BRPI0207191B1

BRPI0207191B1 - Sistema e método de telemetria de enlace descendente

Info

Publication number: BRPI0207191B1
Application number: BRPI0207191-6A
Authority: BR
Inventors: Michael Dewayne Finke; Doyle Raymond Warren; Ii; Cili Sun; Bipin Kumar Pillai
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2015-08-04
Also published as: GB0514589D0; CA2438139A1; CA2802235A1; GB2390864A; AU2002243991B2; US6920085B2; NO342178B1; CA2691720A1; GB2390864B; GB0514590D0; CA2438139C; US20030016164A1; BR0207191A; GB0321201D0; WO2002065158A1; GB2413578B8; NO20033595L; GB2413138B; NO20140459L; GB2413578A8

Description

“SISTEMA. E MÉTODO DE TELEMETRIA DE ENLACE DESCENDENTE” Campo Técnico fOOOl] A presente invenção refere-se, de modo geral, sistema e métodos de telemetría de enlace descendente para a comunicação entre equipamentos de controle na superfície terrestre, e uma montagem de perfuração subterrânea para comandar funções de instrumentação no furo de sondagem. Em particular, a presente invenção refere-se a aparelhos e métodos para comunicar instruções à montagem de perfuração via sinais de pulso de pressão enviados de um transmissor superficial sem interromper a perfuração e, mais particularmente, a aparelhos e métodos para. detectar pulsos de pressão em um receptor no furo de sondagem e usar uni algoritmo para decodificar os pulsos de pressão em instruções para a montagem no furo de sondagem e, ainda mais particulamiente, a aparelhos e métodos para obter comunicação bi-direcional entre o equipamento superficial e a montagem no furo de sondagem a uma velocidade de comunicação relativamcnte rápida.

Fundamentos da Invenção [0002] Uma operação de perfuração para hidrocarboneto utiliza equipamento de controle e coleta de dados sobre a superfície terrestre e equipamento subsuperficial, como uma montagem de perfuração tendo aparelho de perfuração e ferramentas de avaliação de formação que medem propriedades do poço sendo perfurado. Já é reconhecido há algum tempo na indústria de óleo e gás que a comunicação entre, o equipamento de superfície e a montagem de perfuração subterrânea é tanto desejável como necessária. [0003] Sinalização descendente, ou comunicação do equipamento de superfície para a montagem de perfuração, é tipicamente efetuada para prover instruções na forma de comandos para a montagem de perfuração. Por exemplo, em uma operação de perfuração direcional, sinais descendentes podem instruir o aparelho de perfuração a alterar a direção da broca de perfuração por um ângulo particular ou a mudar a direção da face de ferramenta. Sinalização ascendente, ou comunicação entre a montagem, de perfuração e o equipamento de superfície, é tipicamente efetuada para verificar as instruções descendentes e comunicar dados medidos no interior do furo de sondagem durante a perfuração para prover informação valiosa ao operador de perfuração, [(XXMJ Um método comum de sinalização descendente é através de telemetria de pulso de lama. Ao perfurar um poço, fluido é bombeado para o furo de sondagem de modo que um receptor no furo de sondagem, dentro da montagem de perfuração, possa medir a pressão e/ou velocidade de vazão deste fluido. Telemetria de pulso de lama é um método de enviar sinais pela criação de uma série de mudanças de pressão momentâneas, ou pulsos, no fluido de perfuração, que podem ser detectadas por um receptor. Para sinalização descendente, o padrão de pulsos de pressão, incluindo a duração do pulso, amplitude e tempo entre pulsos, é detectado pelo receptor no furo de sondagem e, depois, interpretado como uma instrução particular para a montagem de perfuração. [0005] O conceito de transmitir sinais da superfície terrestre para equipamento subterrâneo através de telemetria de pulso de lama é conhecido e tem sido praticado. O método mais comum para criar pulsos de pressão é pela interrupção da perfuração e ciclagem da bomba de perfuração entre ligada e desligada a uma certa frequência para criar pulsos de pressão que se deslocam furo abaixo através da coluna de perfuração para instruir a montagem mo furo de sondagem. [0006] Um outro método combina ciclagem de bomba com rotação da coluna de perfuração, A perfuração é interrompida» a ferramenta de perfurar é levantada do fundo, e as bombas são cidadas entre ligadas e desligadas para informar à montagem no furo de sondagem que uma instrução será enviada da superfície. Depois, a coluna de perfuração é girada a uma certa velocidade por uma certa duração, e a montagem no furo de sondagem inclui um sensor de rpm para medir as rotações. Desse modo, instruções são comunicadas à montagem no furo de sondagem. [CX)07] Estes métodos de transmissão têm diversas desvantagens. A mais significativa delas é o fato da perfuração ter que ser temporariamente interrompida toda vez que um sinai é enviado para o foro de sondagem. Desse modo, sinais são enviados foro abaixo apenas periodicamente, em vez de continuamente paia que o progresso avante possa ser feito na operação de perfuração. Durante perfuração direcional, isto pode ser particulannente indesejável devido à ferramenta de perfuração só poder ser ajustada periodicamente, resultando em uma perfuração tipo cobra ou tortuosa, Além disso, estes métodos são inerentemente lentos devido a levar tempo para iniciar e parar a operação de perfuração e, embora, a meta seja instruir a montagem no foro de sondagem pelo envio de um conjunto de sinais, muitas vezes os sinais têm que ser repetidos, uma vez que o receptor no furo de sondagem nem sempre recebe apropriadamente a instrução na primeira vez.

Finalmente, o método também causa danos desnecessários devido ao uso à bomba c equipamento associado. [0008] Aparelho aperfeiçoado foi desenvolvido para transmitir sinais de comando da superfície terrestre para equipamento no interior do furo de sondagem sem iniciar e parar as bombas do sistema de perfuração. Por exemplo, a patente US 5.113.379 (“patente 379”), de Scherbatskoy, aqui incorporada pela referência para todos os fins, descreve a criação de pulsos de pressão negativos pela operação sequencial de uma válvula paia desviar uma quantidade do fluido de perfuração do fluído sendo bombeado para o furo de sondagem. O fluido desviado é retomado para o poço de lama, e um absorvedor de surto é empregado para impedir que a contrapressão no retomo de lama limite a vazão do fluido através da válvula. Este sistema tem a desvantagem de não prover um meio para ajustai’ a velocidade de vazão através da linha de desvio. Tal ajuste de velocidade de vazão é desejável para produzir pulsos de uma amplitude particular e para assegurar que a velocidade de vazão de desvio não seja retirada da velocidade de vazão do fluído de modo que a operação de perfuração seja estolada. [0009] A patente ‘379 descreve um outro método para criar pulsos de pressão pela abertura e fechamento de uma válvula em comunicação com um reservatório tendo uma pressão de fluido diferente da pressão de bombeamento do sistema de perfuração. Novamente, o sistema de pulsar não provê aparelho para controlar a velocidade de vazão através do sistema de pulsação, e ainda apresenta requisitos de equipamento mais complicados. [00010] Um outro método ainda descrito na patente ‘379 exige uma bomba acionada por motor a ser conectada ao sistema de perfuração para introduzir pulsos de pressão positivos na coluna de fluido. Embora este sistema de pulsação permita mudanças na velocidade de vazão baseadas na velocidade do motor, os requisitos de equipamento são mais complicados, mais caros e exigem maior manutenção. Desse modo, é desejável prover um sistema de transmissão para pulsar sinais no furo de sondagem que tenha equipamento simples, barato e de fácil manutenção e que proveja um modo de ajustar a velocidade de vazão do fluido desviado. [00011] O pedido de patente europeu EP 0 744.527 Al (“o pedido 527”), depositado por Baker-Hughes Incorporated, cujo teor é aqui incorporado para todos os fins, revela um sistema de desvio simples para produzir pulsos de pressão negativos compreendendo uma válvula atuada pneumaticamente e um orifício. O orifício limita a velocidade de vazão através da própria válvula. Além disso, a velocidade da atuação da válvula é controlável para altera a frequência do sinal de pulso. [00012] Embora o sistema de desvio revelado no pedido ‘527 proveja um orifício para controlar a velocidade de vazão de desvio, o orifício não é mutável para ajustar a restrição à vazão conforme necessário. Ou seja, à medida que um poço é perfurado mais profundamente, uma maior velocidade de vazão de perfuração é necessária para impedir que a ferramenta de perfuração estole. Uma mudança na resistência à vazão através da coluna de perfuração também pode ser causada, por exemplo, por mudanças nos jatos de broca, aumento do comprimento da coluna de perfuração, e mudanças na resistência à vazão desviada para manter a desejada velocidade de vazão desviada. A restrição da vazão através da válvula para ajustar a velocidade de vazão desviada não é preferível, devido às partes internas da válvula serem erodidas, e as válvulas serem de substituição cara. Desse modo, é desejável incluir um restritor de vazão de desvio de baíxo custo, sacrificável, que seja trocável no campo para ajustar a velocidade de vazão de desvio, IQ0013J Além disso, a invenção revelada no pedido ‘527 não provê componente a montante da válvula de desvio para refletir os pulsos positivos criados a cada vez que a válvula se fecha. Este arranjo apresentaria problemas se comunicação bi-direcional, simultânea, (furo a baixo e furo a cima) for desejada, devido aos pulsos positivos na válvula serem deslocados para montante, para a tubulação,principal, e podendo interferir com, ou, cancelar pulsos ascendentes.

Desse modo, é desejável prover equipamento transmissor de pulso arranjado de modo que comunicação bi-direcional, simultânea, seja possível. [00014] Uma vez que os pulsos de pressão representando uma certa instrução são gerados na superfície e transmitidos para o furo de sondagem, um receptor disposto na montagem no furo de sondagem tem que decodificai’ estes sinais para distribuir a instrução à ferramenta apropriada no furo de sondagem. O receptor detectara ruído associado às operações de bombeamento e de perfuração em adição ao sinal descendente. Por conseguinte, decodificar o sinal descendente no receptor dentro do furo de sondagem compreende, tipicamente, etapas de filtragem digital para remover o ruído e usar um algoritmo de detecção para casar a sequencia de pulso de pressão com uma instrução particular pré-programada no controlador de montagem tio furo de sondagem. [(XX) 15] A patente ‘379 descreve em detalhe um método para analisar pulsos ascendentes. Os dados são, primeiro, filtrados e passam por correlação cruzada para remover pressão de bomba, ruído de bomba e ruído aleatório.

Depois, a forma ou duração de cada pulso é analisada para determinai' o valor dos dados associados a este pulso. Com respeito aos sinais descendentes, os sinais de comando são limitados a uma faixa estreita de frequência sobre um intervalo de tempo particular. Por conseguinte, a quantidade relevante para o sistema receptor é a faixa de frequência e tempo de recepção do sinal recebido. O sinal passa através de um filtro de amplificador de bloqueio para separar o sinal de frequência de faixa estreita do mído interferente. Depois, o sinal passa para um amplificador e para o gerador de pulso, que supre a bobina de um comutador de escalonar, de preferência, eletrônico, para escalonar o comutador para várias funções do instrumento. [00016] Estes sistemas de telemetria ascendente e descendente empregam filtros e algoritmos para analisar os sinais, mas o sistema ascendente é significativamente mais sofisticado. Transmissão ascendente é dita como envolvendo pequenas quantidades de dados que precisam ser analisados rapidamente, enquanto transmissão descendente é dita como envolvendo pequenas quantidades de dados que podem ser analisados por um quadro de tempo maior.

