BR112020005007A2 - método e aparelho para controle de pressão de furo de poço - Google Patents

Abstract

Um método inclui conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório, fornecer uma plataforma de controle em comunicação com equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de fundo na operação de fundo de poço e coletar na plataforma de controle dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço. Outro método inclui ainda introduzir pelo menos um comando em uma única interface homem-máquina e enviar o pelo menos um comando da interface homem-máquina para um controlador mestre para implementação do(s) comando(s) através da plataforma de controle a fim de operar a plataforma de controle através da única interface homem-máquina.

Description

MÉTODO E APARELHO PARA CONTROLE DE PRESSÃO DE FURO DE POÇO Referência Cruzada a Pedido(s) Relacionado(s)

[0001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente US tendo número de série 15/701.985, depositado em 12 de setembro de 2017. O conteúdo deste pedido de prioridade é incorporado aqui por referência em sua totalidade

FUNDAMENTOS

[0002] Em uma operação de furo de poço típica, uma ferramenta de perfuração de fundo de poço perfura um poço, ou furo de poço, em uma formação de rocha ou terra. Um sistema de perfuração para uso em perfuração de petróleo, gás e outros hidrocarbonetos pode incluir: uma sonda de perfuração, uma coluna de perfuração tendo sua extremidade superior mecanicamente acoplada e suspensa da sonda de perfuração e uma composição de fundo ("BHA") acoplada mecanicamente à extremidade inferior da coluna de perfuração, onde a BHA pode incluir uma broca de perfuração na sua extremidade inferior. A coluna de perfuração tipicamente é composta de segmentos de tubo de perfuração que são acoplados juntos, ponta a ponta, para formar uma coluna de tubo longa.

[0003] Em um sistema de perfuração, um fluido de perfuração, chamado "lama", é tipicamente bombeado da superfície, através da coluna de perfuração até a broca de perfuração. A lama sai pelos orifícios na broca de perfuração, onde ela esfria e lubrifica a broca de perfuração e limpa para longe os fragmentos e cascalhos de perfuração do fundo do poço. Ferramentas adicionais próximas à broca (incluindo, por exemplo, motores, alargadores, sistema de orientação rotativa, ferramentas de medição durante a perfuração ("MWD") ou ferramentas de perfilagem durante a perfuração ("LWD")) podem desviar uma porção do fluxo de fluido para o anular próximo à broca, mas a maioria do fluxo passará pela broca. Em perfuração offshore, também pode haver um caminho de fluxo adicional de fluido para um anular de riser através de um sistema de reforço de riser.

[0004] O sucesso de uma operação de perfuração depende do controle adequado da pressão do fluido de furo de poço. A pressão de fundo é uma função de profundidade do poço, propriedade da lama e condições de operação (o início ou a parada do equipamento (bombas, guinchos de perfuração, top drive), fluxo de fluido, posição de estrangulamento, etc.). Quando a pressão de fundo é alta demais, existe um risco de fraturar a formação, causando danos ao poço de petróleo e custos significativos para reparar. Por outro lado, quando a pressão de fundo é baixa demais, existe um risco de fluxo de poço (ou "kick"), o que poderia colocar em risco o pessoal, a locação de poço e o ambiente. Por exemplo, durante uma operação de perfuração, quando a bomba de lama para em preparação para fazer uma conexão, pode haver um pico de pressão negativa no fundo como resultado da parada da bomba. Da mesma forma, quando a bomba de lama parte, pode haver um pico de pressão positiva no fundo. Como outro exemplo, quando a broca de perfuração vai ao fundo, a pressão do fundo muda como resultado da movimentação de toda a coluna de perfuração no poço.

[0005] Convencionalmente, a pressão do fundo é gerenciada usando um sistema de circulação em circuito fechado, chamado de perfuração de pressão gerenciada ("MPD"), onde o controle da pressão do fundo pode ser suplementado com um sistema de contrapressão. O sistema de contrapressão pode incluir um arranjo de estrangulamentos e válvulas e uma bomba de contrapressão, onde elementos no sistema de contrapressão podem ser operados para alterar ou manter a pressão de fundo. A MPD geralmente controla apenas a posição de estrangulamento e/ou a bomba de contrapressão no sistema MPD para afetar a pressão do fundo.

SUMÁRIO

[0006] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são adicionalmente descritos abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar características chave ou essenciais do assunto reivindicado, nem se destina a ser utilizado como um auxílio na limitação do escopo do assunto reivindicado.

[0007] em um aspecto, modalidades da presente divulgação se referem a um método que inclui conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório, fornecer uma plataforma de controle em comunicação com equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de fundo na operação de fundo de poço e coletar na plataforma de controle dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço.

[0008] Em outro aspecto, modalidades da presente divulgação se referem a um método que inclui conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório, coletar dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço, determinar uma sequência de operação de equipamento para manter uma pressão de fundo de alvo para a operação de fundo de poço com base nos dados, usar um controlador mestre para acessar funções de controle em tempo real de equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais na operação de fundo de poço e executar a sequência de operação de equipamento usando o controlador mestre, a sequência de operação de equipamento incluindo uma série de comandos para operar um ou mais equipamentos unitários.

[0009] Em ainda outro aspecto, modalidades da presente divulgação se referem a um sistema de perfuração que inclui múltiplos sistemas operacionais, cada sistema operacional tendo equipamentos unitários projetados para executar uma operação de uma operação de fundo de poço, uma plataforma de controle em comunicação com os múltiplos sistemas operacionais e um controlador mestre em comunicação com funções de controle dos equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de furo de poço na operação de fundo de poço.

[0010] Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0011] FIG. 1 mostra um exemplo de um sistema de perfuração de acordo com modalidades da presente divulgação.

[0012] FIG. 2 mostra um esquemático do equipamento usado no sistema de perfuração de MPD de acordo com modalidades da presente divulgação.

[0013] FIG. 3 mostra um esquemático de um sistema de controle integrado de acordo com modalidades da presente divulgação.

[0014] FIG. 4 mostra um sistema de computação de acordo com modalidades da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] As particularidades mostradas neste documento são a título de exemplo e para fins de discussão ilustrativa dos exemplos da matéria divulgada somente e são apresentadas na causa de fornecer o que é considerado ser a descrição mais útil e prontamente compreendida dos princípios e dos aspectos conceituais da presente divulgação. A este respeito, nenhuma tentativa é feita para mostrar detalhes estruturais em mais detalhes do que é necessário, a descrição tomada com os desenhos tornando aparente para aqueles versados na técnica como as várias formas da divulgação em questão podem ser incorporados na prática. Mais ainda, números de referência e denominações semelhantes nos vários desenhos indicam elementos semelhantes.

[0016] Modalidades da presente divulgação podem fornecer controle aprimorado de perfuração de pressão gerenciada (MPD). Por exemplo, modalidades da presente divulgação incluem uma plataforma de controle para coordenar a operação do equipamento de perfuração que poderia afetar a pressão de fundo. Conforme usada neste documento, a "plataforma de controle" pode incluir um conjunto de funcionalidades de software que é amplamente aplicável a muitos casos de uso e pode ser projetado para implementar vários conjuntos específicos de problemas. Uma plataforma de controle pode ser um sistema operacional, um ambiente operacional ou um barramento de dados, sob o qual programas de aplicativos menores podem ser executados para implementar os vários conjuntos específicos de problemas.

[0017] De acordo com modalidades da presente divulgação, uma plataforma de controle pode ser fornecida em um sistema de perfuração tendo múltiplos sistemas operacionais, onde sistemas operacionais podem estar em comunicação através da plataforma de controle. Cada sistema operacional tem equipamentos unitários projetados para executar uma operação de uma operação de fundo de poço. Por exemplo, um sistema operacional pode incluir um sistema de controle de sonda, que pode ser usado para controlar os principais equipamentos de perfuração, tal como top drive, guinchos de perfuração, bombas de lama e um tanque e bomba de manobra. Outro sistema operacional pode ser um sistema de controle de fluido, que pode ser fornecido para controlar o gerenciamento de lama (fluido de perfuração) para a operação de fundo de poço.

