo (isto é, transmissão) da antena transmissora 103 podem ser dadas pela Equação (1), expressa como:

em que AmpAlvo é a magnitude da medição complexa, phaTx é o atraso de fase nos componentes eletrônicos da antena transmissora, phaRx é o atraso de fase nos componentes eletrônicos da antena receptora e phaAlvo é o atraso da fase do sinal alvo. Deve-se observar que AmpAlvo da medição complexa geralmente é afetado por qualquer meio entre a antena transmissora e a antena receptora, mas não é afetado por nenhum componente eletrônico nas antenas transmissora e/ou receptora. Isto é devido ao esquema de Transformada de Fourier aplicado à medição para determinar a magnitude de um sinal alvo detectado (normalmente como sinal de formação) apenas. A parte da fase do sinal de tensão complexo medido compreende três partes: phaTx, phaRx e phaAlvo descritas anteriormente. Para obter sinal de tensão complexo preciso somente do alvo, o atraso de fase na antena tanto transmissora quanto receptora deve ser capturado e/ou sincronizado.

[0022] Por outro lado, as ferramentas de resistividade eletromagnética convencionais (EM) de LWD que adquirem valores de medição utilizam normalmente sinais de razão das medições complexas (isto é, medidas de resistividade) para caracterizar as propriedades de formação em torno das ferramentas. A resistividade real da formação é um parâmetro petrofísico essencial que contribui para que os petrofísicos caracterizem e desenvolvam um reservatório. Uma medida de resistividade apresenta uma propriedade de EM das formações em torno das ferramentas de perfilagem, em que diferentes formações apresentam leituras de resistividade específicas e distintas. Um perfil contínuo de resistividade permite ao petrofísico reconhecer a geologia da formação e desenvolver um bom programa de localização de furo de poço para uma produção máxima de petróleo no reservatório. Tais sinais de razão são tipicamente obtidos através da coleta de medições de sinal de dois receptores (isto é, receptores 104-2 e 104-N) em resposta à antena transmissora de disparo (isto é, transmissor 103). A equação (2a) e a equação (2b) a seguir descrevem as duas medições do receptor eletromagnético:

em que Amp1 e Amp2 são as magnitudes das medições complexas, phaRx1 e phaRx2 são o atraso de fase nos componentes eletrônicos da primeira e da segunda antenas receptoras, respectivamente epha1 e pha2 são os atrasos de fase dos sinais alvo. Uma vez que as duas medições do receptor são feitas com base na transmissão da mesma antena transmissora, o atraso de fase da antena transmissora deve ser o mesmo para as duas medições. Além disso, as duas antenas receptoras normalmente fazem parte do mesmo dispositivo eletrônico e recebem os sinais simultaneamente. Portanto, também é esperado que o atraso de fase (phaRx1 e phaRx2) dos sinais recebidos pelos dispositivos eletrônicos substancialmente idênticos seja cerca de o mesmo. No geral, o atraso de fase (ou deslocamento de fase) das duas antenas receptoras correspondentes é calibrado para que não haja diferença de atraso de fase do receptor entre os dois sinais (seja phaRx1 - phaRx2 = 0 ou phaRx1 = phaRx2 = 0). A equação (3) descreve como as ferramentas convencionais de medição de resistividade tipo LWD de indução eliminam a diferença de atraso de fase tomando a razão entre as duas medições do receptor e determinando os sinais apenas do sinal alvo adjacente:

[0023] Como não há sincronização entre as antenas, a primeira questão é a incompatibilidade entre as verdadeiras frequências de operação dos sinais de transmissão refletidos medidos no circuito receptor (isto é, antena do primeiro receptor 104-1) e a frequência de operação do transmissor definida, causando determinação da amplitude imprecisa pelo processo de Transformada de Fourier. Particularmente, uma frequência de operação do transmissor fixa é transmitida da antena transmissora 103 e o mesmo valor de frequência de operação é usado em antenas receptoras (por exemplo, antena 104-1 do primeiro receptor) para realizar a Transformada de Fourier e adquirir as características de amplitude complexas correspondentes (ou fase e magnitude). ). Entretanto, se o sinal do relógio do transmissor e o sinal do relógio do receptor não estiverem devidamente calibrados e/ou sincronizados no poço 102, a frequência de operação real será derivada quando a amplitude do sinal recebido for medida e a Transformada de Fourier for executada com base nas medições do receptor adquirido. Especialmente, o relógio de subs individuais pode derivar aleatoriamente em resposta a alterações nos parâmetros operacionais (tal como temperatura, por exemplo).

[0024] Se o relógio de um sub for mais rápido que o do outro e não houver um barramento dedicado para sincronizar os relógios entre subs diferentes, a frequência de operação será desviada e, em seguida, qualquer ferramenta de resistividade que meça a amplitude do sinal recebido e use a amplitude medida para executar a Transformada de Fourier obteria resultados imprecisos sem conhecer a verdadeira frequência de operação do transmissor. Deve-se notar que o processo de sincronização do relógio é um tanto complexo e demorado. Por exemplo, dois relógios podem ser sincronizados em uma ferramenta de resistividade de múltiplas antenas executando as seguintes etapas: geração de um sinal associado a um primeiro relógio; modulação do sinal; transmissão do sinal modulado; recepção do sinal modulado por um receptor associado a um segundo relógio; correlação do sinal recebido; determinação da hora de chegada do sinal recebido; determinação da diferença de tempo entre os dois relógios; e sincronização dos dois relógios. Desta forma, várias modalidades da presente invenção descrevem novos métodos de resolução de problemas de sincronização de relógio sem executar a sincronização do sinal de relógio real entre o arranjo do sub transmissor 103 e os subs receptores 104-1 104-2 . . . 104 (N -1), 104 N.