Por exemplo, a velocidade de dados afirmada para sinais ascendentes é de cerca de 120 bits por minuto, enquanto a velocidade de dados afirmada para sinais descendentes é de até 1 bit por minuto, exigindo, desse modo, menor potência de transmissão. Além disso, os ruído no furo de sondagem é dito como menor do que o ruído próximo à superfície, de modo que a característica de filtragem não é tão complicada no furo de sondagem. [00017] Entretanto, dada a complicada funcionalidade de modernas montagens de perfuração e, especialmente, em aplicações de perfuração direcional, é desejável ter velocidades rápidas de dados para ambas comunicações ascendente e descendente. Além disso, é desejável prover um algoritmo sofisticado descendente capaz de rápida e precisamente decodificar sinais, incluindo uma capacidade de verificar erro interno. De fato, é desejável obter comunicação bi-direcional, simultânea, (ascendente e descendente) para enviar uma instrução descendente que seja decodificada rapidamente, confirmada via enlace ascendente, e executada em rápida progressão, de modo que, enquanto urna instrução descendente estiver sendo executada, um outro sinal descendente possa ser enviado -para a mesma ferramenta ou para uma outra ferramenta - Em aplicações de perfuração direcional, o benefício de uma velocidade rápida de telemetria bí-diredonal é a perfuração de um furo de sondagem localizado muito precisamente que pode ser otimizado para mínimo arrastamento, uma vez que o ângulo de perfuração da broca e face de ferramenta podem ser corrigidos rapidamente sempre que sair do curso, O sistema de telemetria de enlace descendente da presente invenção supera as deficiências da técnica anterior.

Sumário da Invenção [00018] O sistema e o método de telemetria de enlace descendente da invenção proveem aparelhos aperfeiçoado e métodos para comunicar instruções via pulsos de pressão provenientes de equipamento de controle à superfície terrestre para uma montagem no furo de sondagem. 100019] O aparelho compreende um transmissor de superfície para gerar pulsos de pressão, um sistema de controle para operar o transmissor, e um receptor no furo de sondagem para receber e decodificar os sinais descendentes em instruções para as ferramentas no furo de sondagem. [00020] O transmissor de superfície inclui um restritor de vazão para controlar a quantidade de vazão através da linha de desvio, um diversor de vazão, um dispositivo de controle de vazão, como uma válvula operada pneumaticamente que é aberta e fechada para gerar pulsos de pressão, e um dispositivo de contrapressão para prover contrapressão para a válvula. A velocidade de vazão através da linha de desvio é ajustável no campo pela troca do restritor de vazão em vez de restringir a vazão através do dispositivo de controle de vazão. O restritor de vazão é, de preferência, um orifício a montante que provê uma superfície para refletir pulsos positivos gerados quando a válvula é fechada. Esta superfície de reflexão impede que os pulsos positivos interfiram com os pulsos passando ascendente mente, de modo que comunicação bidi racional, simultânea, seja possível. Em um modo de realização alternativo, o transmissor de superfície pode incluir linhas duplas de desvio. [00021] O sistema de controle para operar a montagem de transmissor inclui um computador, um controlador de enlace descendente, e válvulas de ar controladas por solenóide que suprem ar ao atuador pneumático do dispositivo de controle de vazão. [00022] O receptor no furo de sondagem compreende um medidor de vazão ou um sensor de pressão, e um microprocessador, programado com um esquema de telemetria e algoritmo para filtrar e decodificar os pulsos de pressão recebidos no interior do furo de sondagem. [00023] Em operação, o usuário entra com um comando para o computador de superfície, que envia o comando para o controlador de enlace descendente. O controlador de enlace descendente envia um sinal às válvulas de ar acionadas por solenóide que suprem ar a uma câmara “aberta” ou a uma câmara “fechada” no atuador pneumático do dispositivo de controle de vazão, ou válvula afogadora. A válvula afogadora é aberta e fechada para criar uma série e pulsos de pressão negativa que se deslocam descendentemente pela coluna de perfuração para serem recebidas e decodificadas pelo receptor no interior do furo de sondagem. [00024] O esquema de telemetria e algoritmo do presente sistema descendente permite comunicação bidirecional, simultânea, de sinais ascendentes e descendentes enviados a diferentes faixas de frequência. O sinal bruto recebido pelo receptor no furo de sondagem inclui o sinal descendente, o sinal ascendente, a pressão de estado firme, e o ruído de bombeamento e perfuração. O sinal bruto é passado através de um primeiro filtro, de preferência, um filtro mediano, para remover o sinal ascendente. Este sinal medianamente filtrado é passado através de um filtro de passa faixa, de preferência, um filtro FIR, para remover o ruído e pressão de estado firme. O sinal filtrado FIR é correlacionado cruzadamente com uma onda gabarito, de preferência, uma onda quadrada, para determinar a posição no tempo para cada pulso de pressão negativa. O algoritmo determina, então, os intervalos de tempo entre os picos resultantes da correlação cruzada e decodifica os intervalos em uma instrução, que tem um componente de comando e um componente de dados. O componente de comando refere-se a que ferramenta está sendo instruída e ao que esta ferramenta está sendo instruída a fazer. O componente de dados provê a mudança associada a um comando, O algoritmo inclui também um recurso de verificação de erro para verificar a instrução antes de sua execução. Se o receptor no furo de sondagem determinar que um sinal descendente foi recebido inadequada mente, um sinal ascendente será enviado para indicar um eno, e o sinal descendente serâ retransmitido. [00025] O sistema de telemetria de enlace descendente é útil em uma larga faixa de aplicações, como instruir qualquer ferramenta na montagem no furo de sondagem, incluindo o próprio receptor no furo de sondagem, Tais instruções ao receptor no furo de sondagem podem ser suadas para reprogramai’ ou mudar seu modo de operação, mudando fundamental mente, desse modo, o modo como toda a montagem no furo de sondagem responde a um dado conjunto de instruções, [00026] O sistema de telemetria de enlace descendente tem a vantagem de reduzir significativamente o tempo necessário para comunicação descendente sem interromper a perfuração e sem interromper comunicações ascendentes, de modo que comunicação bidirecional, simultânea, seja possível. Além disso, o algoritmo inclui uma característica de verificação de erro que assegura precisão na comunicação descendente. [00027] Desse modo, a presente invenção compreende uma combinação de características e vantagens que possibilitam superar vários problemas de sistemas de telemetria descendente da técnica anterior. AS várias características descritas acima, bem como outras características, serão prontamente aparentes a alguém experiente na técnica pela leitura da descrição detalhada, a seguir, dos modos de realização preferidos da invenção, e pela referência aos desenhos anexos.

Descrição resumida dos desenhos [000281 Para uma descrição mais detalhada do modo de realização preferido da presente invenção, será feita referência aos desenhos anexos, nos quais: a Fig. 1 é um esquema mostrando uma típica operação de perfuração que pode empregar o sistema de telemetria de enlace descendente da presente invenção; a Fig. 2A é um esquema ilustrando uma montagem de transmissor alternativa empregando um sistema de desvio de linha dupla; a Fig. 2B inclui um gráfico superior e um gráfico inferior, cada gráfico mostrando uma assinatura de pulso lento-rápido-lento quando a segunda linha do sistema de desvio da Fig. 2A não estiver sendo usada, e quando ela estiver sendo usada, respectivamente; a Fig. 3 é um esquema detalhado de um sistema de controle para operar uma montagem de transmissor; a Fig. 4 é um esquema detalhado de um sistema de controle pneumático para operar um atuador pneumático de uma válvula afogadora; a Fig. 5 é um esquema ilustrando zonas de código elétrico e as localizações dos componentes do sistema de telemetria de enlace descendente dentro destas zonas; as Figs. 6A e 6B proveem gráficos da energia sendo suprida a válvulas solenóides aberta e fechada, respectivamente, em função do tempo; as Figs. ÓC e 6D proveem gráficos da posição em função do tempo para válvulas solenóides aberta e fechada, respectivamente. a Fig. 6E provê um gráfico da posição de uma válvula afogadora em função do tempo; a Fig. 6F provê um gráfico de pressão de tubulação no furo de sondagem e esquema de algoritmo, com as Figs. 7A-7D mostrando gráficos dos sinais de entrada e saída paia cada etapa do diagrama de vazão; e, a Fig. 8 ilustra um diagrama de vazão do algoritmo para determinar a posição no tempo de um pico de pulso de sinal processado.

Descrição Detalhada do Modo de Realização Preferido [00029] Perfuração, paia a finalidade de extrair hidrocarboneto do terreno, requer uma montagem de perfuração de furo de sondagem, que pode compreender, por exemplo, ferramentas de perfuração direcional e de avaliação da formação. Para operar estas ferramentas de perfuração, um enlace de comunicação é necessário entre o equipamento de controle e de coleta de dados à superfície e a montagem no furo de sondagem à medida que um poço é perfurado abaixo da superfície da terreno. [00030] Um modo comum de obter este enlace de comunicação é através de um método chamado telemetria de pulso de lama. Telemetria de pulso de lama é usada para enviar sinais da superfície para as ferramentas no furo de sondagem (enlace descendente) ou para enviar sinais da montagem de furo de sondagem para a superfície (enlace ascendente). Geral mente, a comunicação por enlace descendente envia instruções em forma de comandos para as ferramentas no furo de sondagem, e a comunicação por enlace ascendente confirma as instruções recebidas pela montagem no furo de sondagem e/ou provê dados para a superfície, 100031] Com referência inicialmente à Fig. 1, é mostrada uma típica operação de perfuração, onde a telemetria de pulso de lama pode ser usada. Um poço perfurado, que pode ser aberto ou encamisado, fica disposto abaixo da torre de perfuração 17. Uma coluna de perfuração 19, com uma montagem de perfuração 35 conectada ao fundo, é disposta dentro do poço 20, formando uma área de vazão anular 18 entre a coluna de perfuração 19 e o poço 20. À superfície, uma bomba de lama 2 aspira fluido de perfuração do reservatório de fluido 1 e bombeia o fluido para a linha de descarga da bomba 37, ao longo do trajeto 3,4. O fluído circulante escoa, conforme mostrado pelas setas, para a coluna de tubulação da tone de perfuração 16, através da coluna de perfuração 19, e retoma à superfície através do anulo 18. Após chegar à superfície, o fluido circulante é retomado para o reservatório de fluído 1 ví a a linha de retomo da bomba 22. [000321 Em geral» para gerar sinais de enlace ascendente ou de enlace descendente» via telemetria de pulso de lama» uma série de mudanças de pressão, chamadas de pulsos» são enviadas em um padrão estabelecido para um receptor de enlace ascendente 39 à superfície, ou para um receptor de enlace descendente 21, na montagem do furo de sondagem 35. A amplitude e frequência das mudanças depressão são analisadas pelos receptores 39, 21 para decodificar a informação ou comandos enviados. Para ilustrar» um sinal de enlace ascendente pode ser enviado pela restrição momentânea do fluido no furo de sondagem, em uma válvula 41, por exemplo» à medida que o fluido é bombeado para baixo via coluna de perfuração 19. A restrição momentânea causa um aumento de pressão» ou um pulso positivo» quando o fluido se choca com o ponto de restrição. O pulso positivo flui de volta para o fluido na coluna de perfuração 19, e um receptor de enlace ascendente 39, à superfície» tipicamente um transdutor de pressão, 1c o aumento de pressão. Um sinal pelo enlace ascendente pode ser enviado como um pulso negativo abrindo-se uma válvula 43 entre a coluna de perfuração 19 e o anulo 18 para permitir o fluido escapar, criando, desse modo, uma onda de pressão negativa que se desloca para o receptor de superfície 39. Usando este método, a montagem no furo de sondagem 35 comunica-se com o receptor à superfície 39 usando um pulsador positivo 41 ou um pulsador negativo 43 que cria uma série de pulsos de pressão que se desloca para o receptor de superfície 39. [000331 O método tradicional para comunicação por enlace descendente exigia que o operador interrompesse a perfuração e ciclasse a bomba de perfuração 2, ligando-a e desligando-a, para criai' pulsos de pressão que se deslocassem através da coluna de perfuração 19 para o receptor no furo de sondagem 21. A presente invenção compreende um aparelho e método para o enlace descendente sem interromper a perfuração. A teoria da operação é criar pulsos de pressão para comunicações por enlace descendente pelo desvio momentâneo de uma pequena percentagem da vazão total em vez de bombeá-la toda furo abaixo. Para este período momentâneo de desvio, pressão e velocidade de vazão volumétrica são reduzidas no fluxo deslocando-se no furo de sondagem para criar um pulso negativo que é transmitido descendentemente pela coluna de perfuração 19. Este pulso negativo é detectado no furo de sondagem pelo recipiente no furo de sondagem 21 como uma mudança momentânea na pressão de fluido e/ou uma mudança na velocidade do fluido. 100034J O aparelho compreende uma montagem de transmissor à superfície 6, um sistema de controle de transmissor de superfície 90, e um receptor no furo de sondagem 21.0 sistema de controle 90 compreende um computador 26, e um controlador de enlace descendente/caixa de barreira 24 alojando determinado equipamento de controle que é enlaçado a um sistema pneumático 59. Uma outra característica da presente invenção é um esquema de telemetria e algoritmo de detecção que são incorporados no receptor no furo de sondagem 21 e descritos com mais detalhe com respeito à Fig. 7 c Fig. 8.

