BR112021000079B1 - Sistema de comunicação ultrassônica através de barreira para comunicação em riser - Google Patents

Abstract

um sistema de comunicação empregado durante as operações em poço, como durante a perfuração, cimentação, fratura ou outras operações em poço, que utiliza ultrassom (ou seja, ondas acústicas caracterizadas por frequências ultrassônicas) para comunicar as informações do sensor e/ou de controle de dentro de um riser e/ou obturador de segurança (bop) para fora do riser/bop e/ou vice-versa. mais especificamente, o sistema de comunicação pode incluir um módulo ultrassônico interno (ium) localizado dentro do riser/bop e acusticamente acoplado a uma coluna de perfuração e/ou um centralizador também dentro do riser/bop. o sistema de comunicação pode incluir ainda um módulo ultrassônico externo (eum) localizado fora do riser/bop e acusticamente acoplado ao riser/bop. o ultrassom pode atravessar do ium para o eum, e vice-versa, usando uma via de comunicação que pode incluir a propagação do ultrassom através da coluna de perfuração, do centralizador e do riser/bop sem passagem através dos fluidos contidos dentro de uma coluna de fluido delimitada pelo riser/bop.

Description

Histórico da invenção

[001] Os sistemas de comunicação acústica existentes para transmitir informações de sensor e/ou de controle de/para ferramentas de assentamento/instalação durante as operações em poço requerem contato direto com os fluidos contidos em um riser e/ou obturador de segurança (do inglês, blowout preventer - BOP). Para assegurar que os componentes (por exemplo, transdutores acústicos) dos sistemas de comunicação acústica estejam sempre em contato direto com os fluidos acima mencionados, o riser/BOP é frequentemente perfurado, ou modificado significativamente de outra forma, levando a gastos dispendiosos, longos tempos de instalação, atrasos na operação no poço, e comprometimentos na estrutura do riser/BOP.

Sumário

[002] Em um aspecto, as formas de realização aqui divulgadas referem-se a um sistema, o sistema incluindo uma coluna de perfuração conectada operacionalmente a uma ferramenta de assentamento que conduz uma operação em poço. O sistema também inclui um riser que envolve a coluna de perfuração e a ferramenta de assentamento dentro de uma coluna de fluido contendo um fluido, e um módulo ultrassônico externo (EUM) localizado completamente fora do riser, em que o EUM compreende um primeiro transdutor ultrassônico acoplado acusticamente ao riser.

[003] Em algumas formas de realização, o sistema pode incluir um sistema de comunicação compreendendo o EUM e um módulo ultrassônico interno (IUM). O IUM pode estar localizado completamente dentro do riser e compreende um segundo transdutor ultrassônico acoplado acusticamente à coluna de perfuração, e o IUM pode ser conectado operacionalmente ao EUM e à ferramenta de assentamento. O IUM pode estar contido dentro de um vaso de pressão, e o vaso de pressão é acoplado à coluna de perfuração. O IUM e o EUM podem trocar informações entre si pelo uso de conjuntos de ondas acústicas ultrassônicas que se propagam ao longo de um percurso de comunicação que compreende a coluna de perfuração e o riser. Em algumas formas de realização, o percurso de comunicação pode incluir o fluido contido na coluna de fluido. Em uma ou mais formas de realização, as informações trocadas podem ser selecionadas de um grupo que consiste nas informações de sensor obtidas da ferramenta de assentamento e nas informações de controle destinadas à ferramenta de assentamento.

[004] O sistema pode incluir ainda, em uma ou mais formas de realização, um centralizador disposto e configurado para centralizar a coluna de perfuração dentro do riser. O segundo transdutor ultrassônico pode ser acoplado acusticamente ao centralizador, e o percurso de comunicação pode incluir ainda o centralizador.

[005] Em outro aspecto, as formas de realização aqui divulgadas referem-se a um aparelho, o aparelho incluindo um transdutor ultrassônico acoplado acusticamente a um meio circundante, e uma unidade de processamento conectada operacionalmente ao transdutor ultrassônico. A unidade de processamento pode ser configurada para detectar, usando o transdutor ultrassônico, um primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas que se propagam dentro do meio circundante. A unidade de processamento também pode ser configurada para converter o primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas em uma primeira informação pertinente a uma operação em poço. O aparelho pode incluir ainda uma fonte de energia configurada para fornecer energia ao transdutor ultrassônico e à unidade de processamento. Em algumas formas de realização, o meio circundante é selecionado de um grupo que consiste em uma coluna de perfuração, um centralizador, um riser, e um obturador de segurança (BOP).

[006] Em uma ou mais formas de realização, o aparelho pode incluir uma interface de informação conectada operacionalmente à unidade de processamento. A fonte de energia pode ser configurada ainda para fornecer energia à interface de informação. A unidade de processamento pode ser configurada ainda para transmitir, usando a interface de informação, as primeiras informações para um destino. Além disso, a unidade de processamento pode ser configurada para: receber, usando a interface de informação, uma segunda informação de uma fonte; converter a segunda informação em um segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas; e, emitir, usando o transdutor ultrassônico, o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas para o meio circundante.

[007] Em algumas formas de realização, o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas pode ser modulado usando um conjunto de formatos de modulação compreendendo pelo menos um selecionado de um grupo que consiste em um formato de modulação por chaveamento de frequência (FSK), um formato de modulação por chaveamento de fase (PSK) e um formato de modulação pela multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM). O segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas também pode ser emitido em uma pluralidade de diferentes frequências portadoras. Por exemplo, cada uma da pluralidade de diferentes frequências portadoras está dentro de uma faixa de frequência inclusiva entre 20 kilohertz (kHz) e 1 megahertz (MHz).

[008] O destino e a fonte podem ser selecionados cada um de um grupo que consiste em uma ferramenta de assentamento, uma instalação de superfície e um modem acústico conectado comunicativamente a um selecionado de um segundo grupo que consiste em um lander, um veículo operado remotamente (ROV) e um módulo de controle submarino (SCM).

[009] Em outro aspecto, as formas de realização aqui divulgadas se referem a um método para permitir comunicações através de um riser durante uma operação de poço. O método pode incluir: receber uma primeira informação de uma fonte; converter a primeira informação em um primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas; e emitir o primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas em um meio circundante e direcionado a um destino. O método, em algumas formas de realização, pode incluir também: detectar um segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas que se propagam dentro do meio circundante; converter o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas em uma segunda informação; e transmitir a segunda informação a um segundo destino.