[0025] Voltando agora para a FIG. 11, é mostrado um diagrama de fluxo que representa um processo de sincronização de sinais entre antenas com diferentes sistemas de relógio, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Antes de recorrer à descrição da FIG. 11, nota-se que o diagrama de fluxo na FIG. 11 mostra um exemplo em que as etapas operacionais são realizadas em uma ordem particular, conforme indicado pelas linhas que conectam os blocos, mas as várias etapas mostradas neste diagrama podem ser realizadas em qualquer ordem ou em qualquer combinação ou subcombinação. Deve ser compreendido que em algumas modalidades algumas das etapas descritas a seguir podem ser combinadas em uma única etapa. Em algumas modalidades, uma ou mais etapas podem ser omitidas. Em algumas modalidades, uma ou mais etapas adicionais podem ser realizadas. Conforme será compreendido por um versado na técnica, os aspectos das presentes modalidades podem ser incorporados como um método ou produto de programa de computador. Em algumas modalidades, o método descrito a seguir pode ser realizado, pelo menos em parte, pela unidade de processamento 108 (representada na Figura 1).

[0026] Em 1102, uma antena transmissora 103 ao longo de um eixo longitudinal de um arranjo pode ser ativada em um momento inicial. A primeira antena transmissora pode ser configurada para funcionar a uma frequência de funcionamento fixa, tal como descrito a seguir. Em 1104, antenas em um ou mais subs receptores 104-1 104-2 . . . 104- (N - 1), 104-N podem ser ativadas no tempo inicial e uma primeira pluralidade de medições pode ser coletada em tempo real, como no receptor 104-1. O primeiro sub receptor 104-1 e a antena do sub transmissor 103 podem estar a uma distância conhecida. A primeira pluralidade de medições pode ser associada à primeira antena receptora 104-1. Da mesma forma, em 1104, uma segunda pluralidade de medições pode ser coletada em tempo real, como em um segundo sub receptor 104-2 e assim por diante.

[0027] Além disso, uma vez que o transmissor 103 e uma ou mais antenas receptoras 104 estejam ativadas elas podem funcionar de forma contínua ou discreta, tal como em um determinado intervalo. O arranjo de transmissores e receptores pode ser incluída em uma estrutura de ferramenta, tal como a ferramenta 105 da FIG. 1 e aqui descrito.

[0028] A primeira, segunda, terceira, etc. . pluralidades de medições podem ser coletadas ao longo de um intervalo de tempo pré-determinado que começa no momento inicial da gravação. Por exemplo, a partir do início de uma operação de perfuração até o fim de uma operação de perfuração ou qualquer intervalo de tempo durante esta. Em um exemplo, a coleta da pluralidade de medições pode incluir a coleta de dentro no domínio do tempo, de tal modo que cada uma das medições da pluralidade de medições seja associada a um tempo, às primeiras antenas receptoras ou às segundas antenas receptoras, etc. e à amplitude. Isto é, cada medição coletada pode ser associada com a respectiva antena transmissora e com a respectiva antena receptora.

[0029] Em 1106, o desvio de frequência de operação recebido e as correspondentes amplitudes de DFT correspondentes a cada sub são determinados.

[0030] A tabela a seguir (Tabela 1) ilustra um caso de desvio de frequência de operação como exemplo não limitante:

Tabela 1

[0031] No exemplo ilustrado, a frequência de operação projetada é de 2 kHz e a frequência do relógio do oscilador é de 16,384 MHz. Um oscilador é frequentemente usado como um relógio de referência para integração de sistemas em vários dispositivos eletrônicos. Supondo que haja desvio de ± 250 ppm na mesma faixa de temperatura de operação e assumindo taxas de desvio de pior caso para os relógios correspondentes (ou seja, desvio de -250ppm no transmissor e desvio de +250ppm no receptor), conforme indicado na Tabela 1, a verdadeira frequência de operação

de um desvio de sinal de transmissão para 1,9995 kHz. Além disso, como no transmissor, a frequência de amostragem

do receptor também desvia devido ao desvio do relógio do receptor. Desta forma, os dados discretos adquiridos por uma ferramenta de medição eletromagnética no receptor terão um valor de frequência de operação diferente do verdadeiro valor de frequência de operação do transmissor. Novos métodos de processamento de medição fornecidos por várias modalidades da presente invenção não usam qualquer informação de relógio, mas ao invés disso eles usam a frequência de amostragem de receptor (fs) de 16,004 kHz para processar medições adquiridas pelo receptor. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a frequência de operação final

medida pelo sub receptor) pode ser dada pela Equação (4):

[0032] Como mostrado na Tabela 1 anterior, o cenário de pior caso ilustrado produzirá a variação de frequência de 1Hz na medição do receptor. Assim, uma ou mais modalidades fornecem novos métodos para determinar o desvio da frequência de operação. Na pior das hipóteses (por exemplo, - 250ppm no relógio do transmissor e +250ppm no relógio do receptor), a ferramenta 105 com relógios não sincronizados produzirá diferentes frequências de amostragem no transmissor 103

e no receptor

, enquanto

é usado tipicamente para produzir e/ou amostrar um sinal com frequência de operação

. De acordo com uma modalidade da presente invenção, o transmissor 103 gera dois sinais de entrada descritos pelas Equações (5a) e (5b) usando a frequência de amostragem do transmissor - um primeiro sinal de entrada (Sinal 1) tendo uma amplitude de 1,0 e um segundo sinal de entrada (Sinal 2) com amplitude de 0,5:

[0033] Uma vez que o sistema e os métodos descritos aqui não utilizam nenhuma informação de relógio, a Transformada de Fourier é alcançada usando a frequência de amostragem projetada (fs). FIG. 2 mostra gráficos da amplitude de sinais exemplares no domínio do tempo e espectros de frequência correspondentes após a Transformada de Fourier rápida (FFT). Um primeiro gráfico 202 ilustra alterações de amplitude de um primeiro sinal com amplitude de 1 e com uma frequência de operação de 1,9995kHz (frequência de operação do transmissor na Tabela 1). Um segundo gráfico 206 ilustra alterações de amplitude de um segundo sinal com amplitude de 0,5 e também tendo uma frequência de operação de 1,9995kHz. Um terceiro gráfico 203 e um quarto gráfico 207 são gráficos de magnitude FFT em função da frequência para o primeiro e segundo sinais, respectivamente. Como mostrado na FIG. 2, tomando medições de um segundo no receptor (por exemplo, primeiro sub receptor 104-1) usando a frequência de operação de 2kHz, bem como os parâmetros na Tabela 1 anterior, tanto o primeiro sinal quanto o segundo sinal têm a amplitude de pico em 1999Hz, conforme obtido por meio de FFT, que são indicados pelos números de referência 204 e 208, respectivamente.