Montagem de transmissor de superfície [00035] Com referência ainda à Fig. 1, a montagem de transmissor de superfície 6, que está mostrada na caixa pontilhada, pode ser projetada para operar em qualquer faixa de pressão, dependendo da aplicação, como, por exemplo, uma pressão operacional de, aproximadamente 703,1 x!04 kg/mr, com uma pressão máxima estimada de 1.054,6 x 104 kg/m2. A montagem de transmissor 6 pode ser localizada próximo à bomba 2 com alinha de desvio 7 conectada à linha de retomo de vazão 22 conforme mostrado na Fig. 1, ou, altemativamente, ela pode ser localizada adjacente ao tubo da torre de perfuração 16 com alinha de desvio 7 conectada ao anulo 18. [ÍXMHó] A montagem de transmissor de superfície 6 consiste de um restritor de vazão 8, um diversor de vazão 9, um dispositivo de conexão de vazão, como uma válvula afagadora 10 com um atuador 13, e um orifício a jusante 11.0 atuador 13 pode ser de qualquer tipo, como pneumático, hidráulico, ou elétrico.

Para enviar um sinal ou pulso de pressão para o furo de sondagem, uma porção da vazão total 3 saindo da bomba 2 é desviada através da linha de desvio 7, reduzindo, desse modo, a pressão e a velocidade de fluxo do fluido 4 em direção ao furo de sondagem para criar um pulso negativo. Um pulso negativo é criado pela operação do atuador 13 para abrir a válvula afogadora 10, que abre a linha desvio 7 para desviar fluido através da montagem de transmissor 6 retirado da vazão total 3 que sai pela bomba 2. [00037] A quantidade de fluido que é desviada através da linha de desvio 7 é controlada pela restrição da vazão através da válvula afogadora 10 ou pela abertura completa da válvula afogadora 10 e restrição da vazão através da linha desvio 7 de outro modo. De preferência, um orifício a montante 8 atua como um restritor de vazão para controlar a quantidade de vazão através da linha de desvio 7, permitindo, desse modo, que a válvula afogadora 10 permaneça completamente aberta. Pela operação da válvula afogadora 10 na posição completamente aberta, erosão das partes internas da válvula afogadora 10 é minimizada, e o orifício a montante de custo relativamente baixo 8 se toma o componente de desgaste a ser sacrificado. [00038] No modo de realização preferido, o orifício de montagem 8 é um restritor de fluxo de jato de broca. Para dimensionar o restritor de jato de broca 8, o transmissor de superfície 6 levado para o local e posto em cadeia com um restritor de tamanho nominal 8 na linha de desvio. Depois, a válvula afogadora 10 é aberta e a pressão é lida no tubo vertical 16 para determinar quanto fluido está sendo desviado. Para mudar a quantidade desviada, um jato de broca menor ou maior é instalado. O jato de broca 8 é alojado em uma montagem de tubulação 27 e pode ser rapidamente mudado via o plugue de acesso 5. O jato de broca 8 é, de preferência, um bocal de -carboneto de tungstênio com um orifício pelo meio, e fica localizado, de preferência, sobre o lado de montante da válvula afogadora 10.

Pela localização do jato de broca 8 a montante da válvula afogadora 10, o jato de broca 8 provê uma superfície de reflexão para os pulsos positivos instantâneos, ou aumenta a pressão, criados quando a válvula afogadora 10 é fechada rapidamente.

Estes pulsos positivos interferiríam com os pulsos de enlace ascendente se o jato de broca 8 não fosse localizado a montante da válvula afogadora 10. [00039] O diversor de vazão 9, que fica a jusante do jato de broca 8, é, de preferência, em forma de projétil, ou com outra forma para uniformizar o fluxo à medida que passa pelo diversor de vazão 9. O diversor de vazão 9 inclui, de preferência, um revestimento resistente a desgaste, como carboneto de tungstênio, cerâmica, ou compósito de diamante. O diversor de vazão 9 pode, altemativamente, ser construído de um material que resiste a desgaste, como carboneto de tungstênio soido, cerâmica sóbda, ou estebta sóbda. O diversor de fluxo 9 força o fluxo de alta velocidade, turbulento, que sai do jato de broca 8 para um regime normal antes de entrar na válvula afogadora 10. Sem o diversor 9, o fluido de perfuração erodiria as partes internas da válvula afogadora 10 devido à alta velocidade com que sai do jato de broca 8. [00040] A jusante da válvula afogadora 10, há um orifício muito maior e permanente 11, de preferência, um outro jato de broca, dimensionado para casar o fator de controle da válvula afogadora 10 de modo a prover contrapressão adequada para impedir cavitação na válvula afogadora 10 à medida que o fluido de perfuração escoa através da mesma. [00041] Com referência agora à Fig. 2A, é ilustrado um modo de realização alternativo da montagem de transmissor de superfície 6 utilizando um sistema de desvio duplo em vez de um sistema de desvio único. O transmissor de desvio duplo incorpora duas hnhas de desvio paralelas 7, 81. O mesmo restritor de jato de broca 8 é provido sobre a primeira hnha de desvio 7, e um outro restritor de jato de broca 33 é provido sobre a segunda linha 81. Uma válvula 32, que pode ser uma válvula de esfera, é também posicionada sobre a segunda hnha 81 para controlar caso a vazão passe pela hnha 81 quando a válvula afogadora 10 estiver aberta. A válvula 32 pode ser operada manualmente, mas, de preferência, utihza um atuador e sistema de controle, como o atuador pneumático 13 operado pelo sistema de controle de superfície 90 (descrito com detalhe mais abaixo) que é usado para atuar a válvula afogadora 10. Esta válvula de esfera 32 atua como um “comutador” de liga/desliga com respeito à ativação da segunda linha 81 do desvio. Desse modo, o sistema duplo atua como um restritor de vazão variável ou de 2 posições. Uma restrição à vazão de alta “resistência” é criada pelo fechamento da válvula de esfera para interrupção da segunda linha 81 do sistema de desvio, enquanto uma restrição de vazão de baixa “resistência” é criada pela manutenção da segunda linha 81 aberta para permitir que maior vazão seja desviada. Este sistema pode também ser expandido, caso desejado, para incluir linhas de desvio adicionais. [00042] O benefício deste sistema de desvio duplo é o fato do operador poder gerar pulsos de alta frequência e de baixa frequência tendo a mesma amplitude, sem desviar fluido excessivo em qualquer circunstância. Pela comutação entre restrição a vazão de alta e baixa “resistência”, pulsos longos e curtos com a mesma amplitude podem ser gerados. Quando um pulso de baixa frequência é desejado, a válvula de esfera 32 permanece fechada, e o fluxo passa apenas através da primeira linha de desvio 7 quando a válvula afogadora 10 é aberta e fechada. Quando um pulso de alta frequência é desejado, a válvula de esfera 32 é aberta antes da abertura da válvula afogadora 10 e o desvio é provido através de ambas as linhas 7, 81 enquanto a válvula afogadora 10 é ciclada entre aberta e fechada. [00043] Com referência agora aos dois gráficos ilustrados na Fig. 2B, o gráfico de topo ilustra como uma assinatura de pulso lento-rápido-lento aparecería ao receptor do furo de sondagem 21 quando a segunda linha de desvio 81 não estivesse em uso. Os sinais de alta e baixa frequência têm uma grande diferença em amplitude. O gráfico de baixo da Fig. 2B mostra a mesma assinatura de pulso lento-rápido-lento quando a segunda linha de desvio 81 está em uso. Aqui, os sinais de alta e baixa frequência têm uma largura de pulso diferente, mas têm a mesma amplitude. O fato de ter sinais de alta e baixa frequência com a mesma amplitude permite um algoritmo de detecção mais simples enquanto aumenta a probabilidade desses pulsos serem detectados no furo de sondagem.

Sistema de controle do transmissor de superfície [00044] Com referência agora às Figs. I e 3, a montagem de transmissor de superfície 6 é operada por um sistema de controle de transmissor de superfície 90 compreendendo um computador 26, um controlador de enlace deseendenie/eaixa de barreira 24, e uma caixa de controle pneumático intrínsecamente seguro 14 alojando duas válvulas de solenóide íntrinsecamente seguras 29, 45. As válvulas de solenóide 29, 45 são, de preferência, válvulas ASCO modelo n° WPÍS8316354 com conexões MPT de 3/8 de polegada e 10,546 x 104 kg/m2 de pressão diferencial máxima. [00045] O computador 26 controla a temporização real para gerar a série de pulsos pela abertura e fechamento da válvula afogadora 10. O operador entra com uma instrução para o computador 26 usando uma tela gráfica de interface de usuário. O computador 26 codifica a instrução de enlace descendente para a sequencia de temporização usada para controlar a válvula afogadora 10. Esta instrução codificada é transmitida para o controlador no furo de sondagem/caixa de barreira 24 via um cabo RS232 25. O controlador no furo de sondagem/caixa de barreira 24 aloja um controlador de enlace descendente 83, de preferência uma placa de microcontrolador, juntamente com um suprimento de energia 47 e dois dispositivos de solenóide Íntrinsecamente seguros 28, 49. O suprimento de energia 47 é, de preferência, um SOLA modelo n° SCP30D524-DN 5V, 24V O/P. A placa de micro controlador de enlace descendente 83 converte os sinais de comando do computador em sinais lógicos de zero a cinco volts para controlar os dispositivos de solenóide Íntrinsecamente seguros 28, 49 que são, de preferência, o modelo KFD2-SL-Ex 1.48.90A de Pepperl & Fuchs, com uma corrente estimada máxima de 45mA a 30 volts CC. Os dispositivos de solenóide 28, 49 enviam sinais de corrente contínua de 24V íntrinsecamente seguros para a caixa de controle pneumático 14 via o cabo de regime embarcado 23. No interior da caixa de controle pneumático 14, os sinais de corrente contínua de 24 volts ativam duas válvulas de solenóíde intrinsec amente seguras 29, 45 que controlam o suprimento de ar 15 que opera o atuador pneumático 13 para abrir e fechar a válvula afogadora 10, [00046] As duas válvulas de solenóide 29, 45 são independentes uma da outra e são conectadas via acessórios de conexão rápida 63, 65 às linhas 55, 57 que conduzem ar para o atuador pneumático 13, AS duas válvulas de solenóíde 29, 45 são constantemente supridas com pressão de ar via o suprimento de ar da torre 15, mas elas aguardam sinais provenientes do controlador de enlace descendente 83 antes de atuar. O atuador pneumático 13 incluí duas câmaras de ar: a cântara “aberta” 51 e a cântara “fechada” 53. Cada cântara 51, 53 é conectada a lados opostos do pistão do atuador 85 que ativa a válvula afogadora 10 para que, quando a válvula solenóide 29, 45 se abrir, o ar flua através de uma das linhas de alia pressão 55, 57 para a câmara aberta 51, para abrir a válvula afogadora 10, ou para a câmara fechada 53, para fechar a válvula afogadora 10.