[0010] A fonte, o destino e o segundo destino podem ser selecionados de um primeiro grupo que consiste em uma ferramenta de assentamento, uma instalação de superfície e um modem acústico conectado comunicativamente a um selecionado de um segundo grupo que consiste em um lander, um veículo operado remotamente (ROV) e um módulo de controle submarino (SCM). O meio circundante pode ser selecionado de um terceiro grupo que consiste no riser, um obturador de segurança (BOP), uma coluna de perfuração e um centralizador. Além disso, a primeira informação e a segunda informação podem, cada uma, ser selecionadas de um quarto grupo que consiste nas informações de sensor e nas informações de controle. O primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas e o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas podem se propagar através de um percurso de comunicação que compreende pelo menos a coluna de perfuração e o riser.

[0011] Outros aspectos divulgados neste documento serão evidentes a partir da descrição abaixo e das reivindicações anexas.

Breve descrição dos desenhos

[0012] FIG. 1 ilustra um sistema de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas.

[0013] FIG. 2 ilustra um exemplo de um sistema de comunicação do estado da arte.

[0014] FIGS. 3A-3D ilustram, cada uma, um sistema de comunicação de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas.

[0015] FIG. 4 ilustra um módulo ultrassônico de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas.

[0016] FIG. 5A ilustra um fluxograma que descreve um método para as funções realizadas por um módulo ultrassônico interno de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas.

[0017] FIG. 5B ilustra um fluxograma que descreve um método para as funções realizadas por um módulo ultrassônico externo de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas.

Descrição detalhada

[0018] As formas de realização específicas divulgadas neste documento serão agora descritas em detalhes com referência às figuras anexas. Na seguinte descrição detalhada das formas de realização divulgadas neste documento, vários detalhes específicos são apresentados a fim de fornecer um entendimento mais completo divulgado neste documento. No entanto, será evidente para os técnicos no assunto que as formas de realização aqui divulgadas podem ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outros casos, recursos bem conhecidos não foram descritos detalhadamente a fim de se evitar complicações desnecessárias na descrição.

[0019] Na descrição seguinte das FIGS. 1 e 3A-5B, qualquer componente descrito em relação a uma figura, em várias formas de realização aqui divulgadas, pode ser equivalente a um ou mais componentes com nomes semelhantes descritos em relação a qualquer outra figura. Para resumir, as descrições desses componentes não serão repetidas em relação a cada figura. Assim, toda e qualquer forma de realização dos componentes de cada figura é incorporada por referência e assumida como opcionalmente presente dentro de cada outra figura tendo um ou mais componentes com nomes semelhantes. Além disso, de acordo com as várias formas de realização divulgadas neste documento, qualquer descrição dos componentes de uma figura deve ser interpretada como uma forma de realização opcional que pode ser implementada em adição a, em conjunto com, ou no lugar das formas de realização descritas em relação a um componente correspondente com o mesmo nome em qualquer outra figura.

[0020] Ao longo do pedido, os números ordinais (por exemplo, primeiro, segundo terceiro, etc.) podem ser usados como um adjetivo para um elemento (ou seja, qualquer substantivo no pedido). O uso de números ordinais não deve necessariamente implicar ou criar qualquer ordenação particular dos elementos, nem limitar qualquer elemento a ser apenas um único elemento, a menos que expressamente divulgado, como pelo uso dos termos “antes”, “depois”, “único”, e outras terminologias semelhantes. Em vez disso, o uso de números ordinais é para fazer a distinção entre os elementos. A título de exemplo, um primeiro elemento é distinto de um segundo elemento e o primeiro elemento pode abranger mais de um elemento e suceder (ou preceder) o segundo elemento em uma ordenação de elementos.

[0021] Em geral, as formas de realização aqui divulgadas se referem a um sistema de comunicação empregado durante as operações em poço, tal como durante a perfuração, cimentação, fratura ou outras operações em poço conhecidas pelos técnicos no assunto. Em uma ou mais formas de realização, as operações em poço podem ser operações em poços submarinos. Especificamente, uma ou mais formas de realização aqui divulgadas utilizam ultrassom (isto é, ondas acústicas caracterizadas por frequências ultrassônicas) para comunicar as informações de sensor e/ou de controle dentro de um riser e/ou obturador de segurança (BOP) para fora do riser/BOP e/ou vice-versa. Mais especificamente, o sistema de comunicação inclui um módulo ultrassônico interno (IUM) que está localizado dentro do riser/BOP e acoplado acusticamente a uma coluna de perfuração e/ou um centralizador também dentro do riser/BOP. O sistema de comunicação inclui ainda um módulo ultrassônico externo (EUM) localizado fora do riser/BOP e acoplado acusticamente ao riser/BOP. O ultrassom pode atravessar do IUM para o EUM, e vice-versa, usando um percurso de comunicação que pode incluir a propagação do ultrassom através da coluna de perfuração, do centralizador e do riser/BOP sem passagem através dos fluidos contidos dentro de uma coluna de fluido delimitada pelo riser/BOP.

[0022] A FIG. 1 ilustra um sistema de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. O sistema 100 pode ser representativo de, por exemplo, uma operação de recuperação de hidrocarbonetos offshore (por exemplo, petróleo e/ou gás natural). O sistema 100 pode incluir uma instalação de superfície 102, uma coluna de perfuração 110, uma ferramenta de assentamento 118, um riser e/ou obturador de segurança (BOP) 106 e um sistema de comunicação 112. Cada um desses componentes é descrito abaixo.

[0023] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a instalação de superfície 102 pode ser uma estrutura ou uma embarcação marítima que pode incluir a funcionalidade de extração, processamento e armazenamento de hidrocarbonetos que se encontram abaixo do fundo do mar 114. A instalação de superfície 102 pode estar muitas vezes posicionada diretamente acima do poço 116 e, além disso, estar pelo menos parcialmente submersa (por exemplo, pelo menos uma porção da instalação de superfície 102 está localizada abaixo da superfície do oceano 104). Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, um poço 116 pode ser o furo no fundo do mar 114 produzido, por meio de perfuração, para auxiliar na exploração e/ou recuperação de hidrocarbonetos. Um técnico no assunto relevante compreende que a instalação de superfície 102 pode incluir funcionalidades adicionais ou alternativas sem se afastar do escopo divulgado neste documento. Exemplos de uma instalação de superfície 102 incluem, mas não estão limitados a uma plataforma/sonda offshore de petróleo, uma balsa, um navio-sonda, uma plataforma/sonda semissubmersível, uma ilha artificial, uma unidade flutuante de produção (FPSO), uma instalação normalmente não tripulada (NUI), uma plataforma satélite etc.