[0034] Em seguida, de acordo com uma modalidade da presente invenção, a unidade de processamento 108 executa operações de processamento de transformada de Fourier individual (DFT), associadas a uma frequência de operação. Uma operação de processamento individual deve ser entendida como uma operação de processamento associada a uma única frequência de operação de 2kHz (por exemplo, faixa de frequência DFT de 1,998kHz a 2,002kHz). FIG. 3 é um gráfico da amplitude normalizada de uma operação de processamento de DFT do segundo sinal ilustrativo da FIG. 2, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A unidade de processamento 108 pode usar o gráfico 302 mostrado na FIG. 3 para capturar o desvio de frequência de operação incidental na antena receptora, avaliando os valores de pico das amplitudes de DFT próximas da frequência de operação de 2kHz.

[0035] Os métodos propostos foram avaliados pela injeção de ruído puramente aleatório aos sinais descritos pela Equação (5a) e Equação (5b) anterior, de forma que a razão sinal para ruído (SNR) de 10 seja alcançada. FIG. 4 mostra gráficos das alterações de amplitude 402 e 406 do primeiro e segundo sinais da FIG. 2, respectivamente, no domínio do tempo com ruído puramente aleatório injetado com SNR igual a 10. Assim como na FIG. 2, ambos os sinais têm uma frequência de operação de 1,9995kHz. Além disso, a FIG. 4 inclui gráficos 403 e 407 que são gráficos de magnitude FFT em função da frequência para o primeiro e segundo sinais, respectivamente. De forma semelhante à FIG. 2, tanto o primeiro sinal quanto o segundo sinal têm a amplitude do pico em 1999 Hz, como obtido por meio de FFT, que são indicados neste caso pelos números de referência 404 e 408, respectivamente.

[0036] FIG. 5 mostra gráficos 502 e 504 da amplitude normalizada de uma operação de processamento de DFT dos sinais com ruído aleatório introduzido da FIG. 4 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A unidade de processamento 108 pode usar os gráficos 502 e 504 mostrados na FIG. 5 para capturar os valores de pico das amplitudes DFT 506 e 508 perto da frequência de operação de 2kHz. FIG. 5 ilustra que quando um ruído puramente aleatório é injetado nos sinais de entrada, resultados substancialmente semelhantes são alcançados pelos métodos propostos.

[0037] Os métodos propostos foram avaliados através de injeção de ruído puramente aleatório com SNR de 1 para os sinais descritos pela Equação (5a) e Equação (5b) anterior. FIG. 6 mostra gráficos das alterações de amplitude 602 e 606 do primeiro e segundo sinais da FIG. 2, respectivamente, no domínio do tempo com ruído puramente aleatório injetado com SNR igual a 1. Além disso, a FIG. 6 inclui gráficos 603 e 607 que são gráficos de magnitude FFT em função da frequência para o primeiro e segundo sinais, respectivamente. Mesmo neste cenário, tanto o primeiro sinal quanto o segundo sinal têm a amplitude do pico em 1999 Hz, como obtido por meio de FFT, que são indicados neste caso pelos números de referência 604 e 608, respectivamente.

[0038] FIG. 7 mostra gráficos 702 e 704 da amplitude normalizada de uma operação de processamento de DFT dos sinais com ruído aleatório introduzido com SNR de 1 da FIG. 4 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A unidade de processamento 108 pode usar os gráficos 702 e 704 mostrados na FIG. 7 para capturar os valores de pico das amplitudes DFT 706 e 708 perto da frequência de operação de 2kHz. FIG. 7 ilustra que, mesmo que ruído puramente aleatório com SNR improvável de 1 seja injetado nos sinais de entrada, resultados substancialmente semelhantes ainda podem ser obtidos pelos métodos propostos.

[0039] Uma vez determinada a frequência de funcionamento recebida, a unidade de processamento 108 pode utilizar esta informação para alinhar a frequência de amostragem do receptor. Na Equação (6) a seguir, os sinais ideais (sinais sem incertezas decorrentes do desvio do relógio) são representados pelo tamanho da equação à esquerda. Será evidente para quem teve o benefício da presente divulgação que o tamanho do lado direito da Equação (6) pode ser usado para processar as medições recebidas com base na frequência de

em que Amp é a magnitude das medições, f0 é a frequência de operação projetada, fs é a frequência de amostragem projetada,

é a frequência de operação determinada do dispositivo receptor e

é a frequência de amostragem ajustada no receptor.

[0040] Consequentemente, a Equação (6) pode ser reescrita como Equação (7):

[0041] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa 1106, a unidade de processamento 108 utiliza a Equação (7) para determinar uma frequência de amostragem ajustada no receptor.

[0042] Continuando com o exemplo anterior, a frequência de operação projetada é de 2kHz, mas a frequência de operação determinada do receptor é de 1,999kHz. Além disso, a frequência de amostragem projetada é de 16kHz. Colocar esses números na Equação (7) produz a frequência de amostragem do receptor para o exemplo fornecido: 1,999kHz x 16kHz/2kHz = 15,992kHz. Consequentemente, a unidade de processamento 108 deve ajustar o valor da frequência de amostragem do receptor para 15,992 kHz para processar sinais adquiridos pelo receptor correspondente no exemplo ilustrado anteriormente.