Desse modo, a válvula afogadora 10 ou estará total mente aberta ou total mente fechada para permitir uma corrente desviada para a linha de desvio 7, [00047] A Fig. 4 provê um diagrama mais detalhado do sistema pneumático 59 usado para abrir e fechar a válvula afogadora 10. O sistema pneumático 59 inclui a caixa de controle pneumático 14 que contém as válvulas de solenóíde aberta e fechada 29, 45, que são conectadas à linha de ar de alta pressão da torre 15. O sistema pneumático 59 incluí também um sistema de ar excessivo manual 61 que é, de preferência, um tubulação 30 provido de três acessórios de conexão rápida 31, 63, 65, Este sistema permite que a válvula afogadora 10 seja manual mente operada caso o sistema de controle falhe. [00048] Sob condições normais de operação, o suprimento de ar da torre 15 é filtrado pelo filtro 67 e regulado pelo regulador 69 para que a pressão seja controlada e o ar seja mantido seco. O ar regulado e seco flui da linha de suprimento da torre 15 através do tubulação de excesso 30 pelo acessório de conexão rápida 31 e para o lado de alta pressão 71 do sistema pneumático 59 para as válvulas de solenóide “aberta” e “fechada” 29, 45 alojadas no interior da caixa de controle 14. Se o solenóide “aberto” 29 for atuado, o ar fluirá através da linha 71, entrará no solenóide 29 através da linha 75, fluindo para o tubulação de excesso 30 através do acessório de conexão rápida 63, e pela linha 55 para o atuador 13. Similarmente, se o solenóide “fechado” 45 for atuado, o ar fluirá através da linha 71, entrará no solenóide 45 através da linha 73, fluindo para o tubulação de excesso 30 através do acessório de conexão rápida 65, e pela linha 57 para o atuador 13. [00049] No caso de uma falha no sistema de controle, o atuador pneumático 13 pode ser manualmente atuado pelo rápido acoplamento da linha de suprimento de ar regulado 15 para o acessório de conexão rápida aberto ou fechado 63, 65 sobre o tubulação de extravasamento 30. Desse modo, o tubulação 30 e os acessórios de conexão rápida 31, 63, 65 permitem que a linha de alta pressão 15, conectada em 31, seja desconectada do tubulação 30 e conectada ao acessório aberto 63 ou ao acessório fechado 65 para operar manualmente o atuador 13. isto permite que a válvula afogadora 10 seja aberta ou fechada se o sistema de controle falhai’. [CKXJ50] Com referência agora à Fig. 5, este diagrama ilustra as posições relativas da montagem de transmissor de superfície 6 e o sistema de controle de transmissor de superfície 90 com respeito à torre de perfuração 17. Cada uma das zonas rotuladas por 100, 200 e 300 corresponde a lima das zonas de código de segurança intrínseca como a seguir: 1 (X) = Classe I, Divisão 1, zona de risco (Zona 1) 200 = Classe I, Divisão II, (Zona 2), c 300 = Classe I, Divisão III, zona fora de risco (Zona 3) [00051] A torre de perfuração 17 é localizada na zona de risco 100, correspondente à Classe I, Divisão I. Quando a válvula afogadora 10 é operada por um atuador pneumático ou hidráulico 13, o suporte de transmissor de superfície 6 também pode ser localizado na zona de risco 100. Entretanto, quando a válvula afogadora lí) inclui um atuador elétrico 13, o suporte do transmissor 6 pode precisar ser localizado na zona fora de risco 300. O modo de realização preferido utiliza uma válvula afogadora atuada pneumaticamente 10 que é conectada por linhas de alta pressão 55, 57 às válvulas de solenóide intrinsecamente seguras 29,45 alojadas na caixa de controle pneumático protegida das intempéries 14 que faz parte do sistema de coutrole 90. No modo de realização preferido, conforme mostrado na Fig. 5, o suporte de transmissor 6 e a caixa de controle 14 são ambos localizados na zona de risco 100. O computador 26 e controlador de enlace descendente/caixa de barreira 24 são localizados na zona fora de risco 300 do local da torre. O computador 26 e controlador de enlace descendente/caixa de barreira 24 que aloja o controlador de enlace descendente 83 é conectado à montagem de transmissor de superfície 6 pelo cabo apropriado embarcado 23 que atravessa todas as três zonas 100, 200, 300. O controlador de enlace descendente/caixa de barreira 24 e o computador 26 são localizados cm um protetor ou suporte e conectados entre si via um cabo RS232 25.

Receptor no furo de sondagem [00052J Com referência novamente à Fig. 1, um outro componente do sistema de telemetria de enlace descendente é o receptor no furo de sondagem 21 disposto no interior da montagem no furo de sondagem 35. O receptor no furo de sondagem 21 inclui um microprocessador e um medidor de vazão, como um medidor de vazão Venturi ou de turbina, ou um sensor de pressão, como um transdutor de pressão. O projeto preferido utiliza uma ferramenta normal de pressão durante perfuração, como a ferramenta PWD® de Sperry Sun, com software modificado. O receptor no furo de sondagem 21 trabalha em conjunto com um controlador mestre 34 disposto na montagem no furo de sondagem 35. O esquema de telemetria e algoritmo para decodificar os sinais de enlace descendente são programados, prehmínarmente, para o receptor no furo de sondagem 21. O controlador mestre 34 completa a decodificação de sinal e distribui as instruções pelo enlace descendente para a ferramenta apropriada na montagem no furo de sondagem 35.

Visão geral operacional [00053] Com referência ainda à Fig. 1, em operação, pulsos de pressão soa enviados da superfície terrestre, pela montagem de transmissor 6, descendentemente pela coluna de perfuração 19 para serem recebidos pelo receptor no furo de sondagem 21. Suponha que a bomba 2 mova o fluido de perfuração retirado do reservatório de fluído para a linha de descarga da bomba 37 ao longo do trajeto 3, a uma vazão de 252,32 1/s. Em seguida, suponha que a válvula afogadora 10 seja momentaneamente aberta para permitir que 31,54 l/s passe pela linha de desvio 7, para a linha de retomo da bomba 22, e de volta para o reservatório de fluido 1. Neste meio tempo, fluido de perfuração fluindo a 220,78 l/s passa ao longo do trajeto 4 na direção das setas de fluxo pelo tubo vertical 16, descendo pela coluna de perfuração 19, passando pelo ânulo 18 e de volta para o reservatório de fluído 1 através da linha dc retomo da bomba 22. No total, após considerar à defasagem de tempo associada ao fluido se movendo pelo sistema, 252,32 l/s sai da bomba 2 ao longo do trajeto 3, e 252,32 l/s retoma para o reservatório de fluido 1, com 31,54 l/s passando através da linha de desvio 7 e 220,78 l/s furo abaixo. O receptor no furo de sondagem 21 detectará uma queda na pressão de fluido e/ou velocidade de vazão pela duração em que a válvula afogadora 10 permanecer aberta. A queda de pressão hidráulica através de um restritor de vazão é relacionada à velocidade de vazão pela seguinte equação: ΔΡ = Q2 x R onde: P é pressão, Q é a velocidade do fluxo, e R é a resistência ao fluxo. [00054] A magnitude da queda de pressão, no receptor no furo de sondagem 21, é relacionada à mudança na vazão através da coluna de perfuração 19 pela seguinte equação: I ΔΡριΙ J = (Qc2 - Qo2} X R, onde: Qc é a velocidade de fluxo através da coluna de perfuração 19 quando a válvula afogadora 10 está fechada;

Qo é a velocidade de fluxo através da coluna de perfuração 19 quando a válvula afogadora está aberta; e, R é a resistência ao fluxo a jusante do receptor no furo de sondagem 21. 100055J Mesmo uma pequena mudança na velocidade de fluxo causará uma mudança mensurável na pressão no furo de sondagem no receptor no furo de sondagem 21, Cada vez que a válvula afogadora 10 é aberta e depois fechada, um pulso negativo, ou diminuição na pressão no furo de sondagem,, é detectada pelo receptor no furo de sondagem 21. [000561 Com referência agora às Figs. 6A-6F, a operação e temporizaçâo da válvula afogadora 10 e válvulas solenóídes controladoras 29, 45 estão ilustradas graficamente. A Fig. 6A mostra a energia suprida via o dispositivo de solenóide “aberto” 28 para a válvula de solenóide “aberta” 29, e a Fig. 6B mostra a energia suprida via o dispositivo de solenóide “fechado” 49 para a válvula solenóide “fechada” 45. A Fig. 6C mostra a posição da válvula solenóide “aberta” 29, e a Fig. 6D mostra a posição da válvula solenóide “fechada” 45 com relação ao tempo. A Fig. 6E mostra a posição da válvula afogadora 10 com respeito ao tempo, e a Fig. 6F mostra a pressão resultante na tubulação medida no receptor no furo de sondagem 21 com respeito ao tempo. [000571 Com referência agora à Fig. 6A, à medida que energia é suprida para carregar a bobina do solenóide “aberto” 29, há uma defasagem de tempo de, aproximadamente 0,5 segundo antes do solenóide 29 ser energizado. No tempo = 0, um sinal lógico de zero a cinco volts é recebido do controlador de enlace descendente 83,e o dispositivo de solenóide “aberto” 28 supre corrente de 24 volt CC para ativar a válvula solenóide 29. A energia é aplicada para carregar a válvula solenóide 29 por 1,5 segundos, incluindo defasagem de tempo de cerca de 0,5 segundo e de cerca de 1 segundo de tempo energizado para ativar a válvula solenóide “aberta” 29. A válvula solenóide 29, essencialmente, abre-se instantaneamente, conforme mostrado na Fig. 6C, e permanece aberta por 1 segundo enquanto ar é suprido ao lado “aberto” do atuador de válvula afogadora 13 na câmara 51. Conforme mostrado na Fig. 6E, durante este quadro de tempo de 1 segundo, a válvula afogadora 10 abre-se gradativamente por 0,8 segundo e ar é suprido à câmara 51 pelos 0,2 segundo remanescentes para assegurar que a válvula afogadora 10 esteja totalmente aberta. Conforme mostrado na Fig. 6C, decorrido o tempo de carga de 1,5 segundos, a válvula solenóide “aberta” 29 fecha-se rapidamente. [00058] Com referência ao gráfico na Fig. 6B, aproximadamente 0,5 segundo mais tarde, ou a um tempo = 2 segundos, um suprimento de corrente de 24 volt CC é provido pelo dispositivo de solenóide “aberto” 49 para ativar a válvula solenóide “fechada” 45. Novamente, há uma defasagem de tempo de aproximadamente, 0,5 segundo antes da válvula solenóide “fechada” 45 ser aberta. A válvula solenóide “fechada” 45 abre-se instantaneamente, conforme mostrado na Fig. 6D, e permanece na posição aberta por 1 segundo para prover ar para a câmara “fechada” 53 do atuador de válvula afogadora 13. Conforme mostrado na Fig. 6E, durante este período de 1 segundo, a válvula afogadora 10 fecha-se em, aproximadamente o,8 segundo e ar é aplicado à câmara 53 pelos remanescentes 0,2 segundos para assegurar que a válvula afogadora 10 seja totalmente fechada. Depois, a válvula solenóide “fechada” 45 fecha-se rapidamente, conforme mostrado na Fig. 6D. [00059] Com referência ao gráfico na Fig. 6F, esta abertura e fechamento da válvula afogadora 10 produz uma queda na pressão na tubulação, ou um pulso negativo, tendo uma largura de pulso de 2 segundos entre o tempo t = 0,5 e t = 2,5. O tempo de resposta característica dos solenóides 29, 45 e da válvula afogadora 10 é determinado experimentalmente durante testes, devido às limitações físicas dos componentes. [00060] Para enviar uma instrução completa, a válvula afbgadora 10 é aberta e fechada em um padrão predeterminado para criar mudanças momentâneas na pressão no furo de sondagem que o receptor no furo de sondagem 21 reconhece como uma série de pulsos negativos. Uma vantagem da presente invenção é o fato da perfuração não ter que ser interrompida toda vez que uma instrução é enviada para o furo de sondagem. A queda de 31,54 1/s na velocidade de fluxo de perfuração devido ao fluido ser desviado pelo desvio 7 não prejudica substancialmente a operação de perfuração. Embora o sistema de telemetria de enlace descendente tenha a vantagem de não interromper as operações de perfuração enquanto envia sinais,a operação de perfuração é afetada quando fluido é desviado por sinais de enlace descendente. Quando a ferramenta de perfuração estiver aprofundada na formação, pulsos de maior amplitude são necessários para transmitir os sinais para o furo de sondagem, exigindo uma maior quantidade de fluido ser desviada, Em tais circunstâncias, a operação de perfuração do furo de sondagem pode, temporariamente, ser estolada. Por conseguinte, é vantajoso enviar e receber os sinais tão rapidamente quanto possível [000Ó1J Quando o receptor no furo de sondagem 21 lê uma série de pulsos, um algoritmo inventado que controla o receptor no furo de sondagem 21, descrito abaixo com mais detalhe, reconhece as assinaturas de pulso e determina o período de tempo entre os pulsos negativos criados pelas mudanças na pressão no furo de sondagem. Depois, o algoritmo converte os períodos de tempo, ou intervalos, entre os pulsos negativos de volta em instrução enviada para o furo de sondagem. Desse modo, o receptor no furo de sondagem 21 interpreta o sinal para determinar que instrução está sendo enviada para o furo de sondagem. Desse modo, em resumo, o receptor no furo de sondagem 21 reconhece os pulsos negativos causados pelas mudanças momentâneas na pressão no furo de sondagem, o algoritmo determina, em seguida, o tempo, ou intervalo, entre estas mudanças de pressão e, a partir destes intervalos, interpreta a instrução que está sendo enviada. [00062] Uma vez que o algoritmo decodifique a instrução, o controlador mestre 34 alojado na montagem no furo de sondagem 35 determina a que ferramenta particular a instrução é dirigida, através do uso de uma tabela de consulta. O controlador mestre 34 distribui, então, a instrução para essa ferramenta, e a ferramenta particular no furo de sondagem é, desse modo, controlada e mudada em resultado dos sinais sendo enviados. Por exemplo, uma típica montagem no furo de sondagem deve alojar uma ferramenta de perfuração rotativa 3-D direcionável e um conjunto de ferramentas de avaliação de formação destinadas, por exemplo, a medir resistividade da formação, porosidade da formação ou sensoriar radiação gama. O controlador mestre 34 pode, por exemplo, enviar instruções à ferramenta de perfuração 3-D instruindo a broca de perfuração quanto defletir e em que direção para apontar a face da ferramenta. Ou, por exemplo, caso a instrução seja enviada para uma ferramenta de avaliação de formação, o comando deve instruir a ferramenta para mudar os modos de medição ou ligar e desligar, dependendo de que formação esteja sendo perfurada. [00063] Devido à velocidade relativamente alta de sinalização por enlace descendente e processamento de dados que pode ser obtida, instruções em tempo real podem ser enviadas e seletivamente verificadas via sinais de enlace ascendente para permitir ajustes rápidos na ferramenta no furo de sondagem.