[0024] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a coluna de perfuração 110 pode ser um cabo, ou coluna, principalmente do tubo de perfuração que se estende da instalação de superfície 102 em direção ao poço 116. A coluna de perfuração 110 pode incluir ainda uma composição de fundo de poço (BHA) (não mostrada), que pode ser uma coleção de componentes que incluem, por exemplo, a ferramenta de assentamento 118, comandos de perfuração, estabilizadores de perfuração, motores de fundo de poço, sistemas rotativos orientados e várias ferramentas (por exemplo, ferramentas de medição durante a perfuração (MWD) e perfilagem durante a perfuração (LWD)). Além disso, a coluna de perfuração 110 pode ser oca, permitindo assim o bombeamento e/ou a circulação de fluidos (por exemplo, água, ar comprimido, polímeros, água ou pasta à base de óleo etc.) da instalação de superfície 102 em direção ao poço 116. Os fluidos acima mencionados podem ser aplicados para facilitar a operação em poço. A coluna de perfuração 110 pode incluir uma funcionalidade adicional para propagar o torque à ferramenta de assentamento 118 para operar uma broca de perfuração no fundo do poço 116.

[0025] A ferramenta de assentamento 118 pode ser um equipamento especializado que é usado em uma variedade de operações em toda a operação no poço. As várias operações para as quais a ferramenta de assentamento 118 pode ser usada incluem, mas não estão limitadas à pesca, revestimento, cimentação, comunicação de fundo de poço, perfuração, perfilagem, medição de poço e fratura. A ferramenta de assentamento 118 pode incluir um ou mais sensor(es) (não mostrado). Um sensor pode se referir a hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos, que pode incluir a funcionalidade de detecção e medição de uma ou mais propriedades físicas (por exemplo, calor, luz, som, pressão, movimento, etc.) ou outras medições que podem ser adquiridas durante as operações em poço (por exemplo, tais como ferramentas e/ou sensores que podem ser ferramentas de medição durante a perfuração (MWD) associadas, etc.). Exemplos de um sensor incluem, mas não estão limitados a um acelerômetro, um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um microfone, uma câmera, um detector de luz, um sensor de fibra óptica etc. A ferramenta de assentamento 118 também pode incluir um ou mais atuador(es) (não mostrado). Um atuador pode ser um dispositivo ou mecanismo elétrico, piezoelétrico, eletromecânico, mecânico ou hidráulico. Além disso, um atuador pode incluir a funcionalidade de geração de estímulos para facilitar a operação em poço, cuja natureza pode ser cinética, sensorial, térmica, química, nuclear ou de qualquer outro tipo de estímulo. Exemplos de um atuador incluem, mas não estão limitados a um motor, uma bomba fluídica, um elemento piezoelétrico, uma broca de perfuração, um cilindro hidráulico, um solenoide, uma válvula etc. Um técnico no assunto compreenderia que a ferramenta de assentamento 118 pode incluir outras funcionalidades e/ou componentes sem se afastar do escopo divulgado neste documento.

[0026] O riser 108 pode ser um duto para o transporte de hidrocarbonetos e/ou pasta (por exemplo, a coluna de fluido 108 do poço 116 para a instalação de superfície 102. O riser 106 pode incluir uma funcionalidade adicional de transporte de materiais de produção (por exemplo, fluidos de injeção, fluidos de controle etc.) da instalação de superfície 102 em direção ao poço 116. O riser 106 pode envolver a coluna de perfuração 110 e a ferramenta de assentamento 118 e, assim, estender temporariamente o poço 116 à instalação de superfície 102. O riser 108 pode ser isolado também para resistir às temperaturas do fundo do mar 114 e pode ser rígido ou flexível. O riser 106 pode ser um dos vários tipos de riser existentes ou desenvolvidos posteriormente, exemplos dos quais incluem, mas não estão limitados a um attached riser, um pull tube riser, um riser de aço em catenária, riser tensionado na parte superior, uma torre de riser, um riser flexível e um riser de perfuração. O riser 106 pode ser usado juntamente com um obturador de segurança (BOP), que pode ser uma válvula especializada ou dispositivo mecânico semelhante que pode incluir a funcionalidade de vedação, controle e monitoramento do poço 116 para evitar uma explosão. Uma erupção pode se referir à liberação não controlada de hidrocarbonetos (por exemplo, petróleo bruto e/ou gás natural) do poço 116. O BOP pode ser fixado na parte superior do poço 116 ou imediatamente abaixo da instalação de superfície 102. Exemplos de um BOP incluem, mas não estão limitados a um BOP do tipo ram e um BOP do tipo anular.

[0027] O sistema de comunicação 112 pode ser um mecanismo que emprega um par de dispositivos físicos (não mostrados) (vide, por exemplo, a FIG. 4) para permitir a comunicação remota com a ferramenta de assentamento 118. O par de dispositivos físicos pode incluir: (i) um primeiro dispositivo físico contido, ao lado da coluna de perfuração 110 e da ferramenta de assentamento 118, dentro do riser/BOP 106 - doravante designado como o módulo ultrassônico interno (IUM); e (ii) um segundo dispositivo físico que está localizado fora do riser/BOP 106 - doravante designado como o módulo ultrassônico externo (EUM). O IUM pode ser conectado operacionalmente (ou comunicativamente) à ferramenta de assentamento 118 através de um meio de comunicação com fio (por exemplo, um cabo de comunicação (vide, por exemplo, a FIG. 3D)). Por outro lado, o EUM pode ser conectado operacionalmente (ou comunicativamente) à instalação de superfície 102, seja diretamente, através de outro meio de comunicação com fio, ou indiretamente, através de uma sonda ou veículo operado remotamente (ROV) (não mostrado). O IUM pode ser acoplado acusticamente à coluna de perfuração 110 e/ou um centralizador (não mostrado) (vide, por exemplo, a FIG. 3A). Além disso, o EUM pode ser acoplado acusticamente ao riser/BOP 106. O acoplamento acústico pode almejar que um dispositivo (por exemplo, o IUM, o EUM, um transdutor ultrassônico) possa estar em comunicação acústica com um meio circundante (por exemplo, a coluna de perfuração 110, o centralizador, o riser/BOP 106) que pode estar em contato direto com o dispositivo.