[0043] Ainda fazendo referência à etapa 1106 na FIG. 11,uma vez que a frequência de amostragem do receptor é ajustada pela unidade de processamento 108, a operação de processamento DFT (usando fs e /o) pode processar com precisão a medição recebida usando 2kHz como amplitude de pico, como mostrado nas FIGS. 8 e 9. FIG. 8 mostra gráficos 802 e 806 da amplitude de sinais exemplares no domínio do tempo e espectros de frequência correspondentes após a Transformada de Fourier utilizando frequência de amostragem ajustada do receptor, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado na FIG. 8, os sinais discretos no domínio do tempo nos gráficos 802 e 806 não têm nenhuma modulação de amplitude quando é utilizada a frequência de amostragem do receptor ajustada. Ao contrário, os sinais discretos no domínio do tempo na FIG. 2 têm essa modulação de amplitude com base na frequência de amostragem original. Evidentemente, se a frequência de amostragem do receptor for ajustada adequadamente, tanto o primeiro sinal quanto o segundo sinal terão a amplitude de pico em 2kHz, conforme obtido por meio de FFT. As amplitudes de pico para o primeiro e segundo sinais são indicadas pelos números de referência 804 e 808, respectivamente. FIG. 9 é um gráfico 902 da amplitude normalizada do processamento DFT dos sinais da FIG. 8 com base na frequência de amostragem ajustada, de acordo com uma modalidade da presente invenção. FIG. 9 ilustra que, quando a frequência de amostragem ajustada é usada, a amplitude real do pico é de 2kHz.

[0044] Embora a frequência de funcionamento recebida, bem como a frequência de amostragem do receptor possam ser determinadas pela unidade de processamento 108 utilizando métodos descritos anteriormente, o esquema de ajuste computacional aqui descrito também deve resolver os problemas de atraso de fase entre os subs transmissores e receptores na etapa 1108. Em uma modalidade, a fim de determinar o atraso de fase do sinal medido por um receptor 104 em resposta ao disparo do transmissor 103, a ferramenta 105 pode incluir um dispositivo (não mostrado na FIG. 1) instalado no transmissor 103 e configurado para medir o sinal de corrente durante o disparo da antena transmissora 103. Tal sinal de corrente tem atraso de fase idêntico ao atraso de fase do sinal de transmissão. Desta forma, nesta modalidade, a unidade de processamento 108 pode normalizar medições de receptores individuais em relação ao disparo do transmissor 103 utilizando medições de corrente correspondentes do transmissor 103, como descrito pela Equação (8):

em que VRx representa a medição do receptor eletromagnético, AmpTarget é a amplitude do sinal alvo, ITx representa o sinal de corrente medido do transmissor, j é o número imaginário da unidade (também designado como i), que é usado para expressar números complexos, phaTx representa um atraso de fase do transmissor 103 , phaRx representa atraso de fase do receptor 104, phaTarget representa atraso de fase do sinal alvo.

[0045] Outro método para sincronizar as diferenças de atraso de fase envolve a determinação do atraso da fase relativa entre as antenas antes de fazer as medições como um esquema de autocalibração descrito a seguir. De acordo com esta modalidade alternativa, para alcançar essa autocalibração, o sub do transmissor 103 e o sub do receptor 104 podem se comunicar através do barramento de interconexão 106 ou por meio de comunicação sem fio usando um sinal de frequência muito baixa, tal como sinal variando de cerca de 1 Hz a cerca de 100kHz. Este método de processamento envolve a identificação da sincronização relativa entre os sistemas de relógio localizados em subs diferentes e será descrita a seguir com referência à FIG. 10.

[0046] FIG. 10 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração de múltiplos receptores, de acordo com uma modalidade da presente invenção. No arranjo 1000 mostrado na FIG. 10 existem N subs receptores 104-1,104-2, ... , 104-N e cada sub tendo um sistema de relógio diferente. De acordo com esta modalidade, o segundo receptor 104-2 configurado para determinar o atraso de fase em relação ao atraso de fase 1041 do primeiro receptor provido por um sinal dedicado transmitido através do barramento 106 ou uma comunicação de sinal sem fios de baixa frequência correspondente entre o primeiro 104-1 e segundo 104-2 subs receptores. De forma semelhante, o terceiro receptor 104-3 é configurado para determinar o seu atraso de fase em relação ao segundo sub receptor 104-2. De acordo com esta modalidade, cada um dos sub receptores 104-1, ... , 104-N pode enviar os valores de atraso de fase relativos determinados para a unidade de processamento 108. A unidade de processamento 108 é ainda configurada para usar atrasos de fase relativos recebidos entre os subs 104 para ajustar medições adquiridas em cada sub receptor 104. Por exemplo, supondo que o atraso de fase do primeiro sub 104-1 seja ejphal, então o atraso de fase do sub N pode ser expresso como ej(Phal+Phan), em que phan é o atraso de fase relativo entre o primeiro sub receptor 104-1 e o n-ésimo sub receptor 104- N.

[0047] Em uma modalidade ainda sincronização de fase relativa para o arranjo também pode ser realizado no ambiente temperaturas para derivar o coeficiente de calibração para cada sub receptor correspondente a medições de temperatura particulares. Nesta modalidade, a unidade de processamento 108 pode utilizar estes coeficientes derivados para sincronizar o atraso de fase da eletrônica entre os subs ao se processar as medições adquiridas pelos subs receptores correspondentes 104.