Vantagens reais são obteníveis pela combinação de ferramentas de perfuração rotativas 3-D direcionáveis com o sistema de telemetria de enlace descendente de alta velocidade da presente invenção. Uma ferramenta 3-D direcionável é capaz de realizar mudanças incrementais na direção, em resposta a instruções de enlace descendente, enquanto a maior parte das ferramentas anteriores de perfuração de furo de sondagem realizam apenas macro mudanças devido incluírem apenas um modo de liga e desliga, e uma inclinação sendo total ou nula. Além disso, sinalização de enlace descendente tradicional exigia a cessação temporária da operação para ciciar as bombas entre ligada e desligada para enviar instruções para a ferramenta de perfuração. Por conseguinte, tais instruções só podiam ser enviadas periodicamente caso qualquer progresso de avanço fosse feito na perfuração. O resultado de usar tais ferramentas de perfuração da técnica anterior em combinação com a sinalização lenta de enlace descendente era perfurações horizontais com perfis ondulados em vez de perfurações precisamente localizadas quando os operadores tentavam ajustar a ferramenta de perfuração em vários pontos ao longo de seu trajeto para compensar a ferramenta fora de rumo. O efeito líquido era uma perfuração que permanecia no curso com respeito aos pontos inicial e final, mas com um trajeto tipo "‘cobra” ou tortuoso ente os mesmos.

Quando uma perfuração tortuosa é feita, a tubulação sendo empurrada ou puxada no furo tende a ficar emperrada, uma vez que exige significativamente muito mais força para ser deslizada por uma seção longa da tubulação através de um furo tortuoso do que através uma perfuração localizada precisamente que seja otimizada para arrastamento mínimo.

100064] Em contraste, pelo uso de uma ferramenta dc perfuração 3-D direcíonável em combinação com o presente sistema de telemetría de enlace descendente, a ferramenta de perfuração pode, de modo contínuo, fazer mudanças incrementais no ângulo de deflexão e na face de ferramenta em resposta aos sinais rapidamente passados pelo enlace descendente enquanto a perfuração prossegue.

Por conseguinte, à medida que a ferramenta 3-D está perfurando o furo, a ferramenta recebe continuamente sinais e ajusta apropriadamente a direção para permanecer no curso. Teoricamente, então, uma perfuração precisamente localizada pode ser obtida, ou uma que seja significativamente mais precisamente localizada e otimizada para arrastamento mínimo do que perfurações realizadas com uma ferramenta liga/desliga em combinação com uma estrutura de comando lento de enlace descendente, ou perfuradas por ferramentas incrementai mente ajustáveis limitadas por uma estrutura de comando lento de enlace descendente. 100065] Uma outra característica do sistema de telemetría de enlace descendente é o uso de comunicação bidirecíonal. Comunicação bidirecional permite que sinais de enlace descendente e enlace ascendente sejam enviados ao mesmo tempo sem interferência entre os dois sinais. Tal interferência é evitada pelo envio de pulsos de enlace descendente e enlace ascendente dentro de diferentes faixas de frequência. Por exemplo, os pulso de enlace ascendente podem ter uma alta frequência, enquanto os pulsos de enlace descendente podem ter uma baixa frequência. Resultados de boa direção são obtidos quando a frequência de pulsos de enlace ascendente fica em uma faixa de cinco a dez vezes maior do que a frequência de pulsos de enlace descendente e, quanto maior a variância em frequência, menor a probabilidade de interferência. Para criar os sinais de enlace descendente, um jato de broca 8 de um certo tamanho é provido para criar a desejada amplitude de sinal de enlace descendente, e a válvula afogadora 10 aberta e fechada a uma velocidade tal que a frequência desejada de pulsos de pressão seja criada. Desse modo, a frequência de pulso de enlace descendente é ajustável e é ajustada dependendo das condições de perfuração e da frequência do sinal de enlace ascendente. [00066] Embora comunicação bidirecional seja possível de ser obtida usando telemetria de pulso de lama para ambas as sinalizações de enlace descendente, outros tipos de esquema de telemetria podem ser usados, ou uma combinação de esquemas de telemetria pode ser usada. Por exemplo, assumindo que sinais de enlace descendente são gerados pelo uso de telemetria de pulso de lama, sinais de enlace ascendente podem ser gerados pelo uso de outro tipo de telemetria, como telemetria eletromagnética, por exemplo, ou vice versa. Se o meio de telemetria for o mesmo para sinalização de enlace ascendente e enlace descendente, então a faixa de frequência dos sinais de enlace descendente tem que ser suficientemente diferente para obter comunicação bidirecional. [00067] O algoritmo de detecção da presente invenção que fica localizado no furo de sondagem é capaz de processar sinais de enlace descendente de maior frequência em comparação com os da técnica anterior. Algoritmos típicos da técnica anterior requerem pulsos de enlace descendente muito longos, de baixa frequência, para processar uma instrução de enlace descendente. O algoritmo da presente invenção é capaz de interpretar l bit de informação a, aproximadamente cada 2-7 segundos. Esta velocidade de sinalização de enlace descendente é significativamente mais rápida do que os sistemas conhecidos da técnica anterior, permitindo que 4 instruções sejam enviadas para o furo de sondagem no mesmo período de tempo que leva os sistemas da técnica anterior para enviar 1 instrução.

Desse modo, o algoritmo de detecção do presente sistema permite sinalização de enlace descendente de frequência relativamente maior. [(KK)68] O sistema de telemetria de enlace descendente é ajustãvel, de modo que o sinal de enlace descendente pode ser enviado a qualquer frequência com respeito ao sinal de enlace ascendente. Teoricamente, o sistema de telemetria de enlace descendente da presente invenção pode ser usado com qualquer sistema de enlace ascendente para obter comunicação bidirecional. Se o meio de telemetria for o mesmo da sinalização de enlace ascendente e enlace descendente, então a faixa de frequência dos sinais de enlace ascendente e enlace descendente têm que ser suficientemente diferentes para obter comunicação bidirecional. A diferença em faixas de frequência entre os sinais de enlace ascendente e enlace descendente possibilita que o receptor de enlace ascendente 39 filtre o sinal de enlace descendente e possibilita o receptor de enlace descendente 21 filtrar o sinal de enlace ascendente. A comunicação bidirecional provê a vantagem de comunicação contínua entre a superfície e as ferramentas no furo de sondagem, de modo que os ajustes podem ser feitos rapidamente enquanto a perfuração prossegue.