[0028] Como um todo, o sistema de comunicação 112 pode incluir a funcionalidade de: (i) obter informações de sensor de um ou mais sensores na ferramenta de assentamento 118; (ii) transmitir a informação do sensor para a instalação de superfície 102; (iii) receber as informações de controle originadas da instalação de superfície 102; e/ou (iv) retransmitir as informações de controle para um ou mais atuador(es) na ferramenta de assentamento 118. As informações de sensor, como leituras pertinentes à pressão, rotação, direção e várias outras propriedades físicas ou métricas, podem ser coletadas a fim de confirmar o desempenho das ações da ferramenta de assentamento durante as operações no poço. As informações de sensor podem ser analisadas subsequentemente (como na instalação de superfície 102, ou em outro lugar) para gerar benefícios, como economia de custos e redução dos tempos de instalação. As informações de controle, como os sinais de comando e/ou código de programa legível por computador, incluindo instruções para operar a ferramenta de assentamento 118, podem ser fornecidas sem a necessidade de um umbilical dentro do riser/BOP 106. Em contrapartida, os sistemas de comunicação existentes normalmente usam um umbilical (cabo ou mangueira) para conectar operacionalmente (ou comunicativamente) a ferramenta de assentamento e a instalação de superfície, sendo que o umbilical pode fornecer as informações de controle necessárias, energia e/ou outros consumíveis (por exemplo, produtos químicos) para operar a ferramenta de assentamento.

[0029] O sistema de comunicação 112 pode operar empregando frequências ultrassônicas, na forma de ondas acústicas, para trocar as informações de sensor e/ou de controle de dentro para fora do riser/BOP 106, e vice-versa. Além disso, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, nem o IUM nem o EUM podem estar em contato direto com o fluido na coluna de fluido 108. Com relação ao EUM, nenhum contato direto com o fluido da coluna de fluido 108 é compreensível, pois o EUM pode estar localizado fora do riser/BOP 106. Em relação ao IUM, embora o IUM possa estar localizado dentro do riser/BOP 106, o IUM pode estar localizado dentro de um vaso de pressão projetado para proteger o IUM das condições de alta temperatura e alta pressão dentro do riser/BOP 106 e/ou poço 116. O EUM também pode estar localizado dentro de outro vaso de pressão (ou qualquer outro compartimento adequado) para proteção contra condições adversas, como aquelas que podem ser provocadas pelo oceano ou outros ambientes nos quais o EUM possa estar disposto. Com a falta de contato direto com o fluido da coluna de fluido 108, o percurso de comunicação entre o IUM (dentro do riser/BOP 106) e o EUM (fora do riser/BOP 106) pode originar ou terminar com a propagação das ondas acústicas ultrassônicas através da coluna de perfuração 110 (ou um centralizador (vide, por exemplo, a FIG. 3A)) e a parede do riser/BOP 208. Em outras formas de realização aqui divulgadas, e apenas quando um centralizador não for empregado, o percurso de comunicação acima mencionado pode ser estendido de modo a incluir também o fluido contido dentro da coluna de fluido 108.

[0030] Em contrapartida, e voltando à FIG. 2 momentaneamente, nos sistemas de comunicação existentes, os dispositivos internos e externos 202, que incorporam um sistema de comunicação existente 200, devem entrar em contato com o fluido na coluna de fluido 206. O primeiro pode acoplar à coluna de perfuração 210, enquanto o último se projeta através do riser/BOP 208. Substantivamente, o percurso de comunicação entre os dispositivos internos e externos 202 no sistema de comunicação existente 200 incluiria apenas as ondas acústicas que se propagam através do fluido na coluna de fluido 206. Um problema de longa data experimentado pelos sistemas de comunicação existentes 200, talvez devido, pelo menos em parte, a esta dependência de entrar em contato com o fluido da coluna de fluido 206, é o acontecimento da interferência multipercurso. A interferência multipercurso se refere a um fenômeno pelo qual, sob condições apropriadas, a viagem de uma onda (por exemplo, uma onda acústica) de uma fonte para um detector através de múltiplos percursos faz com que os vários componentes da onda interfiram uns com os outros. Resumidamente, a interação entre os componentes da onda, apesar de os componentes estarem pelo menos correlacionados ou coerentes entre si, pode produzir interferência construtiva ou destrutiva, amplificando ou atenuando assim o sinal/energia acústica, respectivamente. Outra desvantagem produzida pelo sistema de comunicação existente 200 ilustrado na FIG. 2 é a necessidade de perfurar, ou de outra forma modificar, o riser/BOP 208 a fim de garantir que o dispositivo externo 202 entre em contato com o fluido da coluna de fluido 206. Esta modificação pode ser onerosa e pode exigir ainda que uma tampa 204 seja posicionada sobre o dispositivo externo 202 a fim de conter a pressão dentro do riser/BOP 208, adicionando assim um fator incerto que poderia um dia comprometer a integridade do riser/BOP 208.

[0031] Prosseguindo com a FIG. 1, o sistema de comunicação 112 das formas de realização divulgadas neste documento, no entanto, supera esses problemas mencionados acima. Por exemplo, os efeitos da interferência multipercurso podem ser reduzidos ao utilizar vários formatos de modulação (e/ou múltiplas frequências portadoras diferentes) para maximizar a probabilidade de a transmissão do sinal/onda/energia acústica ser bem-sucedida. Efetivamente, a transmissão de um mesmo sinal/onda/energia acústica várias vezes, em que cada vez que o sinal/onda/energia acústica é propagado usando um formato de modulação diferente, pode aumentar a chance de a transmissão alcançar com sucesso o detector (por exemplo, o IUM ou o EUM), e sem atenuação significativa. Exemplos dos formatos de modulação que podem ser empregados podem incluir, mas não estão limitados ao formato de modulação por chaveamento de frequência (FSK), um formato de modulação por chaveamento de fase (PSK) e um formato de modulação pela multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM). A título de outro exemplo, uma vez que o EUM pode estar localizado fora do riser/BOP 106 e, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, não requer contato com o fluido da coluna de fluido 108, perfurações e/ou quaisquer outras modificações significativas no riser/BOP 106 são desnecessários ou evitáveis. Detalhes adicionais que descrevem o sistema de comunicação 112 são discutidos abaixo em relação às FIGS. 3A-5B.

[0032] Embora a FIG. 1 ilustre uma configuração de componentes, as configurações de sistema diferentes das mostradas na FIG. 1 podem ser usadas sem se afastar do escopo divulgado neste documento. Por exemplo, como mencionado acima, o sistema pode incluir uma sonda ou veículo operado remotamente (ROV) que pode ser empregado em várias operações pertinentes às operações em poço.

[0033] As FIGS. 3A-3D ilustram, cada uma, um sistema de comunicação de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. As seguintes configurações do sistema de comunicação não pretendem limitar o escopo divulgado neste documento.