[0018] Por exemplo, enquanto métodos convencionais para controlar a pressão de fundo podem ser limitados ao gerenciamento de um sistema MPD para controlar um sistema de contrapressão, modalidades da presente divulgação podem incluir o controle de múltiplos sistemas e equipamentos nos mesmos que poderiam contribuir para a mudança da pressão de fundo, tal como a partida ou a parada de uma bomba de lama, a velocidade de entrada ou saída da coluna de perfuração, a densidade da lama circulada pela coluna de perfuração, normalmente não são considerados como parte do controle de MPD automatizado.

[0019] FIG. 1 mostra um exemplo de um sistema de perfuração 100 que está equipado para comunicação entre sistemas operacionais através de uma plataforma de controle. Como mostrado na FIG. 1, o sistema de perfuração 100 inclui uma coluna de perfuração 102 pendurada em uma torre 106. A coluna de perfuração 102 pode se estender através de uma mesa rotativa para o poço 110. Uma broca de perfuração 112 é fixada à extremidade da coluna de perfuração 102, e a perfuração é realizada girando através do top drive 142 e permitindo que o peso da coluna de perfuração 102 pressione para baixo na broca de perfuração 112 através do Guincho de perfuração 144 que suporta a coluna de perfuração 102. A broca de perfuração 112 pode ser girada girando toda a coluna de perfuração 102 da superfície usando o top drive 142. Alternativamente, a broca de perfuração 112 pode ser girada pela mesa rotativa (não mostrada) e pelo kelly (não mostrado). A broca de perfuração 112 pode, alternativamente, ser girada independentemente da coluna de perfuração 102, operando um motor de lama de fundo de poço 116 acima da broca de perfuração 112.

[0020] Durante a perfuração, a lama (fluido de perfuração) é bombeada das bombas de lama 118 na superfície 120 através do tubo vertical 122 e pela coluna de perfuração 102. A lama na coluna de perfuração 102 é forçada para fora através de bocais (não mostrados) na face da broca de perfuração 112 e retornada à superfície através do anular de poço 124, isto é, o espaço entre o poço 110 e a coluna de perfuração 102. Um ou mais sensores ou transdutores 126 podem estar localizados em um ou mais módulos de medição 127 na composição de fundo da coluna de perfuração 102 para medir as condições de fundo de poço desejadas. Por exemplo, o transdutor 126 pode ser um medidor de deformação que mede o peso na broca ou um termopar que mede a temperatura no fundo do poço 110. Separadamente, um ou mais sensores ou transdutores (não mostrados) podem estar localizados na superfície para medir o status da perfuração, tal como carga no gancho, pressão no tubo vertical, taxa de fluxo de lama, taxa de fluxo de retorno, etc. Sensores adicionais podem ser fornecidos conforme necessário para medir outros parâmetros de perfuração e de formação, tal como aqueles descritos anteriormente.

[0021] As medições dos sensores no fundo de poço podem ser transmitidas para a superfície através da lama de perfuração na coluna de perfuração 102. Por exemplo, os transdutores 126 podem enviar sinais que são representativos da condição de fundo de poço medida para uma unidade eletrônica de fundo de poço 128. Os sinais dos transdutores 126 podem ser digitalizados em um conversor analógico para digital. A unidade eletrônica de fundo de poço 128 coleta os dígitos binários, ou bits, das medições dos transdutores 126 e os organiza em quadros de dados. Bits extras para sincronização e detecção e correção de erro podem ser adicionados aos quadros de dados. O sinal pode ser transmitido de acordo com técnicas conhecidas, tal como por forma de onda portadora através da lama na coluna de perfuração 102. Os vários componentes eletrônicos associados à telemetria de pulso de lama são conhecidos e para clareza não são descritos adicionalmente. Um transdutor de pressão 132 no tubo vertical 122 pode detectar mudanças na pressão da lama e gerar sinais que são representativos dessas mudanças. A saída do transdutor de pressão 132 pode ser digitalizada em um conversor analógico para digital e processada por um processador de sinal 134 que recupera os símbolos da forma de onda recebida e envia os dados para um computador 138. Outros métodos de comunicação de fundo de poço podem ser empregados, tal como transmissão de dados via tubo de perfuração com fio. Os dados coletados do sistema de perfuração podem ser transmitidos para uma plataforma de controle 140.

[0022] Uma plataforma de controle 140 é configurada para comunicar e controlar a operação de várias máquinas em diferentes sistemas operacionais. Os sistemas operacionais podem ser designados em termos de uma função coletiva de uma pluralidade de equipamentos unitários que podem contribuir para o desempenho da função. Por exemplo, um sistema de controle de sonda é um sistema operacional que inclui uma pluralidade de equipamentos unitários que podem ser operados na sonda (por exemplo, torre 106), tal como top drive 142, guincho de perfuração 144, bomba de lama 118.Um sistema de controle de fluido é outro exemplo de sistema operacional, que pode ser usado para controlar o sistema de fluido (ou lama) para gerenciar o volume do tanque, a densidade do fluido, etc.

[0023] Outro sistema operacional pode ser um sistema de controle de pressão gerenciada, que pode ser usado para regular a contrapressão de fluxo de fluido de retorno de uma operação de fundo de poço. Os sistemas de controle de pressão gerenciada podem incluir uma pluralidade de equipamentos unitários que podem contribuir para controlar o fluxo de fluido retornando de uma operação de fundo de poço, a fim de controlar a pressão de fundo. Por exemplo, sistemas de controle de pressão gerenciada podem incluir equipamentos de controle de fluxo conectados juntos ao longo de uma linha de fluxo de retorno, onde o fluido que retorna de uma operação de fundo de poço pode fluir através do sistema de controle de pressão gerenciada para retornar à superfície. O equipamento de controle de fluxo em um sistema de controle de pressão gerenciada pode incluir, por exemplo, um dispositivo de controle rotativo (RCD), um ou mais estrangulamentos e/ou outras válvulas (por exemplo, um coletor de estrangulamento), que podem ser operados para restringir ou permitir fluxo de fluido para alterar ou manter a contrapressão do fluido de retorno e/ou uma contrapressão da bomba, o que pode fornecer um controle de ampla faixa da contrapressão para o sistema de circulação. Em algumas modalidades, um ou ambos de um sistema de controle de fluido e um sistema de controle de pressão gerenciada podem ser construídos como parte de um sistema de controle de sonda.

[0024] FIG. 2 mostra um esquemático do equipamento usado no sistema de perfuração de MPD 200. No exemplo mostrado, o sistema de perfuração 200 é um sistema de perfuração offshore, onde um poço é perfurado no fundo de um corpo de água. No entanto, sistemas de perfuração semelhantes podem ser fornecidos em terra. Como mostrado na FIG. 2, uma coluna de perfuração 210 pode ser estendida através de um riser 202 (se estendendo de uma plataforma de perfuração para o fundo do mar) e para um furo de poço sendo perfurado. Uma composição de fundo (BHA) incluindo uma broca de perfuração para perfurar o furo de poço não é mostrada, mas é disposta em uma extremidade axial da coluna de perfuração 210. O revestimento 204 pode ser fornecido ao longo da parede do furo de poço quando o furo de poço é perfurado. Um conjunto de preventor (BOP) 220 pode ser fornecido na cabeça de poço. Diferentes tipos de BOPs são conhecidos, mas geralmente, os BOPs são dispositivos mecânicos usados para vedar e controlar a produção do poço para impedir a liberação descontrolada de fluidos (por exemplo, óleo e/ou gás) do poço.