[0048] Usando esse esquema de autocalibração, a Equação (1) pode ser modificada como Equação (10):

em que, phaRx_Tx é o atraso de fase relativo entre o sub da antena transmissora e um sub da antena receptor e phaTx é o atraso de fase no sub transmissor, que pode ser medido por um dispositivo dedicado (como um circuito/módulo de medição de corrente da antena) no sub transmissor mencionado anteriormente. Uma vez que estes termos de atraso de fase são determinados, o sinal alvo no sub receptor pode ser desacoplado usando a Equação (11):

[0049] Assim, de acordo com modalidades da presente invenção, em 1108, a unidade de processamento 108 recebe um sinal de corrente medido obtido por um dispositivo dedicado no transmissor 103 e utiliza o sinal de corrente recebido como um fator de normalização para remover o atraso de fase ou a unidade de processamento 1108 determina a diferença de atraso de fase entre a pluralidade de subs 103, 104-1, 104-2, ... , 104- (N-1), 104-N. Em 1110, a unidade de processamento 108 ajusta as medições providas por cada sub receptor 104 relativamente umas às outras com base nas determinações feitas nas etapas 1106 e 1108.

[0050] Na etapa 1112, a unidade de processamento 108 pode analisar adicionalmente os dados de medição ajustados da ferramenta de perfilagem 105 para detectar camadas subsuperficiais. Por exemplo, a unidade de processamento 108 pode identificar os locais de limite e outras propriedades das camadas de subsuperfície com base nas medições de resistividade ajustadas adquiridas pela ferramenta 105 no furo do poço 102. Por exemplo, em alguns casos, uma resistividade mais elevada indica uma maior possibilidade de acúmulo de hidrocarbonetos.

[0051] Em algumas modalidades, as localizações de limite das camadas subsuperficiais são detectadas com base em uma análise da distância para o limite de leito (DTBB). Por exemplo, a unidade de processamento 108 pode determinar a distância até ao limite de cada camada subsuperficial a partir de um ponto de referência na ferramenta de perfilagem 105. O ponto de referência na ferramenta de perfilagem 105 pode representar, por exemplo, a profundidade do furo do poço em ou perto do centro axial de um arranjo de transmissores e receptores na ferramenta de perfilagem 105 ou a profundidade do furo do poço em outro local. O limite de cada camada do subsuperficial pode representar, por exemplo, a profundidade do furo do poço, em que as camadas do subsuperficiais interceptam o furo do poço 102.

[0052] De acordo com modalidades da presente invenção, devido a temperaturas de operação substancialmente estáveis a determinados intervalos de profundidade, as etapas 1106-1110 descritas anteriormente são realizadas pela unidade de processamento 108 apenas periodicamente, preferivelmente, responsivo a alterações de temperatura. Em outras palavras, como uma mudança na temperatura de funcionamento excede um nível de limiar predefinido dentro de um período de tempo predefinido, a unidade de processamento 108 realiza as etapas 1106-1110 para atualizar a frequência de amostragem das antenas receptoras, determinar desvios de fase e ajustar as medições em conformidade. Assim, uma correção de medição superior é obtida por meio de vários métodos de processamento para compensar o efeito da não sincronização entre os sistemas de relógio que respondem às mudanças de temperatura. Isso possibilita resolver os problemas de sincronização de acordo com o desvio real de temperatura. Nota-se que, uma vez que a unidade de processamento 108 resolve os problemas de sincronização do relógio, os valores originais da frequência de operação projetada (/0) e da frequência de amostragem (fs) ainda são utilizados pela unidade de processamento 108 no cálculo de DFT, uma vez que a frequência de amostragem do receptor ajustada sincroniza efetivamente os relógios correspondentes do receptor ao sistema de relógio do transmissor.

[0053] FIG. 12 ilustra um diagrama de blocos de características de uma ferramenta de exemplo 105 tendo uma unidade de processamento integrada com a mesma para fornecer medições operacionalmente para sincronizar sinais em tempo real. A unidade de processamento 108 pode ser integrada com a ferramenta 105 de modo a que unidade de processamento 108 seja operável no fundo do poço do poço 102. A unidade de processamento 108 da ferramenta 105 está ligada operacionalmente a um arranjo do transmissor 103 e receptores 104 nos quais os sinais de medição podem ser adquiridos em resposta à ativação do transmissor 103 no arranjo, em que o processamento dos sinais coletados dos receptores 104 e transmissor 103 provê medições de parâmetros de formação, por exemplo. Os arranjos de transmissores e receptores da ferramenta 105 podem ser realizados de uma maneira semelhante ou idêntica aos arranjos discutidos neste documento.

[0054] A ferramenta 105 também pode incluir um controlador 1208, uma memória 1212, um aparelho eletrônico 1218 e uma unidade de comunicações 1214. O controlador 1208, memória 1212 e unidade de comunicações 1214 podem ser arranjados para controlar a operação da ferramenta 105 de uma maneira semelhante ou idêntica a uma unidade de processamento aqui discutida. Vários componentes da ferramenta 105 podem operar em conjunto como uma unidade de processamento para obter sincronização relativa entre o transmissor e os receptores no arranjo e ajustar adicionalmente os sinais recebidos para compensar o efeito de não sincronização. O controlador 1208, memória 1212 e um aparelho eletrônico 1218 podem ser obtidos para ativar as antenas transmissoras e as antenas receptoras, de acordo com os procedimentos de medição e processamento de sinal, como aqui descrito. A unidade de comunicações 1214 pode incluir comunicações de fundo de poço em uma operação de perfuração. Tais comunicações de fundo de poço podem incluir um sistema de telemetria.

[0055] A ferramenta 105 também pode incluir um barramento 1210, em que o barramento 1210 fornece condutividade elétrica entre os componentes da ferramenta 105. Barramento 1210 pode incluir um barramento de endereços, um barramento de dados e um barramento de controle, cada um independentemente configurado. O barramento 1210 também podem usar linhas condutoras comuns para a prover um ou mais dos endereços, dados ou controle, cuja utilização pode ser regulada pelo controlador 1208. O barramento 1210 pode ser configurado de modo que os componentes da ferramenta 105 sejam distribuídos. Essa distribuição pode ser arranjada entre componentes de fundo de poço, tais como transmissores e receptores da ferramenta 105 e componentes que podem ser arranjados na superfície. Alternativamente, os componentes podem ser colocalizados, tais como em um ou mais colares de uma coluna de perfuração ou em uma estrutura de cabo de aço.