Esauema de telemetria e algoritmo 100069] O esquema de telemetria e algoritmo são usados pelo receptor no furo de sondagem 21 e controlador mestre 34 para decodificar os sinais de enlace descendente em instruções a serem distribuídas aos componentes da montagem no furo de sondagem 33. O algoritmo é um programa de computador, e pode ser codificado pelo uso de qualquer linguagem de programação bem conhecida. como, por exemplo, linguagem de programação C. O algoritmo é baixado para um microprocessador na montagem no furo de sondagem 35. [00070] Formato de modulação de posição de pulso (PPM), que é um protocolo de comunicação normal, publicado, conhecido na técnica, é usado para codificar os sinais de enlace descendente. Embora qualquer formato de codificação de dados ou esquema de modulação seja adequado, PPM é preferido devido a não exigir pulsação contínua versus outros esquemas de telemetria que enviam sinais continuamente. Quando pulsação contínua é necessária, a válvula afogadora 10 tem que ser atuada constantemente, causando, assim, mais desgaste sobre o transmissor de superfície. Por conseguinte, PPM é vantajoso devido ao menor desgaste e uso do equipamento. [00071] A Fig. 7 ilustra um formato gráfico, o método usado pelo receptor no furo de sondagem 21 para identificar a instrução sendo enviada. UM fluxograma simples está mostrado ao longo do lado esquerdo da Fig. 7 para ilustrar como o receptor no furo de sondagem 21 filtra o sinal em cada etapa antes do algoritmo decodificar o sinal em uma instrução a ser distribuída à ferramenta apropriada no furo de sondagem. Os gráficos mostrados nas Figs. 7A-7D são sinais de entrada e de saída para cada uma das etapas de filtragem e algoritmo do fluxograma. [00072] A Fig. 7A ilustra o sinal bruto primeiro recebido no furo de sondagem pelo receptor 21. Pulsos de enlace descendente de menor frequência, maior amplitude, estão ilustrados com pulsos de enlace ascendente de maior frequência, pequena amplitude, sobrepostos à forma de onda do sinal de enlace descendente. Estão incluídos nestes sinais também a pressão de estado firme e ruído da operação de bombeamento e perfuração. [00073] Um número correspondente ao tempo (t) está plotado sobre o eixo horizontal ou eixo X. A amplitude do sinal correspondente à pressão está mostrado sobre o eixo vertical Y. O tempo correspondente a cada ponto de amostra é baseado na frequência de amostragem, que pode variar dependendo da largura de pulso c frequência do sinal de enlace descendente. Para este exemplo, cada ponto de amostra sobre o eixo horizontal corresponde a 0,2 segundos, devido ao sinal digital ser amostrado a 5 Hertz (Hz). Desse modo, a aproximadamente X = 200, onde t = 40 segundos, um mergulho na pressão ou pulso de enlace descendente negativo é mostrado, o qual é gerado pela abertura e fechamento rápido, em seguida, da válvula afogadora 10 à superfície, conforme previamente descrito, Uma vez que a válvula afogadora 10 seja fechada, a pressão retomará gradativamente para a pressão de estado firme. A aproximadamente X = 300, onde t = 60 segundos, a válvula afogadora 10 é novamente aberta e fechada para produzir um outro pulso de enlace descendente. Entre X = 500, onde t = 100 segundos, e X = 750, onde t = 150 segundos, o tempo entre pulsos de enlace descendente é curto, o que não permite que a pressão seja recuperada totalmente para o estado firme. Entretanto, as etapas de filtragem 110, 120, 130 e o algoritmo 140 reconhecem a forma destes pulsos como sinais de enlace descendente a despeito de se a pressão retoma para o estado firme. Desse modo, a Fig. 7A ilustra graficamente o sinal bruto no receptor no furo de sondagem 21, e este sinal digitalizado é amostrado e depois passado através de um filtro intermediário na etapa 110 para remover os pulsos de enlace ascendente. Na Fig. 7A, os sinais de alta frequência mostrados superpostos aos pulsos de enlace descendente sào pulsos de enlace ascendente, não de ruído associado a perfuração e bombeamento. [00074] A Fig, 7B mostra a saída filtrada do filtro intermediário com todos os pulsos de enlace ascendente tendo sido filtrados. O sinal filtrado intermediariamente é suprido a um filtro de passa faixa, de preferência, um filtro de resposta de impulso finito (FIR) na etapa 120, que causa uma resposta de fose linear. O filtro FIR. remove qualquer ruído de alta frequência criado pela operação de perfuração e bombeamento 2. O filtro FIR remove também a componente de CC do sinal correspondente à pressão de base ou de estado firme, conforme mostrado na Fig. 7C. A remoção do sinal de CC é importante para a próxima fase de filtragem, correlação cruzada, devido ao sinal de interesse não ter uma componente de CC. [00075] A Fig. 7C mostra a saída filtrada do filtro FIR, que é sinal de enlace descendente correspondente à mudança na pressão associada à abertura e fechamento da válvula afogadora 10. Uma vez que os pulsos de enlace descendente tenham sido filtrados para produzir o sinal mostrado na Fig. 7C, um sinal gabarito conhecido é aplicado ao sinal filtrado-FIR na etapa de correlação cruzada 130. O sinal gabarito é selecionado de modo que a forma de onda do sinal gabarito case de modo bem justo com a forma de onda do sinal a ser detectado. O modo de realização preferido da presente invenção emprega um gabarito de onda quadrada bipolar com metade dos pontos de onda quadrada tendo um valor +1 sobre o eixo Y e metade dos pontos de onda quadrada tendo um valor =1 sobre o eixo Y. O número total de pontos de sinal gabarito depende da largura de pulso, e para uma largura de pulso de 2 segundos, o gabarito de onda quadrada bipolar compreende, de preferência, 30 pontos no total. [00076] Através de um método matemático chamado de correlação cruzada, o sinal Filtrado-FIR. mostrado na Fig. 7C é correlacionado ao sinal gabarito para determinar o momento exato em que cada pulso de pressão ocorreu ao longo do eixo X. Uma onda quadrada foi selecionada como uma aproximação à assinatura do pulso para facilidade de cálculo, uma vez que a montagem no furo de sondagem 35 pode empregar um simples processador, como um controlador mestre de 8 bit 34. A onda quadrada também se converte facilmente em um formato de ponto fixo. Por conseguinte, uma suposição é feita de que um pulso terá, aproximadamente, a forma de uma onda quadrada para fins de correlação cruzada na etapa 130. [00077] Desse modo, por correlação cmzada, o sinal é comparado ao gabarito para gerar o perfil de sinal mostrado na Fig. 7D. A etapa de correlação cmzada 130 também remove o ruído branco que pode estar associado ao sinal filtrado-FIR mostrado na Fig. 7C. A saída da etapa de correlação cmzada 130 é o sinal processado mostrado na Fig. 7D. [00078J O sinal processado da Fig. 7D é passado através de um algoritmo 140 que identifica qualquer momento que um ponto de amostra excede uma amplitude de limiar estabelecido ou valor de eixo Y* Quando um ponto de amostra excede a amplitude de limiar, o algoritmo 140 reconhece que um pulso de enlace descendente ocorreu e localiza a posição no tempo do pico de correlação cruzada ao longo do eixo X. O engenheiro de campo ajusta a amplitude de limiar com base na experiência, a qual pode ser ajustada, por exemplo, em, aproximadamente 1.000 no caso do sinal processado da Fig. 7D. Para determinar a amplitude apropriada de limiar, o algoritmo 140 é, primeiro, suprido de um limiar default, normalmente ajustado a uma amplitude baixa antes do operador determinar a amplitude de limiar mais apropriada. A montagem 35 está se comunicando com o receptor de superfície 39 através do sinal de enlace ascendente para verificar a amplitude de limiar e verificar a amplitude de pulso de pico de correlação cruzada* Estes sinais de enlace ascendente provêem informação ao operador para determinar se a amplitude de limiar deve ser reajustada. O operador tem que acordar entre um limiar que seja ajustado muito baixo, de modo que o ruído detectado possa ser confundido com um pulso de enlace descendente, e um limiar que seja ajustado muito alto, de modo que o receptor no furo de sondagem 21 possa perder uma instrução associada. Para reajustar o limiar, uma sequência de pulsos de enlace descendente representando uma instrução para modificar o ponto ajustado de limiar pode ser enviada para o furo de sondagem exatamente corno qualquer outra instrução, ou, uma vez que a montagem de perfuração 35 tenha sido conduzida de volta para a superfície, o limiar pode ser reajustado antes da continuação de perfuração seguinte* [00079J Usando o sinal processado da Fig. 7D, o algoritmo 140 determina o tempo entre dois pulsos de correlação cruzada pela localização do pico de cada pulso de correlação cruzada ao longo do tempo ou eixo X. O tempo entre dois picos de pulso de correlação cruzada é chamado de um intervalo, e as instruções de enlace descendente são enviadas em um formato de intervalo. Com referência agora à Fig. 8, é mostrado um fluxograma do algoritmo da etapa 140 para localiza' os picos de pulso de correlação cruzada. O algoritmo 140 incluí dois estados de detecção: estado SCAN 150 e estado de CHECK 160. Em geral, no estado de SCAN 150, o algoritmo 140 compara cada ponto de amostra no sinal processado da Fig. 7D com o valor de limiar. Quando o algoritmo 140 localiza um ponto de amostra que seja igual ou exceda o valor de limiar, o algoritmo 140 é comutado para o estado de CHECK 160. Então, o algoritmo determina a o maior valor Y de amostra, que é o pico de pulso de correlação cruzada, e o correspondente valor X de amostra, que é o tempo associado ao pico de pulso de correlação cruzada do qual o intervalo entre dois picos de correlação cruzada pode ser calculado, [00080] Mais especificamente, para localizar um pico de pulso de correlação cruzada, um valor Y de limiar default é entrado em 144. No estado de SCAN 150, o algoritmo 140 obtém o valor Y e o valor X do primeiro ponto de amostra tio sinal processado em 152. Em 154, uma comparação é feita para determinar se o valor Y de amostra é igual ou excede o valor de limiar. Caso negativo, o algoritmo 140 retoma para 152 e obtém o ponto de amostra seguinte, comparando novamente o valor Y de amostra com o valor de limiar em 154. Este processo íterativo continua até que a comparação, em 154, forneça um valor Y de amostra que seja igual ou exceda o limiar. Quando isto ocorre, o algoritmo 140 ajusta o Valor de pico como igual ao valor Y da amostra e ajusta o Tempo de Pico como igual ao valor X da amostra em 158. [00081 ] O algoritmo 140 é comutado, então, para o estado de CHECK 160 e obtém, em 162. o ponto de amostra seguinte, Em 164, é efetuada uma comparação para determinar se o valor Y de amostra excede o Valor de Pico ajustado em 158. caso positivo, o Valor de pico é ajustado como o valor Y de amostra e o Tempo de Pico é ajustado como o valor X de amostra em 166.

Depois, o algoritmo 140 retoma, em 161, para o início do processo de estado de CHECK para obter um outro ponto de amostra em 162, comparando novamente, em 164, o valor Y de amostra com o Valor de Pico ajustado em 166. Quando um valor Y de amostra falha em exceder o Valor de Pico em 164, então o algoritmo 140 reconhece que o Valor de Pico ajustado em 166 era o maior valor Y, que é o pico do primeiro pulso de correlação cmzada. O Valor de Pico e o Tempo de Pico de 166 são salvos em 167 para uso no cálculo do intervalo entre os picos de pulso de correlação cmzada. O valor Y de amostra (que falhou em exceder o Valor de Pico) é comparado com o valor de limiar em 168. SE o valor Y de amostra for igual ou exceder o valor de limiar, o algoritmo retoma, em 161, para o início do processo de estado de CHECK para obter um outro ponto de amostra em 162. Se o valor Y de amostra não for igual nem exceder o valor de limiar, o algoritmo 140, então, é comutado de volta para o estado de SCAN, em 151, e começa todo o processo iterativo novamente para determinar o Tempo de Pico sobre o eixo X para o próximo pulso de correlação cmzada. [00082] Usando como um exemplo os primeiros dois pulsos de correlação cmzada mostrados na Fig. 7D, a amplitude máxima, ou Pico de Pulso, de ambos os pulsos de correlação cmzada sobre o eixo Y é, aproximadamente, 1500, com o primeiro Tempo de Pulso ocorrendo, aproximadamente em X = 210, onde t = 42 segundos,e o segundo Tempo de Pulso ocorrendo, aproximadamente em X = 350, onde t = 70 segundos. O valor de limiar determina onde o algoritmo 140 começa a procurar pelo Pico de Pulso no estado de CHECK 160. Assumindo que um limiar = 1000 seja entrado em 144, o algoritmo 140 começa por obter cada ponto de amostra por vez em 152 e compara, em 154, o valor Y de amostra com o limiar = 1000 até que um dos valores Y de amostra seja igual ou exceda o limiar em 154.

Quando isto ocorre, como a amostra em, aproximadamente, X = 200, onde t = 40 segundos, o algoritmo, em 158, ajusta o Valor de pico como igual ao valor Y de amostra e ajusta o Tempo de Pico como igual ao valor X de amostra de X = 200, onde t = 40 segundos. [00083] Agora, no estado de CHECK 160, a próxima etapa é obtida em 162 e comparada em 164 ao Valor de Pico estabelecido em 158. Se o valor Y da amostra seguinte exceder o Valor de Pico, então o Valor de Pico é ajustado corno igual ao valor Y de amostra, e o Tempo de Pico é ajustado como igual ao valor X da amostra- Enquanto ainda no estado de CHECK 160, cada amostra é comparada com o Valor de Pico na etapa 164 para determinar o momento em que as amostras começam a declinar. Quando um valor Y de amostra não excede o Valor de Pico em 164, o algoritmo 140 reconhece que o pico de pulso de correlação cruzada foi localizado em 166 e salva o Valor de Pico e o Tempo de Pico em 16? como o primeiro pulso de Pico de correlação cruzada para uso posterior no cálculo do intervalo. Em 168, o algoritmo 140 determina se o valor Y da amostra é igual ou excede o limiar de 1000. Quando um valor Y de amostra cai abaixo do limiar de 1000 em 168, como em X = 220, onde t = 44 segundos, o algoritmo 140 comutará de volta para o estado SCAN na etapa 151. Desse modo, o algoritmo 140 terá localizado o Tempo de Pico do primeiro pulso de pico de correlação cruzada em 166, que ocorre a X = 210, onde t = 42 segundos, Este Tempo de Pico é armazenado em 167 enquanto o algoritmo 140 localiza o pico de pulso de correlação cruzada seguinte. [00084] Mais uma vez, no estado de SCAN 150, o algoritmo 140 comparará cada valor Y de amostra com o limiar em 154, até que o limiar seja igual ou exceda o segundo pulso de correlação cruzada a X = 340, onde t = 68 segundos. Novamente o algoritmo 140 comuta para o estado de CHECK 160 até identificar, na etapa 166, o Tempo de Pico para o segundo pulso de correlação cruzada a X = 350, onde t = 70 segundos. Em seguida, o intervalo pode ser determinado pela subtração do Tempo de Pico do primeiro pulso de correlação cruzada do Tempo de Pico do segundo pulso de correlação cruzada, que é 70 segundos - 42 segundos = 28 segundos. Desse modo, a duração do primeiro intervalo é de 28 segundos. [00085] Cada intervalo comunica uma certa quantidade de informação que, para fins de discussão, será chamada de seu VALOR. VALOR para um intervalo é dado pela seguinte fórmula: VALOR’ = [Intervalo- Tempo de Pulso Mínimo (MPT)/Largura de Bit (BW) VALOR = VALOR’ arredondado para o inteiro mais próximo, onde: MPT é o tempo mínimo entre pulsos, e BW é a resolução, que é o tempo necessário para incrementar ou decrementar um VALOR por 1. [00086] Desse modo, cada intervalo compreende um certo VALOR que depende do Intervalo observado e também do MPT e BW. Para este exemplo, os valores escolhidos para MPT e BW foram 8 segundos e 2 segundos, respectivamente. Desse modo, usando o Intervalo observado calculado acima, o VALOR = (28-8)/2, ou VALOR =10. MPT e BW permitem sinais de enlace descendente a uma maior velocidade de telemetria sem interferir com os sinais de enlace ascendente para permitir comunicação bidirecional. Eles também provêem o melhor desempenho dada a velocidade ótima de atuação da válvula afogadora 10 como descrito com respeito às Figs. 6A-6F. Através de experimentação com estes valores de MPT e BW, foi determinado que a codificação de três números de bit provê ótimo desempenho em termos de enviar sinais para o furo de sondagem rapidamente, enquanto ainda produz boa detecção. [00087] Para enviar uma instrução para o furo de sondagem, um mínimo de 3 intervalos é preferido, onde o primeiro intervalo é o intervalo de “comando”, dizendo ao receptor no furo de sondagem 21 que ferramenta instruir e que tipo de mudança a ferramenta fará. O segundo intervalo é o intervalo de “dados”, provendo a magnitude de mudança que a ferramenta deverá fazer; e, o terceiro intervalo é o intervalo de “paridade”, que é a porção de verificação de erro da instrução. Por exemplo, supondo que cada intervalo comunica 3 bits de dados em cada intervalo pode variar em valor binário de 000 a 111, provendo 8 VALORES possíveis variando de 0 a 7. Embora não seja necessário que o VALOR fique restrito à faixa de um número binário de 3 bits, é vantajoso restringir o VALOR a um número binário, uma vez que os computadores no furo de sondagem e à superfície representam intemamente os números no formato binário. Pela restrição do VALOR a um número binário, informação de “controle” e “dados” pode ser fundida em um intervalo, ou um intervalo pode incluir apenas uma fração de dado. [00088] Dependendo das opções de comando disponíveis para uma dada instrução, o “comando pode exigir mais ou menos do que um intervalo completo.