[0025] Um dispositivo de controle rotativo (RCD) 230 pode ser fornecido acima do BOP 220, onde a coluna de perfuração 210 pode ser passada através de ambos o RCD 230 e o BOP 220 para se estender para o furo de poço. Um RCD pode agir como um desviador de fluxo e um equipamento unitário de controle de pressão no sistema de perfuração. Por exemplo, o RCD 230 pode fornecer uma vedação anular eficaz em torno da coluna de perfuração 210 durante as operações de perfuração e manobra vedando (vedação) em torno da coluna de perfuração. Um RCD pode incluir um alojamento contendo pressão, onde um ou mais elementos de packer são suportados entre mancais e isolados por vedações mecânicas. Em algumas modalidades, um RCD do tipo ativo

(usando pressão hidráulica externa para ativar o mecanismo de vedação) pode ser usado, onde a pressão de vedação pode ser aumentada quando a pressão no anular aumentar. Em algumas modalidades, um RCD do tipo passivo (usando uma vedação mecânica com a ação de vedação ativada pela pressão do furo de poço) pode ser usado.

[0026] Dentro do contexto deste pedido, as operações de fundo de poço geralmente se referem à perfuração, manobra (de entrada e de saída), escareamento, manobra de limpador ou outra operação que utiliza a operação da coluna de perfuração (por exemplo, translação ou rotação). Durante a perfuração, o fluido de perfuração pode ser passado através da coluna de perfuração 210 para o fundo do furo de poço para ajudar na operação de perfuração (por exemplo, para esfriar a broca e limpar fragmentos e cascalhos do fundo) e pode retornar através do anular formado entre o revestimento 204 e a coluna de perfuração 210. Com o sistema de controle de MPD ativado, o fluido de retorno (que pode incluir fluido de perfuração e fragmentos e cascalhos) pode sair do furo de poço e viajar em direção à superfície através de um ou mais caminhos de fluxo, por exemplo, caminhos de fluxo formados através do BOP, RCD, do anular entre o coluna de perfuração 210 e riser 202, e das linhas de desvio, retorno e/ou saída. Como mostrado, uma linha de saída 232 pode se estender do RCD 230 para uma porção de um sistema de controle de pressão gerenciada, que pode incluir um ou mais estrangulamentos de MPD 234 e/ou outras válvulas (por exemplo, um coletor de estrangulamento). O fluido de retorno pode ser roteado através da linha de saída 232 do RCD 230, onde o fluxo do fluido de retorno pode ser controlado por um ou mais equipamentos unitários de controle de fluxo (por exemplo, estrangulamento 234) no sistema de controle de pressão gerenciada. Quando o sistema de controle de MPD não é ativado, o fluido de retorno pode ser desviado do anular entre o riser 202 e a coluna de perfuração 210 e dirigido através de uma linha de retorno 236 para retornar à superfície, ou através de uma linha de retorno em um niple de sino em uma sonda terrestre (não mostrada).

[0027] O fluido de retorno de uma operação de fundo de poço pode ser retornado à superfície da operação de fundo de poço; em cujo ponto, o fluido de retorno pode ser passado através de separadores para remover fragmentos e cascalhos do fluido de perfuração, pode passar por desassociação controlada de hidratos de gás, pode passar por equipamento de controle de sólidos para remover adicionalmente sólidos finos, pode ser encaminhado para uma ou mais áreas de armazenamento de lama (poços de lama) e/ou pode ser retornada como fluido de perfuração para a bomba de lama.

[0028] Sistemas de controle de fluido, sistemas de controle de pressão gerenciada e sistemas de controle de sonda são sistemas operacionais que podem afetar a pressão de fundo em uma operação de fundo de poço. Por exemplo, um sistema de controle de fluido pode incluir equipamento de gerenciamento de aditivo, equipamento de agitação, equipamento de controle de sólido e outro equipamento de circulação e armazenamento de lama, que pode ser usado para afetar a pressão de fundo. Um sistema de controle de sonda pode incluir uma bomba de lama, que pode ser usada para alterar a quantidade de fluido sendo bombeado no fundo de poço, e guinchos de perfuração, que podem ser usados para alterar a velocidade da coluna de perfuração dentro ou fora do furo de poço, desse modo afetando a pressão do fundo.

[0029] Uma plataforma de controle pode estar em comunicação com um ou múltiplos sistemas operacionais de um sistema de perfuração que afeta a pressão de fundo (de modo que os sinais possam ser enviados e recebidos entre os múltiplos sistemas operacionais e a plataforma de controle) e/ou não afeta a pressão de fundo. Em algumas modalidades, uma plataforma de controle pode estar em comunicação com todos os sistemas operacionais de um sistema de perfuração tendo pelo menos um equipamento unitário controlado eletronicamente. Ao conectar/comunicar os múltiplos sistemas operacionais através da plataforma de controle, a plataforma de controle pode permitir acesso em tempo real para controlar cada equipamento unitário desses sistemas operacionais tendo a capacidade de afetar a pressão de fundo em um sistema de perfuração (por exemplo, bombas de lama, guinchos de perfuração, top drives, estrangulamentos de MPD e/ou outras válvulas, bombas de contrapressão, bombas de tanque de manobra e outras). As plataformas de controle podem estar em comunicação com fio ou sem fio com sistemas operacionais de um sistema de perfuração.

[0030] Uma plataforma de controle pode ser usada para ligar efetivamente o acesso de controle e dados de cada sistema operacional que afeta a pressão de fundo em uma operação de fundo de poço, a fim de fornecer controle coordenado de MPD. Em outras palavras, a plataforma de controle pode agir de maneira semelhante a um centro de comando central que acessa informações de cada um dos sistemas operacionais ligados e pode basear decisões para ações adicionais na interpretação coletiva das informações acessadas. Dessa maneira, cada sistema operacional ligado está em comunicação através da plataforma de controle.

[0031] FIG. 3 mostra um esquemático do sistema de controle de MPD coordenado usando uma plataforma de controle de acordo com modalidades da presente divulgação. Como mostrado na FIG. 3, sistemas operacionais que podem afetar a pressão de furo de poço em um sistema de perfuração, incluindo um sistema de controle de fluido 310, um sistema de controle de sonda 320 e um sistema de controle de pressão gerenciada 330, podem estar em comunicação com uma plataforma de controle 300. A plataforma de controle 300 é representada no esquemático pelas linhas conectando elementos do sistema juntos. No entanto, a plataforma de controle 300 pode ser fisicamente um sistema dentro de um dispositivo de computação, incluindo um conector e/ou um conjunto de fios que permite o transporte de dados entre componentes conectados. A plataforma de controle também pode incluir instruções de software para dirigir, analisar, identificar e/ou classificar dados sendo transportados através da plataforma de controle. Por exemplo, instruções de software, incluindo protocolos de comunicação para o transporte de dados através da plataforma de controle, podem ser fornecidas em um dispositivo de armazenamento e/ou um componente de computação do dispositivo de computação em comunicação com a plataforma de controle.

[0032] Ainda com referência à FIG. 3, um controlador mestre 340 pode ser fornecido no sistema de controle de MPD coordenado e pode acessar a função de controle em tempo real (por exemplo, um controlador lógico programável (PLC)) de equipamentos unitários nos sistemas operacionais conectados (sistema de controle de fluido 310, sistema de controle de sonda 320 e sistema de controle de pressão gerenciada 330). O controlador mestre 340 pode incluir instruções de software, por exemplo, um ou mais algoritmos, que podem, por exemplo, processar, analisar e/ou armazenar dados sendo transportados através da plataforma de controle 300. Como um exemplo, o controlador mestre 340 pode ter algoritmos para analisar dados de vários sistemas operacionais para identificar diferentes eventos de perfuração, tal como ganho ou perda de fluido, e gerar automaticamente comandos de comando em resposta a estes eventos. Por conseguinte, a plataforma de controle pode ser referida como um tipo de rede de comunicação e o controlador principal pode ser um tipo de sistema de processamento de dados.