[0056] Em várias modalidades, dispositivos periféricos 1216 podem incluir monitores, memória de armazenamento adicional e/ou outros dispositivos de controle que podem operar em conjunto com o controlador 1208 e/ou memória 1212. Em uma modalidade, o controlador 1208 é um processador. Dispositivos periféricos 1216 podem ser arranjados com um monitor que pode ser usado com instruções armazenadas na memória 1212 para implementar uma interface de usuário para gerenciar a operação da ferramenta 105. Uma interface do usuário pode ser operada em conjunto com unidades de comunicações 1214 e barramento 1210. Vários componentes da ferramenta 105 podem ser integrados vela, tal que processamento idêntico ou semelhante para os esquemas de processamento discutidos em relação a várias modalidades neste documento possa ser realizado em fundo de poço nas proximidades de medição.

[0057] A frase, “meio legível por processador” deve ser compreendida como incluindo qualquer dispositivo não transitório tangível que é capaz de armazenar ou codificar uma sequência de instruções para serem executadas pela máquina e que fazem com que a máquina execute qualquer uma das metodologias descritas e/ou requeridas. Um meio legível por processador como este inclui um meio legível por máquina ou meio legível por computador. O termo “meio não transitório” inclui expressamente todas as formas de dispositivos de armazenamento, incluindo discos (óptico, magnético, etc.) e todas as formas de dispositivos de memória (por exemplo, Memória Dinâmica de Acesso Aleatório (DRAM), Flash (de todos os projetos de armazenamento, incluindo topologias de NAND ou NOR), Memória Estática de Acesso Aleatório (SRAM), Memória Magnética de Acesso Aleatório (MRAM), memória de mudança de fase, etc. , bem como todas as outras estruturas destinadas a armazenar informação de qualquer tipo para recuperação posterior.

[0058] Em um contexto elétrico, o uso da frase “acoplado” ou “acoplamento” pode se referir ao acoplamento direto, tal como o acoplamento elétrico condutor (por exemplo, como no exemplo de correntes de excitação condutivamente acopladas em uma formação) ou o acoplamento indireto (por exemplo, acoplamento sem fio, reativo ou eletromagnético). No contexto mecânico, “acoplado” ou “acoplamento” podem se referir a uma conexão mecânica direta ou a uma conexão mecânica indireta através de uma ou mais outras porções mecânicas de um exemplo.

[0059] FIG. 13 ilustra, no geral, um exemplo de um aparelho de perfuração 1300, tal que incluiu uma capacidade de medição durante a perfuração (MWD) ou perfilagem durante a perfuração (LWD). O exemplo ilustrativo da FIG. 13 podem incluir aparelhos, tal como mostrado na FIG. 1. Uma sonda de perfuração ou plataforma 1302 inclui geralmente um guindaste 1304 ou outra estrutura de apoio, tal como a inclusão ou acoplamento a um guincho 1306. O guincho 1306 pode ser usado para levantar ou baixar o equipamento ou outro aparelho, tal como uma coluna de perfuração 1308. A coluna de perfuração 1308 pode acessar um furo 1316, tal como através de uma cabeça de poço 1312. A extremidade inferior da coluna de perfuração 1308 pode incluir vários aparelhos, tal como uma cabeça de perfuração 1314 para prover o furo 1316.

[0060] Um fluido de perfuração ou “lama” pode ser circulado na região anular em torno da cabeça de perfuração 1314 ou em outra parte, tal como fornecido ao furo 1316 através de um tubo de alimentação 1332, circulado através de uma bomba 1320 e retornando à superfície para ser capturado em um poço de retenção 1324 ou depósito. Vários subs ou conjuntos de ferramentas podem estar localizados ao longo da coluna de perfuração 1308, tais como um BHA 1326 e uma pluralidade de subs. A pluralidade de subs pode incluir um sub transmissor 103 e uma pluralidade de subs receptores de fundo de poço axialmente espaçados integrados com os receptores 104-1, 104-2 ... 104- (N-1), 104-N para operar em conjunto com a unidade de processamento (mostrada na FIG. 1) para adquirir sinais em tempo real gerados pelo transmissor 103. Em várias modalidades, a pluralidade de subs pode ser alimentada através de baterias ou de uma turbina/gerador de fundo de poço. Uma abordagem convencional para a geração de energia elétrica no fundo do poço inclui a lama de perfuração circulante para operar o gerador ou a turbina localizada no fundo do poço. Deve-se notar que com esta abordagem, quando não há fluxo de lama, a pluralidade de subs pode usar automaticamente as baterias quando elas estão disponíveis. Em algumas modalidades, a pluralidade de subs poderia ser alimentada exclusivamente por baterias. Ainda em outra modalidade, a pluralidade de subs é alimentada exclusivamente pela turbina/gerador de fundo de poço e simplesmente não opera quando não há fluxo de lama.

[0061] Uma vez que o BHA 1326 ou a pluralidade dos subs 1328 passa por várias regiões de uma formação 1318, as informações podem ser obtidas. Por exemplo, o BHA 1326, ou a pluralidade de subs 1328, pode incluir o arranjo, tal como mostrado no exemplo da FIG. 1. Como descrito anteriormente, a pluralidade de subs receptores e transmissores 1328 pode incluir capacidades de perfilagem ou telemetria sem fio, ou ambos, como para transmitir ou posteriormente fornecer informações indicativas de uma resistividade de formação para os operadores na superfície ou para acesso posterior na avaliação de propriedades de formação 1318, inclusive a profundidade. Por exemplo, porções 1330 do aparelho 1300 na superfície podem incluir um ou mais de telemetria sem fio, circuitos de processador ou recursos de memória, como para suportar operação de LWD ou MWD.