Além disso, dependo das opções de dados disponíveis para um dado comando, os “dados” podem exigir mais ou menos do que um intervalo completo. De preferência, a paridade compreende exatamente um intervalo completo para cada instrução. Desse modo, a instrução total de comando + paridade + dados pode ser maior ou igual a 3 intervalos. Por exemplo, o sinal processado da Fig. 7D compreende 6 intervalos. Uma vez que “paridade” requer 1 intervalo, se o “comando” for exatamente de 2 intervalos, então “dados” terá exatamente 3 intervalos, ou 9 bits de informação, provendo valores de dados variando de 0 a 29 (512). Como um exemplo adicional usando os 6 intervalos do sinal processado da Fig. 7D, se o “comando” exigir 2 bits (em um formato de intervalo de 3 bit), então o primeiro intervalo compreendería 2 bits de “comando” e 1 bit de “dados”. A porção de “dados” também se estendería por 4 intervalos adicionais. Desse modo, o “comando” e “dados” podem, cada um, compreender menos do que um ou mais do que um intervalo, dependendo da instrução particular sendo enviada para o furo de sondagem, enquanto a paridade compreende um intervalo completo a despeito da instrução. [00089] O controlador mestre 34 sabe quantos bits estão associados a “comando” e quantos bits estão associados a “dados”, baseado em uma tabela de consulta que é baixada para o controlador mestre 34 antes da montagem 35 ser enviada para o furo de sondagem. Para construir a tabela de consulta, o operador determina que ferramentas no furo de sondagem receberão instruções durante um certo funcionamento e que tipos de instruções serão enviadas para cada ferramenta. A tabela de consulta é formatada para conter uma lista de VALORES de “comando” para cada instrução possível e uma lista de VALORES de “dados” associada a cada comando. Desse modo, quando uma instrução é pulsada para a montagem de furo de sondagem 35, o algoritmo 140 determina os intervalos, depois calcula os VALORES de cada intervalo para determinar a instiuçio “comando” e “dados”. O VALOR de “comando” é usado pelo controlador mestre 34 em uma tabela de consulta para decodificar que ferramenta está sendo instruída c que ferramenta está sendo comandada a fazer. Em seguida, o controlador mestre 34 usa o VALOR “dados” na tabela de consulta para determinar a magnitude de mudança que a ferramenta está sendo instruída a fazer para o dado comando. O controlador mestre 34 distribui, então, a instrução decodificada para a ferramenta apropriada efetuar sua correção, Exemplo de algoritmo de enlace descendente [00090] A seguir, é dado um exemplo de uma sequência completa para uma instrução. Suponha que o operador deseje corrigir o ângulo de deflexâo da face de ferramenta na montagem de perfuração no furo de sondagem 35 por +5 graus, e o “comando”, “dados” e “paridade” para esta instrução compreende, cada um, um intervalo. O operador emprega urna tela no computador 26 que tem uma interface gráfica com usuário, e seleciona “correção de face de ferramenta” na tela, O operador dá entrada, então, ao ângulo desejado: +5 graus. O computador 26 interpreta esta instrução e a traduz em 3 intervalos, de modo que a sequência de pulsação apropriada seja enviada para o furo de sondagem. Neste caso, o primeiro intervalo, ou intervalo de “comando”, é “correção de face de ferramenta”, que tem um VALOR = 1 na tabela de consulta, e o segundo intervalo, ou intervalo de “dados” é “+5 graus”, que tem um VALOR = 0 na tabela de consulta. O terceiro intervalo, ou intervalo de “paridade”. É enviado para verificar se o receptor no furo de sondagem 21 interpretou o “comando” e “dados” corretamente. Para rcalmcnte decodificar uma instrução para furo de sondagem, o sinal é filtrado e correlacionado de modo cruzado, como descrito acima com respeito às Figs. 7A- 7D. Depois, o sinal processado da Fig, 7D é a entrada para o algoritmo 140 da Fig, 8 determinar a duração de cada intervalo. [00091 ] Desse modo, o receptor no furo de sondagem 21 detecta os pulsos e decodifica os mesmos em intervalos. Usando o algoritmo 140» o receptor 21 detecta onde o pico de cada pulso de correlação cruzada está localizado sobre a escala de tempo no eixo X e subtrai para determinar a duração do intervalo. Por exemplo, suponha que uma sequência de 4 pulsos para produzir os 3 intervalos do presente exemplo, onde o pico de cada pulso de correlação cruzada é localizado sobre a escala do tempo no eixo X, como a seguir: Pico de pulso 1 Pico de pulso 2 Pico de pulso 3 Pico de pulso 4 2 segundos 12 segundos 20 segundos 30 segundos [00Q92J Estes correspondem a intervalos de 10 segundos, 8 segundos, 10 segundos e o receptor 21 calcula esses intervalos de tempo com base no algoritmo 140 descrito acima, [00093J Em seguida, o controlador mestre 34 converte cada intervalo em um VALOR que é usado em lima tabela de consulta. Uma vez que o VALOR = [Intervalo - MPT]/BW arredondado para o inteiro mais próximo, e uma vez que neste exemplo BW = 2 segundos e MPT = 8 segundos, o VALOR de cada intervalo do presente exemplo pode ser calculado pelo controlador 34 alojado na montagem no furo de sondagem 35. Neste exemplo, os VALORES de cada intervalo sâo 1,0, 1,0 controlador mestre 34 usa a tabela de consulta em seu programa para casar uma instrução com estes VALORES. Neste caso» o VALOR de intervalo de “comando” = 1, que corresponde à correção de face de ferramenta, e o VALOR de intervalo de “dados” = 0, que corresponde a +5 graus. Por conseguinte» o controlador mestre 34 decodificará esta informação em um comando interno para a ferramenta de perfuração 3-D rotativa direcionável para corrigir a face de ferramenta por +5 graus. [00094] O último intervalo de qualquer sequência de instrução é a paridade. Paridade é um número derivado da computação matemática para checar a validade dos VALORES de comando e dados que a montagem de furo de sondagem 35 recebeu. Desse modo, o intervalo de paridade é usado para checagem de erro. Qualquer dos métodos comuns de checagem de erro conhecidos na técnica é adequado para efetuai· um cálculo de paridade como, por exemplo, Codificação de Redundância Cíclica (CRC). [00095] Para descrever adicionalmente paridade, é útil definir paridade de superfície e paridade no furo de sondagem. Se conhecermos os VALORES associados aos intervalos de comando e dados, estes VALORES podem ser usados para calcular a paridade de superfície, assim chamada devido a ser determinada à superfície antes da instrução ser enviada para o furo de sondagem. A paridade de superfície é comunicada para o furo de sondagem via pulsos exatamente como comando e dados. No receptor no furo de sondagem 21, um outro cálculo de paridade é efetuado usando os pulsos reais recebidos para o comando e dados. Esta é a paridade de furo de sondagem. As paridades de superfície e de furo de sondagem são, então, comparadas uma com a outra. Caso elas forem casadas, o receptor no furo de sondagem 21 interpretaram apropriadamente a sequência de pulso para o comando e dados. Caso negativo, a montagem no furo de sondagem 35 enviará um sinal de enlace ascendente para indicar um erro, e a sequência de instrução pode ser repetida.

Como um exemplo, suponha os VALORES: Comando (intervalo 1) Dados (intervalo 2) Paridade Superficial (intervalo 3) VALOR = 1 VALOR = 0 VALOR = 1 [00096] Suponha também que o receptor no furo de sondagem 21 interprete os períodos de tempo para cada intervalo, de modo que os VALORES calculados pelo controlador 34 sejam: Comando (intervalo 1) Dados (intervalo 2) Paridade Superficial (intervalo 3) VALOR = 0 VALOR = 0 VALOR = 1 [00097] A paridade no furo de sondagem será computada usando 0 para o VALOR de comando e 0 para o VALOR de dados, de modo que a paridade no furo de sondagem não casará com a paridade de superfície. Em resposta, a montagem no furo de sondagem 35 enviará um sinal de enlace ascendente indicando um erro, e a sequência de pulsos será gerada novamente até que seja recebida apropriadamente pelo receptor no furo de sondagem 21. [00098] Para resumir, para uma instrução de 3 intervalos, o primeiro intervalo representa o comando que identifica que componente da montagem no furo de sondagem 35 está sendo instruído e que ação tomar. O segundo intervalo representa os dados, que informa ao componente respotisivo a magnitude de mudança a ser feita, e o terceiro intervalo representa a paridade de superfície, que provê uma checagem para verificai· a instrução que foi comunicada ao furo de sondagem.

Aplicações potenciais 100099J Uma vez que os sinais sejam interpretados, o controlador mestre 34 disposto na montagem no furo de sondagem 35 casa os VALORES derivados dos sinais com uma instrução de tabela de consulta e, depois, distribui a instrução para a ferramenta apropriada executar a função. A tabela de consulta pode conter, mas não de modo limitativo, dados que podem ser modificados para fazer mudanças a configurações de software, parâmetros de sensores, armazenamento de dados e transmissão. Uma vantagem de usar o sistema de telemetria de enlace descendente em combinação com um controlador mestre 34 é o fato do operador poder controlar um número de ferramentas diferentes ao mesmo tempo. Por exemplo, a ferramenta de perfuração e as ferramentas de avaliação de formação podem ser conectadas em uma montagem no furo de sondagem 35, e o controlador mestre 34 pode dar instruções para cada uma destas ferramentas dependendo dos sinais de enlace descendente que ele receber. [000100j O sistema de telemetria de enlace descendente é, por conseguinte, um sistema universal capaz de se comunicar com qualquer tipo de ferramenta no furo de sondagem e capa de enviar sinais para cada uma das ferramentas no furo de sondagem. Além disso, devido à presente invenção realizar sinalização e detecção rápidas de enlace descendente, a comunicação pode ser contínua, de modo que um sinal possa ser enviado para uma ferramenta acompanhado por um sinal para a ferramenta seguinte. 1000101 j O presente sistema de telemetria de enlace descendente é capaz de controlar ferramentas rotativas 2D e 3D direcíonãveis, estabilizadores ajustáveis controláveis remotamente, motores para curvas ajustáveis no furo de sondagem controláveis remotamente, e ferramentas de avaliação de formação que medem as propriedades da formação, como porosidade, resistividade, radiação gama, densidade, medições acústicas e formação de imagens de ressonância magnética.