[0034] Voltando à FIG. 3A, uma configuração 300A que pode ser dependente da presença de um centralizador 312 dentro do riser/BOP 310 é ilustrada. Um centralizador 312 pode ser um dispositivo mecânico instalado dentro do riser/BOP 310 e sobre a coluna de perfuração 306. O centralizador 312 pode incluir a funcionalidade de centralização da coluna de perfuração 310 e/ou da ferramenta de assentamento (não mostrada) no riser/BOP 310 e poço (não mostrado). Ao centralizar adequadamente a coluna de perfuração 310 e/ou a ferramenta de assentamento dentro do riser/BOP 310 e do poço, o centralizador 312 pode: (i) evitar danos ao riser/BOP 310 e/ou ao poço; (ii) permitir o fluxo eficiente de fluidos de/para o poço; e (iii) evitar afastamento excessivo (ou seja, distância entre a ferramenta de assentamento e a parede do poço), o que pode afetar a resposta de algumas medições do sensor etc. Exemplos de centralizadores usados durante as operações em poço incluem, mas não estão limitados aos centralizadores de mola em arco e centralizadores de lâmina rígida.

[0035] Prosseguindo com a FIG. 3A, o uso de um centralizador 312 na configuração 300A do sistema de comunicação pode ser vantajoso. Pode ser vantajoso porque o centralizador 312 garante um percurso de comunicação metalmetal contíguo através do qual as ondas acústicas ultrassônicas se propagam. O percurso de comunicação metal-metal contíguo pode manter uma alta razão sinal- ruído (SNR) das ondas acústicas ultrassônicas transmitidas, minimizando assim a deterioração das informações de sensor e/ou de controle codificadas. Além disso, o IUM 302 pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) ao centralizador 312 e/ou coluna de perfuração 306. O IUM 302 pode ser ainda acoplado acusticamente ao centralizador 312 e/ou à coluna de perfuração 306. Por outro lado, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o EUM 304 pode ser posicionado em contato próximo ou pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) à parede externa do riser/BOP 310. O EUM 304 pode ser ainda acoplado acusticamente ao riser/BOP 310. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o percurso de comunicação atravessado pelas ondas acústicas ultrassônicas (geradas/transmitidas pelo IUM ou EUM) pode incluir a propagação através do centralizador 312 e/ou coluna de perfuração 306 para a parede do riser/BOP 310 e/ou vice-versa. Na configuração 300A, as ondas acústicas ultrassônicas não precisam se propagar através do fluido contido na coluna de fluido 308. Além disso, na implementação do sistema de comunicação pela configuração 300A, as velocidades de comunicação mais altas para a troca de informações de sensor e/ou de controle podem ser alcançadas.

[0036] Voltando à FIG. 3B, uma configuração 300B que opera sem a presença de um centralizador é ilustrada. Na configuração 300B, o IUM 302 pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) apenas à coluna de perfuração 306, enquanto o EUM 304 pode ser posicionado em contato próximo ou também pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) à parede externa do riser/BOP 310. Sem o centralizador, o percurso de comunicação atravessado pelas ondas acústicas ultrassônicas geradas/transmitidas pode incluir a propagação através da coluna de perfuração 306, do fluido contido na coluna de fluido 308 e da parede do riser/BOP 310 e/ou vice-versa. Considerando a configuração 300B, esta abordagem pode ser mais simples de se implementar; no entanto, o SNR associado às ondas acústicas ultrassônicas transmitidas pode ser reduzido devido à propagação das ondas através da coluna de fluido 308.

[0037] Voltando à FIG. 3C, uma configuração 300C que emprega uma sonda/ROV 316 é ilustrada. Na configuração 300C, embora um centralizador não seja ilustrado na FIG. 3C, um centralizador também pode ser empregado. O lander/ROV 316 pode servir como um meio indireto para se obter ou fornecer informações de controle ou informações de sensor, respectivamente, de/para a instalação de superfície. Um técnico no assunto compreenderia que o lander/ROV 316 pode ser amarrado à instalação de superfície por meio de um umbilical (não mostrado), através do qual as informações de sensor e/ou de controle podem ser obtidas ou fornecidas à instalação de superfície. Além disso, semelhante à configuração mostrada na FIG. 3B, o IUM 302 pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) à coluna de perfuração 306, enquanto o EUM 304 pode ser posicionado em contato próximo ou também pode ser acoplado (por exemplo, magneticamente ou caso contrário) à parede externa do riser/BOP 310. Em outra forma de realização aqui divulgada, quando um centralizador está presente, o IUM 302 pode ser acoplado adicional ou alternativamente (por exemplo, magneticamente ou de outra forma) ao centralizador. Subsequentemente, os possíveis percursos de comunicação percorridos pelas ondas acústicas ultrassônicas geradas/transmitidas, entre o IUM 302 e o EUM 304, podem incluir a propagação através dos componentes já mencionados acima em relação às FIGS. 3A e 3B.

[0038] A configuração 300C pode incluir ainda um modem acústico do módulo externo 314 conectado operacionalmente (ou comunicativamente) ao EUM 304. Um modem acústico 314, 318 pode ser um dispositivo de comunicação especializado que pode incluir a funcionalidade de facilitar as comunicações sem fio submarinas. Um modem acústico 314, 318 pode ser usado, em vez dos métodos de comunicação com fio, para aplicações onde os meios de comunicação com fio tradicionais podem ser danificados ou ineficazes devido à exposição ao ambiente submarino hostil e/ou onde a troca de informações em tempo real pode ser necessário. O modem acústico do módulo externo 314 pode subsequentemente ser conectado operacionalmente (ou comunicativamente) a um modem acústico do lander/ROV 418 no lander/ROV 316. Em outra forma de realização aqui divulgada, o modem acústico do módulo externo 314 pode subsequentemente ser conectado operacionalmente (ou comunicativamente) a outro modem acústico em um módulo de controle submarino local (SCM) (não mostrado). Um SCM pode ser um sistema de controle funcional submarino que pode servir como um retransmissor para linhas de controle/dados, fluidos e/ou energia elétrica da instalação de superfície para a ferramenta de assentamento.

[0039] Voltando à FIG. 3D, uma configuração 300D é ilustrada, representativa de uma extensão para qualquer uma das configurações anteriores 300A-300C, e que retrata uma conexão cabeada 320 fazendo a interface do sistema de comunicação com a ferramenta de assentamento 322. Especificamente, a configuração 300D mostra a conexão cabeada 320 conectando operacionalmente (ou comunicativamente) o IUM 302 à ferramenta de assentamento 322. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a conexão cabeada 320 pode ser qualquer conjunto de cabo rígido ou flexível que inclui um ou mais condutores elétricos (por exemplo, fios). A conexão cabeada 320 pode ser isolada ou revestida para proteger ou compensar as condições às quais pode ser exposta dentro do riser 310A, do BOP 310B e/ou do poço (não mostrado). A ferramenta de assentamento 322, como discutido acima, pode incluir um ou mais sensor(es) 324 e/ou um ou mais atuador(es) 326. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, as informações de sensor de um ou mais sensor(es) 324, bem como as informações de controle de um ou mais atuador(es) 326, podem atravessar a conexão cabeada 320 para/do IUM 302. Além disso, as informações de sensor e/ou de controle podem se propagar, por meio de ondas acústicas ultrassônicas, para o EUM 304, por meio do qual a informação acima mencionada eventualmente termina ou se origina na instalação de superfície.