[0033] Em algumas modalidades, um controlador mestre (também pode ser referido como um controlador de MPD mestre para controlar sistemas operacionais afetando a pressão de furo de poço) pode receber a entrada de medições de superfície e/ou fundo, sequências de operações passadas, atuais e futuras, predizer mudanças de pressão potenciais devido à execução de uma sequência de operação, determinar uma estratégia de controle para mitigar o efeito de potenciais mudanças de pressão em uma pressão de fundo de alvo e executar os comandos de controle para atingir a meta de controle de pressão. A fim de executar processos ou funções de controle selecionados, o controlador mestre pode acessar e usar dados coletados e transferidos pela plataforma de controle.

[0034] Medições em tempo real do equipamento de superfície e/ou equipamento de fundo de poço em um sistema de perfuração podem ser transmitidas para uma plataforma de controle (por exemplo, transmitindo sinais sem fio do equipamento para a plataforma de controle ou transmitindo via fios do equipamento para a plataforma de controle). Em algumas modalidades, medições de equipamento usado em um sistema de perfuração (por exemplo, dados de sensor coletados de um ou mais sensores usados na operação de fundo de poço, tanto de sensores de superfície quanto de sensores de fundo de poço) e/ou outros dados (por exemplo, dados de estado operacional indicando um estado liga/desliga de um ou mais componentes usados na operação de fundo de poço) podem ser transmitidos para a plataforma de controle, seja por transmissão automática ou inserindo manualmente os dados na plataforma de controle. Em algumas modalidades, medições em tempo real e/ou outros dados (por exemplo, medições armazenadas e dados de estado operacional) para uma operação de fundo de poço podem ser coletados de poços separados (por exemplo, poços próximos perfurados para acessar o mesmo ou um tipo semelhante de reservatório) e transmitidos para a plataforma de controle em uma operação atual de fundo de poço.

[0035] Por exemplo, referindo-se à FIG. 1, um controlador mestre pode ser fornecido na plataforma de controle 140, onde o controlador mestre pode transmitir sinais de controle e receber feedback de equipamentos unitários em comunicação com a plataforma de controle 140. Por exemplo, o controlador mestre pode enviar/receber sinais para o top drive 142 para ajustar e manter a velocidade de rotação da coluna de perfuração (revoluções por minuto (rpm)), a bomba de lama 118 para ajustar o fluxo de lama de perfuração através do sistema e o guincho de perfuração 144 para ajustar e manter o peso na broca. O controlador mestre pode ainda comunicar com o equipamento no sistema de fluido para ajustar a densidade de fluido. O controlador mestre pode comunicar ainda com o sistema de MPD para ajustar a posição do estrangulamento. A plataforma de controle 140 e o controlador mestre correspondente podem ser configurados para comunicar e controlar diferentes máquinas que afetam a pressão do fundo em uma operação de fundo de poço.

[0036] De acordo com algumas modalidades, um controlador mestre pode fundir medições do estado atual de um furo de poço com modelos de reservatórios físicos ou empíricos, informações aprendidas em poços anteriores perfurados e medições de superfície e medições de poços próximos para conceber a estratégia de controle para assegurar que um controle de pressão de objetivo seja alcançado. O controlador mestre pode fundir ainda os dados de medição da operação atual de fundo de poço para detectar eventos de perfuração e contemplar uma estratégia de controle para assegurar que um controle de pressão de objetivo seja alcançado.

[0037] Como mencionado acima, os dados transferidos através de uma plataforma de controle podem incluir dados introduzidos manualmente. Dados inseridos manualmente podem ser inseridos por meio de uma interface homem-máquina (HMI) 360 fornecida em uma estação de controle de operação no sistema de plataforma de controle. Uma MHI é uma interface que um operador pode usar para interagir e controlar equipamentos de automação.

[0038] Além disso, a estação de controle de operação pode permitir que um operador ou outro pessoal interaja com os sistemas de controle, onde comandos da HMI podem ser roteados para o controlador de MPD mestre. Por exemplo, um operador ou perfurador pode inserir manualmente controles na estação de controle de operação via HMI 360, que podem ser roteados através da plataforma de controle para o controlador mestre

350. O controlador mestre 350 pode levar em conta controles inseridos manualmente para determinar uma avaliação atualizada da operação da operação de fundo de poço e/ou atualizar outras sequências de controle de equipamento efetuadas pelos controles introduzidos manualmente. Em algumas modalidades, o controlador mestre 350 pode avaliar o impacto da entrada manual e coordenar a operação de outros equipamentos para manter uma pressão de fundo de alvo. Por exemplo, se a entrada de usuário for para manobra de saída da coluna de perfuração a uma determinada velocidade, o controlador mestre poderá analisar e determinar o impacto da operação de manobra de saída na pressão do fundo e aumentar automaticamente a taxa da bomba para manter a pressão de fundo de alvo. Em algumas modalidades, o controlador mestre 350 pode meramente passar os controles introduzidos manualmente para as funções de controle designadas nos sistemas de operacionais. Por exemplo, controles inseridos manualmente relacionados a um ato que afeta a pressão de fundo em uma operação de fundo de poço podem ser introduzidos através da HMI 360, que são interceptados para um controlador de MPD mestre antes de serem passados para as funções de controle correspondentes (por exemplo, PLCs) de equipamentos unitários nos sistemas operacionais designados que afetam a pressão de fundo. Os controles inseridos manualmente podem incluir pelo menos essas entradas que poderiam afetar a pressão de fundo, tal como partida da bomba ou mudança em taxa de fluxo, etc.

[0039] De acordo com modalidades da presente divulgação, uma plataforma de controle pode incluir uma única HMI para interagir com múltiplos sistemas operacionais em uma operação de fundo de poço (por exemplo, em contraste com sistemas de perfuração convencionais, em que cada sistema operacional pode ser fornecido com uma HMI separada). Em outras palavras, uma única HMI pode permitir que um operador interaja com cada sistema operacional de uma operação de fundo de poço que está em comunicação com a plataforma de controle. Um único controlador mestre também pode ser fornecido com uma plataforma de controle. Um controlador mestre é uma entidade separada da HMI (por exemplo, diferentes funcionalidades de software e componentes de hardware diferentes), embora na implementação, a HMI e o controlador mestre possam residir no mesmo sistema de computação. Um único controlador mestre pode receber informações de diferentes participantes da plataforma de controle, incluindo informações de cada sistema operacional, da HMI, do software de planejamento de tarefas, etc., e tomar decisões automaticamente para distribuir comandos aos sistemas operacionais.

[0040] Referindo novamente à FIG. 3, um planejador de automação de alto nível 350 pode ser fornecido no sistema de controle de MPD coordenado, onde o planejador de automação 350 pode incluir uma série de instruções de software para analisar dados coletados disponíveis na plataforma de controle e gerar conclusões com base na análise de dados. Por exemplo, o planejador de automação 350 pode incluir um ou mais algoritmos ou programação de computador condicional (linguagem de programação incluindo declarações ou construções condicionais que executam diferentes computações ou ações, dependendo se uma condição Booleana especificada é verdadeira ou falsa) que pode identificar dados coletados (por exemplo, , tipo e valor dos dados coletados) e analise os dados coletados para determinar seus efeitos sobre as condições globais da operação de fundo de poço. O planejador de automação também pode usar os dados coletados transmitidos por cada sistema operacional para a plataforma de controle para identificar eventos de perfuração, tal como perda ou ganho de fluido. O planejador de automação pode receber um programa de trabalho, tal como objetivo operacional e parâmetros de operação. Com base na análise e/ou no evento identificado, ou no programa de trabalho, o planejador de automação pode gerar um ou mais comandos para controlar um ou mais aspectos da operação de fundo de poço, a fim de alcançar um objetivo ou uma meta desejada. Em algumas modalidades, o planejador de automação pode incluir software de simulação, que pode usar dados coletados para simular toda ou uma porção da operação de fundo de poço. Com base na(s) simulação(ões), o planejador de automação pode gerar um ou mais comandos para controlar um ou mais aspectos da operação de fundo de poço, a fim de alcançar um objetivo ou uma meta desejada. Um planejador de automação pode gerar automaticamente (sem interferência humana) um ou mais comandos com base na análise de dados e/ou em um objetivo selecionado da operação de fundo de poço.