[0062] FIG. 14 ilustra, em geral, um exemplo de um aparelho de perfilagem de cabo de aço. O exemplo ilustrativo da FIG. 14 podem incluir aparelhos, tal como mostrado na FIG. 1. Semelhante ao exemplo da FIG. 13, um guincho 1406 pode ser incluído como uma porção de uma plataforma 1402, tal como acoplado a uma torre 1404, e usado para levantar ou abaixar equipamento, tal como uma sonda de cabo de aço 1450 para dentro ou para fora de um furo. Neste exemplo de cabo de aço, um meio de transporte 1442 pode prover um acoplamento comunicativo entre uma unidade de perfilagem 1444 (por exemplo, incluindo um circuito processador 1445 ou outros circuitos de armazenamento ou de controle) e a sonda 1450. O meio de transporte 1442 pode ser qualquer meio de transporte adequado para implantar um ou mais conjuntos de ferramentas em um furo do poço, incluindo mas não limitado a tubulações, tubos enrolados, tubo de perfuração, cabo, cabo de aço, arame e trator de furo de poço. Vários subs ou conjuntos de ferramentas podem estar localizados ao longo do meio de transporte 1442, tal como uma pluralidade de subs. A pluralidade de subs pode incluir um sub transmissor 103 e uma pluralidade de subs receptores de fundo de poço axialmente espaçados integrados com os receptores 104-1, 104-2 ... 104- (N-1), 104-N para operar em conjunto com a unidade de processamento 1445 para adquirir sinais em tempo real gerados pelo transmissor 103. Em uma modalidade, o transmissor 103 e a pluralidade de receptores 104-1, 104-2 ... 104-N são configurados para se comunicar com a unidade de processamento 1445 para receber, medir e/ou estimar características direcionais e outras características dos componentes do furo do poço, furo e/ou a formação. Tal comunicação pode tomar qualquer forma desejada e diferentes meios de transmissão e conexões podem ser usados. Exemplos de conexões incluem conexões com fio, fibra óptica, acústicas, conexões sem fio e telemetria de pulso de lama. Se o meio de transporte 1442 compreender um cabo de aço ou cabo, poder ser provida energia da superfície para a pluralidade de subs através de um ou mais dos condutores no cabo de aço ou cabo, entretanto, as baterias também poderiam ser utilizadas nesta modalidade. Desta maneira, as informações sobre a formação 1418 podem ser obtidas, tais como a utilização da ferramenta descrita anteriormente incluída como, pelo menos, uma porção da sonda 1450 como discutido em outros exemplos aqui descritos.

[0063] Para fins de ilustração, os exemplos das FIGs. 13 e 14 mostram uma configuração de furo orientada verticalmente. Entretanto, o aparelho e as técnicas descritos neste documento também podem ser usados em outras configurações de furo, como um furo incluindo uma direção de penetração horizontal ou uma configuração de furo oblíqua, por exemplo. Os exemplos das FIGS. 13 e 14 também ilustram exemplos geralmente baseados em terra. Mas, aparelhos e técnicas descritos neste documento também podem ser usados em ambientes marítimos, como em operações submarinas. Em particular, as operações marítimas ou submarinas podem incluir o uso de cabo de aço ou aparelho de LWD/MWD e técnicas incluindo aspectos dos exemplos neste documento.

[0064] Portanto, como estabelecido anteriormente, as modalidades aqui divulgadas podem ser implementadas de inúmeras maneiras. No geral, em um aspecto, as modalidades divulgadas se referem a um método para sincronizar sinais entre transmissores e receptores de uma ferramenta de perfilagem posicionada em um furo. O método inclui, entre outras etapas, as etapas de i) adquirir, por um receptor, sinais de medição gerados pela operação de um transmissor no furo; ii) determinar, por uma unidade de processamento, uma frequência de operação do receptor, sendo a frequência de operação do receptor diferente da frequência de operação do transmissor; iii) determinar, pela unidade de processamento, uma frequência de amostragem do receptor com base na frequência de operação determinada; iv) determinar, pela unidade de processamento, um atraso de fase do receptor; e v) ajustar, pela unidade de processamento, os sinais de medição adquiridos com base na frequência de amostragem determinada e no atraso de fase do receptor.

[0065] Em uma ou mais modalidades, o método para determinar a sincronização de sinais entre transmissores e receptores de uma ferramenta de perfilagem posicionada em um furo pode incluir ainda qualquer um dos seguintes recursos individualmente ou quaisquer dois ou mais desses recursos em combinação: (a) a frequência de operação do transmissor é fixa e a frequência de amostragem do receptor muda periodicamente devido a um desvio de uma fonte de relógio do receptor como resultado da mudança de temperatura ambiente; (b) a etapa de processamento, pela unidade de processamento, dos sinais de medição ajustados; (c) a etapa de processamento dos sinais de medição ajustados, compreendendo ainda a realização de cálculos de transformada discreta/ rápida de Fourier (DFT/ FFT); e (d) as etapas de determinar a frequência de operação do receptor, a frequência de amostragem do receptor e o atraso de fase do receptor sendo realizado em resposta à mudança de temperatura que excede um limite predefinido.

[0066] No geral, em outro aspecto, as modalidades divulgadas se referem a um aparelho para medir parâmetros de formação. O aparelho inclui, entre outras coisas, uma estrutura de ferramenta que tem um sub transmissor de fundo de poço com um transmissor integrado e uma pluralidade de subs receptores de fundo de poço axialmente espaçados com receptores integrados. O aparelho também inclui uma unidade de controle para controlar a ativação do transmissor da estrutura da ferramenta. O aparelho inclui adicionalmente uma unidade de processamento para processar sinais recebidos dos receptores na estrutura da ferramenta. Em um aspecto, a unidade de processamento é configurada para: i) coletar sinais de medição obtidos pela estrutura da ferramenta; ii) determinar uma frequência de operação de cada receptor, sendo a frequência de operação de cada receptor diferente da frequência de operação do transmissor; iii) determinar uma frequência de amostragem do receptor com base na frequência de operação determinada; iv) determinar um atraso de fase do receptor; e v) ajustar os sinais de medição adquiridos com base na frequência de amostragem determinada e no atraso de fase do receptor.