[0040] FIG. 4 ilustra um módulo ultrassônico de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. Um módulo ultrassônico 400 (isto é, o IUM ou o EUM) pode incluir uma fonte de energia 402, uma interface de informação 404, uma unidade de processamento 406 e um transdutor ultrassônico 408. Cada um desses componentes é descrito abaixo.

[0041] A fonte de energia 402 pode ser, por exemplo, um meio físico de armazenamento para e, portanto, uma fonte de energia de corrente contínua (DC). A fonte de energia 402 pode incluir a funcionalidade de fornecimento de energia DC para qualquer e/ou todos os vários componentes (por exemplo, interface de informação 404, unidade de processamento 406 e transdutor ultrassônico 408) do módulo ultrassônico 400. Além disso, a fonte de energia 402 pode ser capaz de disseminar uma quantidade apropriada de energia para cada componente ao qual está operacionalmente conectada. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a fonte de energia 402 pode ser um dispositivo, como uma bateria, que é capaz de ser recarregada (por exemplo, capaz de receber energia) de uma fonte externa. Em tal forma de realização, a fonte de energia 402 pode incluir um sistema de gerenciamento (não mostrado) programado para supervisionar o carregamento e a descarga de energia para/da fonte de energia 402. O sistema de gerenciamento acima mencionado também pode incluir a funcionalidade de monitoramento do estado atual e/ou histórico (por exemplo, temperatura, pressão, vazamento, energia etc.) associado à fonte de energia 402. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o sistema de gerenciamento pode ser integrado como uma porção da unidade de processamento 406 e, assim, pode ser implementado como um circuito integrado, um processo em execução na unidade de processamento 406 ou qualquer combinação do mesmo. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a fonte de energia 402 pode incluir, mas não está limitada a um ou mais de níquel cádmio, hidreto metálico de níquel, íon de lítio ou qualquer outro tipo de célula(s) de energia.

[0042] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a interface de informação 404 pode ser um hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos, que pode servir para permitir e facilitar a aquisição e transmissão das informações de sensor e/ou de controle para/dos componentes fora do sistema de comunicação. Com relação ao IUM do sistema de comunicação, a interface de informação 404 pode permitir/facilitar as comunicações para/da ferramenta de assentamento. Além disso, no que diz respeito ao EUM do sistema de comunicação, a interface de informação 404 pode permitir/facilitar as comunicações para/da instalação de superfície direta ou indiretamente por meio de um modem acústico pareado com outro modem acústico em um lander/ROV e/ou um SCM. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a interface de informação 404 pode empregar qualquer combinação de conexões com fio e/ou sem fio para receber e/ou transmitir as informações de sensor e/ou de controle. Além disso, a interface de informação 404 pode empregar qualquer combinação de protocolos de comunicação com e/ou sem fio existentes ou desenvolvidos posteriormente.

[0043] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a interface de informação 404 pode incluir a funcionalidade de: (i) receber e decodificar, em uma primeira porta da interface de informação 404, as informações de sensor e/ou de controle da ferramenta de assentamento e/ou instalação de superfície, em que as informações de sensor e/ou de controle podem ser recebidos como pacotes, mensagens ou qualquer outra unidade de dados particular para o protocolo de comunicação com fio e/ou sem fio empregado; (ii) gerar e codificar informações de sensor e/ou de controle em pacotes, mensagens ou qualquer outra unidade de dados particular para o protocolo de comunicação com fio e/ou sem fio empregado; e (iii) transmitir, de uma segunda porta da interface de informação 404, informações de sensor e/ou de controle, na forma de uma ou mais de qualquer unidade de dados, para a instalação de superfície e/ou ferramenta de assentamento. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a interface de informação 404 pode suportar comunicação half-duplex e/ou full-duplex. Exemplos da interface de informação 404 podem incluir, mas não estão limitados a um controlador ou dispositivo de interface de rede, um soquete de rede, uma interface de comunicação serial (SCI), uma interface ou controlador de fibra óptica, um modem etc.

[0044] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a unidade de processamento 406 pode ser um ou mais processador(es) e/ou circuito(s) integrado(s) para processar as instruções. As instruções podem assumir a forma de código de programa legível por computador, o qual, quando executado pela unidade de processamento 406, permite que o módulo ultrassônico 400 execute as funções descritas abaixo de acordo com uma ou mais formas de realização divulgadas neste documento (vide, por exemplo, as FIGS. 5A e 5B). Além disso, as instruções podem ser armazenadas, no todo ou em parte, temporária ou permanentemente, em um meio legível por computador não transitório (não mostrado), como um dispositivo de armazenamento persistente, memória flash, memória física ou qualquer outro meio de armazenamento legível por computador. Exemplos da unidade de processamento 406 podem incluir, mas não estão limitados a um ou mais de um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um processador discreto, uma matriz de portas programáveis em campo (FPGA), um processador de sinal digital (DSP), um microcontrolador ou qualquer outro tipo de circuito integrado ou combinação dos mesmos.

[0045] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o transdutor ultrassônico 408 pode incluir um ou mais elementos transdutores, cada um dos quais pode incluir a funcionalidade de conversão das informações de sensor e/ou de controle em ultrassom, ou vice-versa. O ultrassom corresponde a ondas acústicas ou outras vibrações com uma frequência ultrassônica. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, cada elemento do transdutor ultrassônico 408 pode emitir e/ou detectar ultrassons operando na faixa de frequência de 20 kilohertz (kHz) a 1 megahertz (MHz) e pode suportar taxas de dados entre a ordem de 100 a 10.000 bits por segundo (bps). Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o transdutor ultrassônico 408 pode gerar e/ou detectar ondas de pressão longitudinais no meio circundante (por exemplo, a coluna de perfuração, o centralizador e a parede do riser/BOP). Além disso, a conversão acima mencionada das informações de sensor e/ou de controle em ultrassom, ondas acústicas ou outras vibrações podem ser implementadas de acordo com o efeito piezoelétrico. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o transdutor ultrassônico 408 pode ser acoplado acusticamente a um riser/BOP, uma coluna de perfuração e/ou um centralizador (vide, por exemplo, as FIGS. 3A-3D).