[0041] O planejador de automação 350 pode ter acesso aos dados de estado (por exemplo, taxa de penetração, pressão de tubo vertical, densidade de lama, etc.) sendo transportados através da plataforma de controle 300. Por exemplo, o planejador de automação 350 pode ter acesso a dados relativos a uma operação de fundo de poço de cada sistema operacional para acessar um reservatório e /ou dados relacionados ao reservatório coletados de outras fontes (por exemplo, poços perfurados separadamente para acessar o reservatório). Além disso, um ou mais objetivos ou metas para a operação de fundo de poço podem ser acessados pelo planejador de automação 350, tal como perfuração até uma certa profundidade, manutenção de uma certa pressão de fundo, ou outros. O planejador de automação 350 pode incluir instruções de software para analisar todos ou quaisquer dados coletados relacionados a uma operação de fundo de poço (incluindo, por exemplo, dados coletados de uma operação de perfuração atual, dados coletados de operações de perfuração separadas, mas relacionadas e/ou poços perfurados anteriormente) e usar essa análise para determinar as diferenças, se houver, entre o estado atual da operação de fundo de poço e os objetivos ou metas selecionados para a operação de fundo de poço.

[0042] Com base nos dados coletados relacionados à operação de fundo de poço e um ou mais objetivos para a operação de fundo de poço, o planejador de automação 350 pode criar automaticamente uma sequência de operação de equipamento, onde uma sequência de operação de equipamento inclui uma série de comandos para operar um ou mais equipamentos unitários na operação de fundo de poço, a fim de alcançar o(s) objetivo(s) de operação de fundo de poço. Comandos gerados pelo planejador de automação 350 (incluindo uma sequência de operação de equipamento e/ou um ou mais comandos isolados) podem ser emitidos para o controlador mestre 340 a fim de serem executados. Nomeadamente, comandos gerados do planejador de automação 350 podem ser enviados para o controlador mestre 340, que pode, então, ser enviado para as funções de controle da maquinaria designada do sistema operacional correspondente para execução dos comandos. Em tais modalidades, um ou mais comandos para operação de máquinas em uma operação de fundo de poço podem ser produzidos automaticamente pelo planejador de automação 350 em vez de, ou além de, comandos introduzidos manualmente ou gerados por um operador ou outro pessoal (por exemplo, que pode ser inseridos manualmente através da HMI 360).

[0043] Em algumas modalidades, um planejador de automação 350 pode incluir instruções de software para otimizar um ou mais processos em uma operação de fundo de poço. Por exemplo, dados relacionados a um ou mais processos em uma operação de fundo de poço (por exemplo, manobrar uma coluna de perfuração, perfurar uma distância através de um tipo identificado de formação, manter uma pressão de fundo selecionada) podem ser transferidos através de uma plataforma de controle para o planejador de automação , em que o planejador de automação pode analisar os dados coletados. Após análise, o planejador de automação pode determinar condições de operação otimizadas ou mais eficientes para alcançar o processo. A partir das condições de operação otimizadas determinadas, o planejador de automação pode gerar um ou mais comandos para um ou mais equipamentos unitários operarem de uma maneira correspondente ou atingirem as condições de operação otimizadas determinadas.

[0044] Por exemplo, um planejador de automação pode ser usado para otimizar um processo para manter uma pressão de fundo, onde o planejador de automação pode analisar dados relacionados ao fluido de perfuração sendo bombeado no fundo de poço, dados relacionados a um sistema de contrapressão ou um sistema de controle de pressão gerenciada ( por exemplo, dados do estado operacional de um ou mais estrangulamentos ou do coletor de estrangulamento, velocidade da bomba de uma bomba de contrapressão e outros), dados relacionados a medições de superfície e/ou fundo de poço para calcular a pressão de fundo e outros. Após a análise dos dados relacionados à pressão de fundo, o planejador de automação pode determinar condições de operação otimizadas para atingir o objetivo selecionado de manter uma pressão de fundo. Por exemplo, o planejador de automação pode determinar que o processo pode ser mais eficiente alterando uma posição de uma ou mais válvulas no sistema de contrapressão em vez de ou além de alterar a densidade do fluido de perfuração sendo bombeado furo abaixo. A partir das condições de operação otimizadas determinadas, o planejador de automação pode gerar um ou mais comandos para alcançar as condições de operação otimizadas. Os comandos gerados podem ser enviados para um controlador mestre, onde o controlador mestre pode, então, enviar os comandos para as funções de controle designadas do equipamento sendo comandado.

[0045] De acordo com modalidades da presente divulgação, um planejador de automação de alto nível pode ser usado para interpretar um plano de trabalho e emitir comandos, incluindo uma sequência de operação de equipamento para controlar um ou mais sistemas operacionais (por exemplo, RCS, FCS, sistema de MPD, etc.). Os comandos do planejador de automação podem ser roteados para um controlador de MPD mestre, que pode enviar os comandos para o maquinário designado. Este planejador de automação pode acessar informações sobre um reservatório, que podem vir de, por exemplo, poços previamente perfurados, medições de superfície (por exemplo, medições sísmicas) e medições de fundo de poço. O acesso a estas informações permite que o planejador de automação antecipe fatores de fundo de poço que afetarão a pressão de furo de poço com base neste entendimento do reservatório (por exemplo, conhecimento prévio de uma mudança de formação, mudança de pressão de formação, mudança de mobilidade/permeabilidade de formação, etc.). O planejador de automação pode emitir comandos para um controlador de MPD mestre que leva em consideração este comportamento de fundo de poço antecipado.

[0046] De acordo com modalidades da presente divulgação, um programa de automação (incluindo um conjunto de instruções de software) em um planejador de automação pode receber sua entrada de um programa de trabalho de poço e criar uma sequência de operação de equipamento com base no programa de trabalho de poço. O programa de automação pode criar uma sequência de operação de equipamento com base no objetivo geral de perfuração (tal como perfurar até a profundidade alvo) e nos estados atuais de operação em uma operação de fundo de poço. Como descrito acima, o programa de automação pode ser baseado em um entendimento das condições de subsuperfície obtidas de poços perfurados anteriormente, medições sísmicas de superfície e outros dados coletados relacionados à operação de fundo de poço.

[0047] Sistemas de perfuração de acordo com modalidades da presente divulgação podem incluir múltiplos sistemas operacionais, em que cada sistema operacional inclui equipamentos unitários projetados para executar uma operação de uma operação de fundo de poço e um sistema de controle integrado projetado para acessar dados de sistemas operacionais no sistema de perfuração e controlar pressão de fundo na operação de fundo de poço sendo executada pelo sistema de perfuração.