[0067] Em uma ou mais modalidades, o aparelho para medir parâmetros de formação pode incluir ainda qualquer um dos seguintes recursos individualmente ou dois ou mais desses recursos em combinação: a) o aparelho sendo uma ferramenta de fundo de poço de perfilagem durante a perfuração e os sinais de medição coletados sendo coletados sinais de perfilagem durante a perfuração; (b) um barramento de comunicação interconectando a pluralidade de subs receptores de fundo de poço e o sub transmissor de fundo de poço; (c) os sinais de medição são sinais de medição eletromagnéticos correspondentes à profundidade da investigação de cerca de 60 pés a cerca de 100 pés; (d) a unidade de processamento ainda configurada para processar os sinais de medição ajustados; (e) a unidade de processamento configurada para executar cálculos de transformada discreta/rápida de Fourier (DFT/FFT); e (f) uma pluralidade de relógios não sincronizados associados ao transmissor e à pluralidade de receptores.

[0068] Embora aspectos particulares, implementações e aplicações da presente divulgação tenham sido ilustrados e descritos, deve-se entender que a presente divulgação não está limitada à construção exata e composições aqui divulgadas e que várias modificações, alterações e variações podem ser evidentes a partir das descrições anteriores sem se afastar do espírito e do escopo das modalidades divulgadas, tal como definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Método para sincronizar sinais entre transmissores e receptores de uma ferramenta de perfilagem (105) posicionada em um furo, o método caracterizado pelo fato de que compreende: adquirir, por uma pluralidade de receptores (104), sinais de medição gerados pela operação de um transmissor (103) a uma frequência de entrada no furo; determinar, por uma unidade de processamento (108), um desvio de frequência de operação de cada um da pluralidade de receptores (104), e uma frequência de operação resultante de cada receptor (104), sendo a frequência de operação resultante diferente de uma frequência de operação do transmissor (103); determinar, pela unidade de processamento (108), uma frequência de amostragem de cada um da pluralidade de receptores (104) com base na frequência de operação resultante de cada um da pluralidade de receptores (104); determinar, pela unidade de processamento (108), um atraso de fase de cada um da pluralidade de receptores (104); e ajustar, pela unidade de processamento (108), os sinais de medição adquiridos em relação uns aos outros com base na frequência de amostragem determinada e no atraso de fase de cada um da pluralidade de receptores (104).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a frequência de funcionamento do transmissor (103) é fixa.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar o atraso de fase do receptor (104) compreende determinar um atraso de fase de um sinal de corrente gerado pelo transmissor (103).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a frequência de amostragem do receptor (104) muda periodicamente devido a um desvio de uma fonte do relógio do receptor (104) como resultado da alteração da temperatura ambiente.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a frequência de funcionamento do receptor (104), a frequência de amostragem do receptor (104) e o atraso de fase do receptor (104) são determinados em resposta à mudança de temperatura ambiente excedendo um limiar predefinido.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o processamento, pela unidade de processamento (108), dos sinais de medição ajustados.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o processamento dos sinais de medição ajustados compreende ainda a execução de cálculos de Transformada Discreta/Rápida de Fourier (DFT/ FFT).

8. Sistema para medir parâmetros de formação, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura de ferramenta (105) tendo um sub transmissor de fundo do poço compreendendo um transmissor (103) e uma pluralidade de subs receptores de fundo do poço axialmente espaçados compreendendo receptores (104); uma unidade de controle para controlar a ativação do transmissor (103) da estrutura de ferramenta (105); e uma unidade de processamento (108) para processar sinais recebidos dos receptores (104) na estrutura da ferramenta (105), a unidade de processamento (108) configurada para: coletar sinais de medição obtidos pela pluralidade de receptores (104), os sinais de medição gerados a partir da operação do transmissor (103); determinar uma frequência de operação de cada um da pluralidade de receptores (104), sendo a frequência de operação de cada receptor (104) diferente de uma frequência de operação do transmissor (103); determinar uma frequência de amostragem de cada um da pluralidade de receptores (104) com base na frequência de operação determinada de cada um da pluralidade de receptores (104); determinar um atraso de fase de cada um da pluralidade de receptores (104); e ajustar os sinais de medição adquiridos em relação uns aos outros com base na frequência de amostragem determinada e no atraso de fase de cada um da pluralidade de receptores (104).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a ferramenta compreende uma ferramenta de fundo de poço de perfilagem durante a perfuração e em que os sinais de medição coletados compreendem sinais de perfilagem durante a perfuração coletados.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de subs receptores de fundo de poço e o sub transmissor de fundo de poço são interligados por um barramento de comunicação (106).

11. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os sinais de medição compreendem sinais de medição eletromagnéticos que correspondem à profundidade da investigação de 18,29 metros (60 pés) a 91,44 metros (300 pés).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de relógios associados ao transmissor (103) e a pluralidade de receptores (104) não estão sincronizados.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento (108) está disposta na superfície da terra.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento (108) configurada para processar os sinais de medição ajustados é adicionalmente configurada para ajustar computacionalmente frequência de amostragem de um ou mais da pluralidade de receptores (104).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o processamento configurado para processar os sinais de medição ajustados é ainda configurado para computacionalmente sincronizar um atraso de fase do transmissor (103) e cada um da pluralidade de receptores (104).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento (108) está disposta no fundo do poço.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento (108) é ainda configurada para processar os sinais de medição ajustados.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento (108) configurada para processar os sinais de medição ajustados é adicionalmente configurada para executar Transformada Discreta/ Rápida de Fourier (DFT/FFT).

19. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema para medir os parâmetros de formação compreende um sistema de cabo de aço.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o sub transmissor e a pluralidade de subs receptores se comunicam entre si através de um sinal sem fios com uma frequência que varia entre 1 Hz e 100 kHz.