[0046] Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o transdutor ultrassônico 408 pode incluir: (i) um elemento transmissor capaz de converter as informações de sensor e/ou de controle em ultrassom e emitir o ultrassom; (ii) um elemento receptor capaz de detectar e converter o ultrassom em informações de sensor e/ou de controle; e/ou (iii) um elemento transceptor capaz de todas as habilidades descritas em (i) e (ii). Além disso, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o transdutor ultrassônico 408 pode ser configurado para comunicação unilateral ou bidirecional entre o IUM e o EUM. Ao considerar as comunicações bidirecionais, a comunicação half-duplex pode ser implementada, por meio da qual o IUM/EUM 400 pode transmitir ultrassom um de cada vez. Em outra forma de realização aqui divulgada, a comunicação full-duplex pode ser implementada, em que tanto o IUM quanto o EUM 400 podem transmitir ultrassom simultaneamente. Os ultrassons transmitidos podem ser codificados pelo uso de diferentes formatos de modulação e/ou diferentes frequências portadoras para evitar interferência. Exemplos do transdutor ultrassônico 408 podem incluir, mas não estão limitados a um transdutor ultrassônico piezoelétrico, um transdutor ultrassônico piezo- cerâmico, um transdutor ultrassônico de fluoreto de polivinilideno (PVDF), um transdutor de ultrassom focado de alta intensidade (HIFU), um transdutor ultrassônico por ondas de cisalhamento etc.

[0047] As FIGS. 5A e 5B mostram fluxogramas de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. Embora as várias etapas nestes fluxogramas sejam apresentadas e descritas sequencialmente, um técnico no assunto compreenderá que algumas ou todas as etapas podem ser executadas em ordens diferentes, podem ser combinadas ou omitidas, e algumas ou todas as etapas podem ser executadas em paralelo. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, as etapas ilustradas nas FIGS. 5A e 5B podem ser realizadas em paralelo com quaisquer outras etapas mostradas nas FIGS. 5A e 5B sem se afastar do escopo aqui divulgado.

[0048] Voltando à FIG. 5A, a mesma ilustra um fluxograma que descreve um método para funções realizadas por um módulo ultrassônico interno (IUM) de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. Na Etapa 500, as informações de sensor são obtidas de um ou mais sensor(es) na ferramenta de assentamento. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a aquisição das informações de sensor pode assumir a forma de um mecanismo de carregamento (pushing mechanism) (por exemplo, a geração e transmissão ativas de leituras/medições de um ou mais sensor(es) para o IUM). Em outra forma de realização aqui divulgada, a aquisição das informações de sensor pode assumir a forma de um mecanismo de descarregamento (pulling mechanism) (por exemplo, a consulta ou solicitação, pelo IUM, de leituras/medições de um ou mais sensor(es)).

[0049] Na Etapa 502, as informações de sensor (obtidas na Etapa 500) são convertidas em um conjunto de ondas acústicas ultrassônicas. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, conforme discutido acima, a conversão das informações de sensor em ultrassons (ou seja, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas) pode ser alcançada por meio da implementação do efeito piezoelétrico e realizada pelo transdutor ultrassônico no IUM (vide, por exemplo, a FIG. 4).

[0050] Na Etapa 504, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas (geradas na Etapa 502) representativas das informações de sensor é subsequentemente transmitido. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas pode ser transmitido usando diferentes formatos de modulação e/ou diferentes frequências portadoras. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, uma vez que o IUM pode ser acoplado à coluna de perfuração e/ou um centralizador, o conjunto transmitido de ondas acústicas ultrassônicas pode se propagar ao longo da coluna de perfuração e/ou centralizador, potencialmente, através do fluido contido na coluna de fluido e, finalmente, ao longo da parede do riser/BOP. Uma vez que o conjunto transmitido de ondas acústicas ultrassônicas se propagam e induzem vibrações dentro da parede do riser/BOP, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas transmitido pode ser detectado e convertido pelo EUM (vide, por exemplo, a FIG. 5B).

[0051] Na Etapa 506, outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas é detectado pelo IUM. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, este outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas pode ser detectável para o IUM, uma vez que o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas se propaga e induz vibrações dentro da coluna de perfuração e/ou centralizador ao qual o IUM pode ser acoplado. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o percurso de comunicação adotado por este outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas para chegar proximamente ao IUM pode incluir propagação ao longo do riser/BOP, potencialmente, através do fluido contido na coluna de fluido e, finalmente, ao longo a coluna de perfuração e/ou centralizador.

[0052] Na Etapa 508, o outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas (detectadas na Etapa 506) é convertido em informações de controle. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a conversão dos ultrassons detectados (por exemplo, o outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas) em informações de controle pode ser alcançada através da implementação do efeito piezoelétrico (ou seja, porque o efeito piezoelétrico é reversível) e realizada pelo transdutor ultrassônico no IUM. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a conversão dos ultrassons detectados em informações de controle pode incluir ainda a aplicação de qualquer uma de uma variedade de técnicas de desmodulação existentes ou desenvolvidas posteriormente nos ultrassons detectados. Na desmodulação dos ultrassons detectados, a informação original (isto é, a informação de controle) pode ser extraída das ondas portadoras moduladas que podem ter sido geradas pelo EUM para transmitir a informação de controle para o IUM.

[0053] Na Etapa 510, as informações de controle (obtidas na Etapa 508) são transmitidas para um ou mais atuador(es) na ferramenta de assentamento. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, conforme mencionado acima, as informações de controle podem assumir a forma de sinais de comando e/ou código de programa legível por computador, incluindo instruções para operar um ou mais atuadores. Além disso, conforme ilustrado na FIG. 3D, a informação de controle é transmitida a um ou mais atuador(es) por meio de uma conexão cabeada que conecta operacionalmente (ou comunicativamente) o IUM à ferramenta de assentamento e vice-versa.

[0054] Voltando à FIG. 5B, a mesma ilustra um fluxograma que descreve um método para funções realizadas por um módulo ultrassônico externo (EUM) de acordo com uma ou mais formas de realização aqui divulgadas. Na Etapa 520, um conjunto de ondas acústicas ultrassônicas é detectado pelo EUM. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas pode ser detectável pelo EUM, uma vez que o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas se propaga e induz vibrações dentro da parede do riser/BOP à qual o EUM pode ser acoplado. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o percurso de comunicação tomado pelo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas para chegar proximamente ao EUM pode incluir a propagação ao longo da coluna de perfuração e/ou centralizador, potencialmente, através do fluido contido na coluna de fluido e, finalmente, ao longo da parede do riser/BOP.