[0048] Sistemas de controle integrados da presente divulgação podem ser projetados para fornecer um controle integrado e central de cada sistema operacional capaz de afetar a pressão de fundo em uma operação de fundo de poço. Tais sistemas podem ser referidos como um sistema de controle de MPD integrado ou coordenado. Em algumas modalidades, os sistemas da presente divulgação podem incluir uma plataforma de controle em comunicação com múltiplos sistemas operacionais incluindo sistemas operacionais que afetam a pressão de fundo em uma operação de fundo de poço e, opcionalmente, também sistemas operacionais que não afetam diretamente a pressão de fundo. Ao fornecer uma plataforma de controle em comunicação com múltiplos sistemas operacionais, a plataforma de controle pode ser configurada para receber dados coletados de uma faixa mais ampla de sistemas operacionais (em comparação com as plataformas de controle apenas em comunicação com sistemas operacionais individuais) em uma operação de fundo de poço, desse modo fornecendo uma posição mais abrangente da operação de fundo de poço. Em algumas modalidades, em vez de, ou além de, conectar (por exemplo, por meio de uma conexão sem fio ou com fio) uma plataforma de controle com sistemas operacionais, dados relacionados a uma operação de fundo de poço (incluindo, por exemplo, dados de sistemas operacionais e/ou dados coletados de poços perfurados separadamente) podem ser inseridos manualmente ou transferidos para uma plataforma de controle.

[0049] Como discutido acima, os sistemas da presente divulgação podem incluir ainda um controlador mestre em comunicação com funções de controle de equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais que afetam a pressão de furo de poço na operação de fundo de poço. Um controlador mestre pode ter acesso em tempo real para controlar a operação de cada equipamento unitário de cada sistema operacional que poderia afetar a pressão de fundo. Esse acesso em tempo real pode ser ativado por meio de um barramento de dados de comunicação de dados em tempo real (por exemplo, da plataforma de controle) que liga o controlador mestre a sistemas de controle relevantes (por exemplo, RCS, sistemas de MPD, FCS, etc.).

[0050] Uma HMI pode estar em comunicação com o controlador mestre, o que pode permitir que uma pessoa insira dados e/ou comandos no sistema de controle integrado. Esta HMI pode ter acesso a todas as informações de cada sistema operacional, de modo que forneça uma estação de operação integrada para operar a operação de fundo de poço utilizando cada sistema operacional. As informações de múltiplos sistemas operacionais podem ser exibidas nesta HMI, conforme necessário, com base no estado de operação. Dados e/ou comandos introduzidos podem ser enviados da MHI para o controlador mestre. Em algumas modalidades, um sistema de controle integrado pode incluir um planejador de automação, que pode gerar automaticamente um ou mais comandos com base nos dados coletados e/ou nos objetivos de operação de fundo de poço e enviar os comandos ao controlador principal para execução.

[0051] Um controlador mestre pode fornecer o seguinte: 1) Monitoramento da pressão da cabeça do poço e/ou do fundo e controle da operação do equipamento para assegurar que a meta de controle de pressão de seja atingida; 2) Recebimento de comandos de equipamentos de um operador ou uma sequência de operação de equipamento de um programa de automação, analise e predição de impacto correspondente à pressão de fundo e contemplação de uma estratégia de controle para assegurar que a meta de controle de pressão seja alcançada; 3) Execução da estratégia de controle distribuindo os comandos de controle para cada equipamento de alvo.

[0052] O equipamento em uma operação de fundo de poço enviando e/ou recebendo sinais para uma plataforma de controle poder ser controlada eletronicamente.

Tais equipamentos unitários podem receber comandos de um controlador mestre no sistema de controle integrado. Em algumas modalidades, um ou mais equipamentos unitários em uma operação de fundo de poço podem ser controlados manualmente (além de ou em vez de serem controlados eletronicamente). Com esses equipamentos unitários, um operador pode controlar manualmente o equipamento unitário para obter um comando desejado e/ou um controlador mestre pode fornecer um comando sugerido para o operador controlar manualmente o equipamento unitário.

[0053] Métodos da presente divulgação podem incluir conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório, comunicar uma plataforma de controle com equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de fundo na operação de fundo de poço e coletar na plataforma de controle dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço. Equipamentos unitários podem incluir pelo menos um equipamento unitário em um sistema de controle de pressão gerenciada da operação de fundo de poço e pelo menos um equipamento unitário em um sistema de controle de sonda que poderia afetar a operação de fundo de poço.

[0054] Como mencionado acima, os dados coletados da operação de fundo de poço podem incluir, por exemplo, dados coletados de um dispositivo de medição (por exemplo, dados de sensor coletados de um ou mais sensores usados na operação de fundo de poço ou dados de sensor coletados da superfície que poderiam ser usados para inferir informações sobre a operação de fundo de poço) e dados do estado operacional indicando um estado liga/desliga de um ou mais componentes que poderiam ser usados para afetar a operação de fundo de poço. Dados coletados dos dispositivos de medição podem incluir, por exemplo, saídas recebidas de sensores usados durante a operação de fundo de poço, equipamento de telemetria de fundo de poço, ferramentas sísmicas e dispositivos de medição portáteis que podem ser trazidos para áreas selecionadas da operação de fundo de poço por pessoal (por exemplo, dispositivos de detecção química, voltímetros, termômetros, etc.). Dados coletados de um dispositivo de medição poderiam ser usados para inferir a condição de pressão atual no fundo de poço, enquanto dados de estado de operação poderiam ser usados para antecipar seu efeito pendente na condição de pressão no fundo de poço. Esses dois tipos de dados podem ser usados para contemplar uma estratégia de controle para atingir um objetivo de pressão de alvo.

[0055] Em algumas modalidades, os dados coletados podem incluir dados relativos a um reservatório. Por exemplo, dados relativos a um reservatório podem incluir dados coletados de uma operação atual de fundo de poço realizada para acessar o reservatório, bem como dados coletados de pelo menos uma operação de perfuração separada realizada para acessar o reservatório. Dados coletados relativos a um reservatório podem ser selecionados de pelo menos um tipo de dados coletados da operação de fundo de poço (por exemplo, dados de pressão de reservatório, dados de profundidade, dados de litologia, etc. que poderiam ser usados para correlacionar informações geofísicas ou de profundidade com poços desviados), dados coletados de pelo menos uma operação de perfuração separada conduzida para acessar o reservatório (por exemplo, dados de pressão de reservatório, dados de profundidade, informações geofísicas que podem ser usadas para correlacionar com outros poços desviados no mesmo reservatório) e dados coletados no nível da superfície acima do reservatório. Por exemplo, dados coletados no nível da superfície acima do reservatório podem incluir saídas recebidas do equipamento de superfície, tal como dados sísmicos e magnéticos.

[0056] Conforme usado neste documento, dados coletados (dados coletados de uma operação atual de fundo de poço e/ou, mais amplamente, dados relacionados a um reservatório) podem incluir saída binária e/ou numérica de dispositivos de medição, bem como observações visuais e/ou pessoais da operação do equipamento (por exemplo, estado operacional dos equipamentos unitários; se é observado um kick; tamanho, forma, cor e/ou tipo de fragmentos e cascalhos retornados da perfuração observados; sons atípicos provenientes de um equipamento unitário; etc.). Por exemplo, os dados podem incluir saídas recebidas de dispositivos de medição de fundo de poço (por exemplo, de ferramentas de perfilagem), resultados de testes de formação, resultados de análises laboratoriais de fluidos e/ou amostras de formação, dados coletados de amostragem e análise de fluido de fundo de poço e saídas recebidas de dispositivos de medição de superfície. Além disso, os dados podem incluir dados geofísicos (dados coletados de testes e análises de amostras de formação, que podem incluir dados sísmicos, propriedades magnéticas das amostras de formação testadas, porosidade e densidade das amostras de formação e dados observacionais de amostras de formação, tal como tamanho, forma e cor); parâmetros de perfuração (por exemplo, taxa de perfuração, torque, vibração, arrasto, etc.); parâmetros de fluido de perfuração (por exemplo, densidade, quantidade de fragmentos e cascalhos retornada, taxas de fluxo, resistividade, composições químicas, temperatura e pressão); dados relacionados a fragmentos e cascalhos retornados de uma operação de fundo de poço (por exemplo, densidade, forma, tamanho, quantidade sendo retornada etc.); dados de perfilagem de poços (por exemplo, resistividade, condutividade, tempo de trânsito de intervalo, ressonância magnética, porosidade, etc.); e dados de dispositivos de medição de pressão direta.

[0057] Os dados coletados da superfície e do fundo de poço de uma operação de fundo de poço podem ser usados para determinar a pressão de fundo. Os dados do estado do equipamento coletados da superfície de uma operação de fundo de poço podem ser usados para inferir mudanças pendentes na pressão de fundo da operação de fundo de poço. Além disso, dados de superfície e de fundo de poço coletados de uma operação de perfuração separada podem ser usados para inferir pressão de fundo de uma operação de fundo de poço atual acessando uma informação compartilhada de pressão ou reservatório e/ou para correlacionar (através de marcadores de profundidade ou geofísicos) entre um furo de poço atual e um poço separado (por exemplo, furo de poço desviado).

[0058] Os métodos da presente divulgação podem ainda incluir controlar um sistema de controle integrado através de uma única estação de controle que tem uma única HMI (para uma pessoa interagir com diferentes sistemas operacionais em uma operação de fundo de poço), um único controlador mestre e uma única plataforma de controle, onde a plataforma de controle pode conectar diferentes sistemas operacionais da operação de fundo de poço à HMI e ao controlador mestre. Através desta rede conectada, as informações de múltiplos sistemas operacionais em uma operação de fundo de poço podem ser exibidas ou, de outra forma, retransmitidas a um operador, por exemplo, através da HMI única) e os controles/comandos para os múltiplos sistemas operacionais podem ser implementados através da HMI única, via o controlador mestre. Por exemplo, os métodos da presente divulgação podem incluir operar uma plataforma de controle através de uma única HMI, a HMI estando em comunicação com um controlador mestre, em que a operação inclui inserir pelo menos um comando na HMI, enviar pelo menos um comando da HMI ao controlador mestre para implementar o(s) comando(s) e exibir informações de pelo menos um dos sistemas operacionais da operação de fundo de poço na HMI. Em algumas modalidades, uma única HMI pode ser usada para operar todos os sistemas operacionais de uma operação de fundo de poço (através da plataforma de controle), onde informações de diferentes sistemas operacionais podem ser fornecidas à HMI para informar o pessoal de um estado geral de perfuração ou de um evento.

[0059] Em algumas modalidades, os métodos podem incluir fornecer um planejador de automação na plataforma de controle, onde o planejador de automação pode ter acesso a dados relacionados à operação de fundo de poço. Uma sequência de operação de equipamento pode ser criada usando o planejador de automação com base em um ou mais objetivos de perfuração, onde a sequência de operação de equipamento inclui uma série de comandos para operar um ou mais equipamentos unitários e onde a sequência de operação de equipamento pode ser emitida para o controlador mestre para execução. Além disso, um planejador de automação pode gerar uma predição de mudanças potenciais na pressão de fundo em uma operação de fundo de poço com base em dados coletados relacionados à operação de fundo de poço, em que uma sequência de operação de equipamento gerada pode ser ainda mais baseada na predição de potenciais mudanças na pressão de fundo. Comandos de controle enviados do planejador de automação para um controlador mestre na plataforma de controle podem ser enviados para pelo menos um dos equipamentos unitários na operação de fundo de poço para alterar ou manter a pressão de fundo.

[0060] De acordo com algumas modalidades da presente divulgação, métodos podem incluir conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório, coletar dados de múltiplos sistemas operacionais relativos à operação de fundo de poço e/ou ao reservatório, determinar uma sequência de operação de equipamento para manter uma pressão de fundo de alvo para a operação de fundo de poço com base nos dados, usar um controlador mestre para acessar funções de controle em tempo real de equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais na operação de fundo de poço e executar a sequência de operação de equipamento usando o controlador mestre, em que a sequência de operação de equipamento inclui uma série de comandos para operar um ou mais dos equipamentos unitários. Mudanças potenciais na pressão de fundo na operação de fundo de poço podem ser preditas com base nos dados de múltiplos sistemas operacionais, por exemplo, usando computações de software ou modelos de predição ou usando cálculos humanos.

[0061] Uma sequência de operação de equipamento pode ser determinada por dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço com um planejador de automação, onde o planejador de automação inclui instruções para identificar e analisar os dados, incluindo identificar os eventos de perfuração, tal como perda e ganho, e gerar a sequência de operação de equipamento do planejador de automação com base nos dados. A sequência de operação de equipamento gerada do planejador de automação pode, então, ser emitida para o controlador mestre para execução dos comandos. Em alguns métodos, um ou mais dos comandos da sequência de operação de equipamento podem ser inseridos por um operador.

[0062] Sistemas de controle integrados de acordo com modalidades da presente divulgação podem ser implementados em um sistema de computação. Por exemplo, uma estação de controle de operação pode incluir um ou mais sistemas de computação tendo uma HMI embutida na mesma ou conectada à mesma. Qualquer combinação de dispositivos móveis, desktop, servidor, roteador, comutador, incorporados ou outros tipos de hardware pode ser usada. Por exemplo, como mostrado na FIG. 4, um sistema de computação 400 pode incluir um ou mais processadores de computador 402, armazenamento não persistente 404 (por exemplo, memória volátil, tal como memória de acesso aleatório (RAM), memória cache), armazenamento persistente 406 (por exemplo, um disco rígido, um unidade óptica, tal como uma unidade de disco compacto (CD) ou unidade de disco versátil digital (DVD), memória flash etc.), uma interface de comunicação 412 (por exemplo, interface Bluetooth, interface de infravermelho, interface de rede, interface óptica, etc.) e vários outros elementos e funcionalidades.

[0063] O(s) processador(es) de computador 402 pode(m) ser um circuito integrado para processar instruções. Por exemplo, o(s) processador(es) de computador podem ser um ou mais núcleos ou micronúcleos de um processador. Um controlador mestre de acordo com modalidades da presente divulgação pode ser executado em um processador de computador. O sistema de computação 400 também pode incluir um ou mais dispositivos de entrada 410, tal como uma tela sensível ao toque, teclado, mouse, microfone, touchpad, caneta eletrônica ou qualquer outro tipo de dispositivo de entrada.

[0064] A interface de comunicação 412 pode incluir um circuito integrado para conectar o sistema de computação 400 a uma rede (não mostrada) (por exemplo, uma rede de área local (LAN), uma rede de área ampla (WAN), tal como a Internet, rede móvel ou qualquer outro tipo de rede), e/ou a outro dispositivo, tal como outro dispositivo de computação.

[0065] Além disso, o sistema de computação 400 pode incluir um ou mais dispositivos de saída 408, tal como uma tela (por exemplo, uma tela de cristal líquido (LCD), uma tela de plasma, tela sensível ao toque, monitor de tubo de raios catódicos (CRT), projetor ou outro dispositivo de exibição), uma impressora, armazenamento externo ou qualquer outro dispositivo de saída. Um ou mais dos dispositivos de saída podem ser os mesmos ou diferentes do(s) dispositivo(s) de entrada. O(s) dispositivo(s) de entrada e saída pode(m) ser conectado(s) localmente ou remotamente ao(s) processador(es) de computador 402, armazenamento não persistente 404 e armazenamento persistente 406. Existem muitos tipos diferentes de sistemas de computação e o(s) dispositivo(s) de entrada e saída mencionado(s) acima pode(m) assumir outras formas.