[0055] Na Etapa 522, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas (detectadas na Etapa 520) é convertido em informações de sensor. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a conversão dos ultrassons detectados (por exemplo, o conjunto de ondas acústicas ultrassônicas) em informações de sensor pode ser alcançada através da implementação do efeito piezoelétrico e realizada pelo transdutor ultrassônico no EUM. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, a conversão dos ultrassons detectados em informações de sensor pode incluir ainda a aplicação de qualquer uma de uma variedade de técnicas de desmodulação existentes ou desenvolvidas posteriormente nos ultrassons detectados. Na desmodulação dos ultrassons detectados, a informação original (a informação de sensor) pode ser extraída das ondas portadoras moduladas que podem ter sido geradas pelo IUM para transmitir a informação de controle para o EUM.

[0056] Na Etapa 524, as informações de sensor (obtidas na Etapa 522) são transmitidas para a instalação de superfície. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, as informações de sensor podem ser transmitidas diretamente para a instalação de superfície por meio de uma conexão cabeada que conecta operacionalmente (ou comunicativamente) o EUM à instalação de superfície e vice- versa. Em outra forma de realização aqui divulgada, a informação de sensor pode ser transmitida indiretamente para a instalação de superfície através de um lander/ROV e/ou um SCM pelo uso de modems acústicos (como discutido acima).

[0057] Na Etapa 526, independentemente se são relevantes ou irrelevantes para as informações de sensor transmitidas para a instalação de superfície na Etapa 524, as informações de controle que podem ter sido originadas da instalação de superfície são recebidas. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, as informações de controle podem ser recebidas diretamente da instalação de superfície por meio da conexão cabeada acima mencionada. Em outra forma de realização aqui divulgada, as informações de controle podem ser recebidas indiretamente da instalação de superfície através de um lander/ROV e/ou um SCM pelo uso de modems acústicos. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, as informações de controle podem assumir a forma de sinais de comando e/ou código de programa legível por computador, incluindo instruções para operar um ou mais atuadores na ferramenta de assentamento.

[0058] Na Etapa 528, as informações de controle (recebidas na Etapa 526) são convertidas em outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, como discutido acima, a conversão das informações de controle em ultrassons (isto é, o outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas) pode ser alcançada através da implementação do efeito piezoelétrico e realizada pelo transdutor ultrassônico no EUM.

[0059] Na Etapa 530, o outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas (geradas na Etapa 528) representativas das informações de controle é transmitido. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o outro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas pode ser transmitido usando diferentes formatos de modulação e/ou diferentes frequências portadoras. Em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, uma vez que o EUM pode ser acoplado à parede do riser/BOP, o conjunto transmitido de ondas acústicas ultrassônicas pode se propagar ao longo da parede do riser/BOP, potencialmente, através do fluido contido na coluna de fluido e, finalmente, ao longo da coluna de perfuração e/ou centralizador. Uma vez que o conjunto transmitido de ondas acústicas ultrassônicas se propagam e induzem vibrações dentro da coluna de perfuração e/ou centralizador, em uma ou mais formas de realização aqui divulgadas, o conjunto transmitido de ondas acústicas ultrassônicas pode ser detectado e convertido pelo IUM (vide, por exemplo, a FIG. 5A).

[0060] Embora as formas de realização aqui divulgadas tenham sido descritas no que diz respeito a um número limitado de formas de realização, os técnicos no assunto, tendo o benefício desta divulgação, compreenderão que outras formas de realização que não se afastem do escopo divulgado neste documento podem ser concebidas, conforme divulgado neste documento. Consequentemente, o escopo divulgado neste documento deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims (8)

1. SISTEMA (100) compreendendo: uma coluna de perfuração (110) conectada operacionalmente a uma ferramenta de instalação (118, 322) que conduz uma operação em poço; um riser (106, 310) envolvendo a coluna de perfuração (110, 306) e a ferramenta de instalação (118, 322) dentro de uma coluna de fluido (108, 308) contendo um fluido; um módulo ultrassônico externo (EUM) (304) localizado completamente fora do riser (106, 310), em que o EUM (304) compreende um primeiro transdutor ultrassônico (408) acusticamente acoplado ao riser (106, 310), caracterizado pelo fato de que ainda compreende um módulo ultrassônico interno (IUM) (302), em que o IUM (302) está localizado completamente dentro do riser (106, 310) e compreende um segundo transdutor ultrassônico (408) acusticamente acoplado à coluna de perfuração (110, 306), em que o IUM (302) está conectado operacionalmente ao EUM (304) e à ferramenta de instalação (118, 322), em que o IUM (302) e o EUM (304) trocam informações entre si pelo uso de conjuntos de ondas acústicas ultrassônicas que se propagam ao longo de uma via de comunicação que compreende a coluna de perfuração (110, 306) e o riser (106, 310).

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o IUM (302) está contido dentro de um vaso de ar comprimido, em que o vaso de ar comprimido está acoplado à coluna de perfuração (110, 306).

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a via de comunicação compreende ainda o fluido contido na coluna de fluido (108, 308).

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as informações são selecionadas de um grupo que consiste nas informações do sensor obtidas da ferramenta de instalação (118, 322) e nas informações de controle destinadas à ferramenta de instalação (118, 322).

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um centralizador (312) disposto e configurado para centralizar a coluna de perfuração (306), dentro do riser (310), em que o segundo transdutor ultrassônico está ainda acusticamente acoplado ao centralizador (312), em que a via de comunicação compreende ainda o centralizador (312).

6. MÉTODO para permitir comunicações através de um riser (106, 310) durante uma operação em poço, compreendendo as seguintes etapas: receber uma primeira informação de uma fonte; converter a primeira informação em um primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas; e emitir o primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas em um meio circundante e direcionado a um destino, caracterizado pelo fato de que o primeiro conjunto de ondas acústicas ultrassônicas se propaga ao longo de uma via de comunicação que compreende pelo menos uma coluna de perfuração (110, 306) e o riser (106, 310).

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: detectar um segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas que se propagam dentro do meio circundante; converter o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas em uma segunda informação; e transmitir a segunda informação a um segundo destino, em que o segundo conjunto de ondas acústicas ultrassônicas se propaga ao longo de uma via de comunicação que compreende pelo menos uma coluna de perfuração (110, 306) e o riser (106, 310).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela fonte, destino e segundo destino serem, cada um, selecionados de um primeiro grupo que consiste em uma ferramenta de instalação (118, 322), uma instalação de superfície (102) e um modem acústico (318) conectado comunicativamente a um selecionado de um segundo grupo que consiste em um lander, um veículo operado remotamente (ROV) (316) e um módulo de controle submarino (SCM), em que o meio circundante é um selecionado de um terceiro grupo que consiste no riser (106, 310), um obturador de segurança (BOP), uma coluna de perfuração (110, 306) e um centralizador (312), em que a primeira informação e a segunda informação são selecionadas, cada uma, de um quarto grupo que consiste nas informações do sensor e nas informações de controle.