[0066] Além disso, uma única HMI pode ser fornecida com um sistema de computação 400 para implementar métodos divulgados neste documento. Uma HMI pode incluir uma tela, tal como uma tela de toque, usada como uma entrada (por exemplo, para uma pessoa inserir comandos) e saída (por exemplo, para exibição) do sistema de computação. Em algumas modalidades, uma HMI também pode incluir comutadores, botões, joysticks e/ou outros componentes de hardware que podem permitir que um operador interaja através da HMI com o sistema de perfuração.

[0067] As instruções de software na forma de código de programa legível por computador para executar modalidades da divulgação podem ser armazenadas, no todo ou em parte, temporariamente ou permanentemente, em um meio legível por computador não transitório, tal como um CD, DVD, dispositivo de armazenamento, um disquete, uma fita, memória flash, memória física ou qualquer outro meio de armazenamento legível por computador. Especificamente, as instruções de software podem corresponder ao código de programa legível por computador que, quando executado por um processador, é configurado para executar uma ou mais modalidades da divulgação.

[0068] O sistema de computação na FIG. 4 pode implementar e/ou ser conectado a um repositório de dados, tal como uma base de dados, que pode ser usada para armazenar dados coletados de um sistema de perfuração de acordo com modalidades da presente divulgação. Uma base de dados é uma coleção de informações configuradas para facilitar a recuperação, modificação, reorganização e exclusão de dados.

[0069] O sistema de computação da FIG. 4 pode incluir funcionalidade para apresentar dados brutos e/ou processados, tal como resultados de comparações e outro processamento realizado por um planejador de automação. Por exemplo, os dados podem ser apresentados através de uma interface de usuário fornecida por um dispositivo de computação. A interface de usuário pode incluir uma interface de usuário gráfica (GUI) que exibe informações em um dispositivo de exibição, tal como um monitor de computador ou uma tela sensível ao toque em um dispositivo de computador portátil. A GUI pode incluir vários aparelhos de GUI que organizam quais dados são mostrados e como os dados são apresentados a um usuário (por exemplo, dados apresentados como valores de dados reais por meio de texto ou renderizados pelo dispositivo de computação em uma representação visual dos dados, tal como através da visualização de um modelo de dados).

[0070] A descrição acima de funções apresenta apenas alguns exemplos de funções executadas pelo sistema de computação da FIG. 4. Outras funções podem ser realizadas utilizando uma ou mais modalidades da divulgação.

[0071] Embora apenas alguns exemplos tenham sido descritos detalhadamente acima, aqueles versados na técnica apreciarão prontamente que são possíveis muitas modificações nos exemplos sem se afastar materialmente desta divulgação em questão. Consequentemente, todas essas modificações se destinam a estar incluídas dentro do escopo desta divulgação, conforme definido nas seguintes reivindicações. Nas reivindicações, cláusulas de meio mais função se destinam a cobrir as estruturas aqui descritas como exercendo a função recitada e não apenas equivalentes estruturais, mas também estruturas equivalentes. Assim, embora um prego e um parafuso possam não ser equivalentes estruturais em que um prego emprega uma superfície cilíndrica para fixar peças de madeira juntas, ao passo que um parafuso emprega uma superfície helicoidal, no ambiente de fixação de peças de madeira, um prego e um parafuso podem ser estruturas equivalentes. É a intenção expressa do requerente não invocar 35 U.S.C. § 112(f) para quaisquer limitações de quaisquer das reivindicações aqui, exceto para aquelas nas quais a reivindicação usa expressamente os 'meios para' junto com uma função associada.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório; fornecer uma plataforma de controle em comunicação com equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de fundo na operação de fundo de poço; e coletar na plataforma de controle dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os equipamentos unitários compreendem pelo menos um equipamento unitário em um sistema de controle de pressão gerenciada da operação de fundo de poço e pelo menos um equipamento unitário em um sistema de controle de sonda da operação de fundo de poço.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados compreendem dados de sensor coletados de um ou mais sensores usados na operação de fundo de poço e dados de estado operacional indicando um estado ligado/desligado de um ou mais componentes usados na operação de fundo de poço.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda coletar dados de pelo menos uma operação de perfuração separada realizada para acessar o reservatório.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda enviar comandos de controle de um controlador mestre na plataforma de controle para pelo menos um dos equipamentos unitários para alterar ou manter a pressão de fundo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda operar a plataforma de controle através de uma única interface homem- máquina, a interface homem-máquina estando em comunicação com o controlador mestre, em que a operação compreende: introduzir pelo menos um comando na interface homem-máquina; enviar o pelo menos um comando da interface homem-máquina para o controlador mestre; e exibir informações de pelo menos um dos sistemas operacionais na interface homem-máquina.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: fornecer um planejador de automação na plataforma de controle, onde o planejador de automação tem acesso a dados relacionados à operação de fundo de poço; criar uma sequência de operação de equipamento usando o planejador de automação com base em um ou mais objetivos de perfuração, a sequência de operação do equipamento compreendendo uma série de comandos para operar um ou mais dos equipamentos unitários; e emitir a sequência de operação de equipamento para o controlador mestre.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os dados relacionados à operação de fundo de poço são selecionados de pelo menos um dos dados da operação de fundo de poço, dados coletados de pelo menos uma operação de perfuração separada realizada para acessar o reservatório e dados coletados no nível da superfície acima do reservatório.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o planejador de automação gera uma predição de potenciais mudanças na pressão de fundo na operação de fundo de poço com base nos dados relacionados à operação de fundo de poço e em que a sequência de operação do equipamento é ainda baseada na predição de potenciais mudanças na pressão de fundo.

10. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: conduzir uma operação de fundo de poço para acessar um reservatório; coletar dados de múltiplos sistemas operacionais usados na operação de fundo de poço; determinar uma sequência de operação de equipamento para manter uma pressão de fundo de alvo para a operação de fundo de poço com base nos dados; usar um controlador mestre para acessar funções de controle em tempo real de equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais na operação de fundo de poço; e executar a sequência de operação de equipamento usando o controlador mestre, a sequência de operação de equipamento compreendendo uma série de comandos para operar um ou mais dos equipamentos unitários.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda predizer potenciais mudanças na pressão de fundo na operação de fundo de poço com base nos dados.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda coletar dados de pelo menos uma operação de perfuração separada realizada para acessar o reservatório.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os dados compreendem dados introduzidos através de uma interface homem-máquina.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os dados introduzidos compreendem um comando de operador para operar um ou mais dos equipamentos unitários, em que o comando de operador é roteado através do controlador mestre antes de ser enviado para a função de controle dos um ou mais equipamentos unitários.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os sistemas operacionais estão em comunicação através de uma plataforma de controle, a plataforma de controle compreendendo um barramento de dados de comunicação ligando o controlador mestre aos sistemas operacionais.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a determinação da sequência de operação de equipamento compreende: acessar os dados com um planejador de automação, o planejador de automação compreendendo instruções para identificar e analisar os dados; e gerar a sequência de operação do equipamento do planejador de automação com base nos dados; em que a sequência de operação do equipamento gerada do planejador de automação é emitida para o controlador mestre para execução dos comandos.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos comandos da sequência de operação do equipamento são introduzidos por um operador.

18. Sistema de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: múltiplos sistemas operacionais, cada sistema operacional compreendendo equipamentos unitários projetados para executar uma operação de uma operação de fundo de poço;

uma plataforma de controle em comunicação com os múltiplos sistemas operacionais; e um controlador mestre em comunicação com funções de controle dos equipamentos unitários de diferentes sistemas operacionais afetando a pressão de furo de poço na operação de fundo de poço.

19. Sistema de perfuração, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma única interface homem-máquina em comunicação com o controlador mestre.

20. Sistema de perfuração, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os sistemas operacionais afetando a pressão de furo de poço compreendem um sistema de controle de sonda, um sistema de controle de fluido e um sistema de controle de pressão gerenciada.