Um beneficio deste sistema é o fato dos comandos também poderem ser enviados para desligar uma ferramenta particular por um certo período e, depois, ligar esta ferramenta conforme necessário. 1000102] A montagem no furo de sondagem 35 é configuravel para cada trecho, permitindo que a tabela de consulta no controlador mestre 34 seja modificada, dependendo dos tipos de instruções que serão enviadas por enlace descendente para um determinado trecho de perfuração. Uma vez que a montagem 35 está operando no furo de sondagem, é possível envias instruções por enlace descendente para modificar os parâmetros em uma tabela de consulta particular. Uma outra opção é baixar diversos conjuntos de tabelas de consulta prc-programadas paia o controlador mestre 34, c alternar entre tabelas conforme necessário através de sinalização por enlace descendente. [(XX) 103] A capacidade de modificar parâmetros ou alternar entre diferentes tabelas de consulta permite que o controlador mestre 34 acomode mudanças na velocidade de dados de enlace descendente. Embora a velocidade de sinalização de enlace descendente seja controlada à superfície, os parâmetros da tabela de consulta no furo de sondagem têm que ser sincronizados com os parâmetros das tabelas de consulta no sistema de controle de superfície. Desse modo, um aumento ou diminuição na velocidade de dados da sinalização de enlace descendente pode ser acomodado por: 1) modificação dos parâmetros da tabela de consulta de velocidade de transmissão de dados, ou 2) comutação entre tabelas de consulta contendo diferentes parâmetros para a velocidade de transmissão de dados. [000104] A comutação entre tabelas de consulta também provê uma velocidade de dados alta efetiva de sinalização de enlace descendente. Em vez de enviai' por enlace descendente uma série de instruções para alterar muitos parâmetros em uma tabela de consulta, múltiplas mudanças nos modos de operação podem ser realizadas por uma única instrução por enlace descendente para comutar para uma outra tabela de consulta. [000105] Uma outra vantagem para o sistema de telemetria de enlace descendente é a possibilidade de controlar a perfuração a partir de uma central de comando remota. Em vez de ter uma pessoa encarregada da perfuração direcional e uma pessoa encarregada de testes de formação em cada torre, estes operadores podem ficar localizados em uma central de comando remota, com cada pessoa controlando um número de poços ao mesmo tempo. Estes operadores podem, então, intervir para corrigir, por exemplo, uma broca de perfuração saindo do curso quando os operadores receberem dados de enlace ascendente confirmando a orientação da broca. Um sinal por enlace descendente pode, então, ser enviado remotamente para corrigir esta orientação da broca de perfuração, se necessário.

Além disso, algumas ferramentas de perfuração são agora equipadas com sistemas de piloto automático que permitem um plano ou mapa de perfuração do furo de sondagem ideal ser programado na montagem de perfuração 35 ou mo sistema de controle de superfície automático. Usando um sistema de piloto automático, um sinal pode ser enviado pelo operador ou sistema de controle de superfície automatizado no computador de superfície 26 ou remotamente de uma central de controle para enviar instruções por enlace descendente para corrigir desvios do plano. Uma outra opção é pré-programar diversos modos de operação no controlador 34 para que os sinais possam ser enviados por enlace descendente para instruir o controlador 34 sobre qual programa de computador utilizar. Uma outra opção ainda é enviar sinais que programem diretamente o controlador 34 no furo de sondagem. [000106] Por conseguinte, de uma perspectiva geral, o sistema de telemetria de enlace descendente revelado aqui pode ser usado para controlar muitos tipos de ferramentas no furo de sondagem, como uma ferramenta de perfuração, ferramentas de avaliação de formação e outras ferramentas no furo de sondagem.

Este sistema de comunicação pode enviar instruções, ligar e desligai’ equipamento conforme necessário e mudar os modos pré-programados de operação para várias ferramentas. [(XX) 107] Embora modos de realização preferidos tenham sido mostrados e descritos, modificações nos mesmos podem ser feitas por alguém experiente na técnica sem se afastar do espírito ou ensinamento desta invenção. Os modos de realização aqui descritos são apenas exemplos e sem sentido limitativo. Muitas variações e modificações do aparelho e método de sistema de telemetria de enlace descendente são possíveis e estão abrangidas pelo escopo da invenção.

Consequentemente, o escopo de proteção não está limitado aos modos de realização aqui descritos, mas só é limitado pelas reivindicações que se seguem, cujo escopo incluirá todos os equivalentes do objeto das reivindicações.

Claims

1. Sistema de telemetria de enlace descendente, para gerar um sinal para comunicação com uma montagem no furo de sondagem, compreendendo: um transmissor (6) paia gerai' o sinal em uma vazão de fluido sendo direcionada para o furo de sondagem; um sistema de controle (90) para operar o transmissor (6) sem interromper o bonibeamento; e, um receptor no furo de sondagem (21) para receber o sinal e decodificar o sinal; caracterizado pelo fato de que o transmissor (6) compreende: um dispositivo de controle de vazão sendo móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada; a posição aberta permitindo uma quantidade do fluido escoar através de uma linha de desvio; um rcstritor de vazão (S) que ajusta a quantidade; um diversor de vazão (9); e, um dispositivo de contrapressão (10,. 11, 13),

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: um segundo dispositivo de controle de vazão tendo uma posição ligada e desligada; a posição ligada permitindo uma percentagem do fluído escoar através de uma segunda linha de desvio quando o primeiro dispositivo de controle de vazão estiver na posição aberta; e, um segundo restritor de vazão que ajusta a percentagem,

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a quantidade e a percentagem poderem escoar através das primeira e segunda linhas de desvio simultaneamente,

4. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o sistema de controle (90) operar o dispositivo de controle de vazão entre a posição aberta e a posição fechada para gerar o sinal.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o primeiro dispositivo de controle de vazão ser uma válvula operada pneumaticamente.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o segundo dispositivo de controle de vazão ser uma válvula.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o segundo dispositivo de controle de vazão ser operado entre posição ligada e posição desligada apenas quando o primeiro dispositivo de controle de vazão estiver na posição fechada.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o segundo dispositivo de controle de vazão incluir adicionalmente um atuador controlado pneumaticamente e sistema de controle (90) que opera o segundo dispositivo de controle de vazão entre a posição ligada e a posição desligada.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: uma bomba para bombear continuamente um fluido entre uma localização superficial e uma localização no furo de sondagem; uma linha de desvio para gerar um sinal de enlace descendente dentro de uma primeira faixa de frequência sem interromper a bomba; e, um pulsador para gerar um sinal de enlace ascendente dentro de uma segunda faixa de frequência; em que o sinal de enlace descendente e o sinal de enlace ascendente são gerados simultaneamente para comunicação bi-direcional, simultânea entre o equipamento superficial e a montagem no furo de sondagem.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o sinal de enlace descendente ser gerado pelo desvio de uma porção do fluido através da linha de desvio.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a primeira faixa de frequência ser entre cinco e dez vezes menor do que a segunda faixa de frequência.

12. Método de telemetria de enlace descendente, para comunicação com uma montagem subsuperficial, compreendendo: introduzir uma série de pulsos de pressão em um fluido sendo bombeado para um poço sem, interromper o bombeamento; receber um sinal no furo de sondagem que incluí a série; e, decodificar o sinal; caracterizado pelo fato de: a série de pulsos de pressão ser introduzida pela abertura e fechamento de um dispositivo de controle de vazão; e, a abertura do dispositivo de controle de vazão permite uma porção do fluido escoar através de uma primeira linha de desvio e uma quantidade do fluído escoar através de uma segunda linha de desvio.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de uma válvula permitir ou impedir que a quantidade escoe através da segunda linha de desvio.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender: decodificar o sinal compreende: passai- o sinal através de pelo menos um filtro para criar um sinal processado; e, passar o sinal processado através de um algoritmo.

15. Método de acordo com a reivindicação 12 caracterizado pelo fato de compreender: prover um receptor para receber o sinal; e, prover um algoritmo para decodificar o sinal; com a decodificação compreendendo: filtrar o sinal para gerar um sinal filtrado; correlacionar de modo cmzado o sinal filtrado usando uma forma de onda gabarito para gerar um sinal processado; determinar a instrução a partir do sinal processado; e, efetuar uma checagem de erro para assegurar que as instruções foram determinadas apropriadamente para receber e decodificar pulsos de pressão em instruções para a montagem no furo de sondagem.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de criar o sinal processado compreender criar um sinal filtrado e correlacionar de modo cmzado o sinal filtrado com uma forma de onda gabarito.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de criar o sinal filtrado compreender passar o sinal através de um filtro intermediário e um filtro de passa faixa.

18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de passar o sinal através de pelo menos um filtro remove ruído e o componente de CC do sinal.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a forma de onda gabarito ser uma onda quadrada bipolar.

20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o sinal processado compreender amostras incluindo uma série de picos com um intervalo de tempo provido entre cada pico.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de cada intervalo compreender um número de bits de informação.

22. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de os intervalos formarem uma instrução compreendendo pelo menos um intervalo de comando, pelo menos um intervalo de dados e um intervalo de paridade.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de o intervalo de paridade ser para verificar se a instrução foi recebida apropriadamente.

24. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de passar o sinal processado através de um algoritmo compreende: determinar cada intervalo no sinal processado; calcular um valor para cada intervalo; e, casar o valor e cada intervalo com uma tabela de entrada.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de incluir ainda a checagem de cito nos valores calculados.

26. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de determinar cada intervalo compreender: comparar cada amostra no sinal processado com um limiar; determinar cada pico no sinal processado proveniente de amostras que excederam o limiar; determinar um tempo para cada pico; e, calcular o intervalo entre os tempos de pico.

27. Método de acordo com a reivindicação 12, aplicado no sistema como definido na reivindicação 9, para obter comunicação bidirecional simultânea entre um sistema de superfície e uma montagem no furo de sondagem, caracterizado pelo fato de compreender: transmitir para a montagem no furo de sondagem uma série de pulsos por enlace descendente dentro de uma primeira faixa de frequência; transmitir para o sistema de superfície uma série de pulsos por enlace ascendente dentro de uma segunda faixa de frequência; receber um primeiro sinal na montagem no furo de sondagem; e, receber um segundo sinal no sistema de superfície.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado adicionalmente pelo fato de incluir: filtrar a série de enlace ascendente extraída do primeiro sinal; e, filtrar a série de enlace descendente extraída do segundo sinal.

29. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de a segunda faixa de frequência ser entre cinco e dez vezes maior do que a primeira faixa de frequência.

30. Método de acordo com a reivindicação 27 caracterizado pelo fato de que compreende: transmitir para uma montagem de perfuração uma série de sinais de instrução por enlace descendente; e, opcionalmente, transmitir da montagem de perfuração uma série de sinais de dados por enlace ascendente, em que os sinais de instrução por enlace descendente e os sinais de dados por enlace ascendente podem ser transmitidos simultaneamente para perfurar um furo de sondagem.

31. Método de acordo com a reivindicação 27 caracterizado pelo fato de seletivamente transmitir a montagem de perfuração uma série de sinais de dados por enlace ascendente, em que os sinais de instrução por enlace descendente e os sinais de dados por enlace ascendente podem ser transmitidos simultaneamente.

32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de a montagem de perfuração compreender ferramentas de perfuração rotativas direcionais/dirigíveis.

33. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de as ferramentas de perfuração compreenderem uma ou mais de uma ferramenta rotativa direcionável, um estabilizador ajustável remotamente controlado, e um motor de fazer curva ajustável no furo de sondagem remotamente controlado.

34. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: monitorar as condições no furo de sondagem durante a perfuração; e, ajustar a montagem de perfuração.

35. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de o monitoramento e o ajuste serem feitos simultaneamente.

36. Método de acordo com a reivindicação 27, para transmitir um comando de computador, caracterizado pelo fato de ser para gerar sinais de instrução por enlace descendente para controlar uma operação de perfuração direcional em um local de perfuração, em que o comando de computador é transmitido de um local remoto do local de perfuração.

37. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de a localização remota do local de perfuração ser uma central de comando capaz de controlar remotamente uma pluralidade de operações de perfuração direcional em uma pluralidade de diferentes locais de perfuração.

38. Método de acordo com a reivindicação 30, para perfurar um furo de sondagem de poço automaticamente em um local de perfuração usando sinalização bidirecional por enlace descendente e enlace ascendente, caracterizado pelo fato de que os comandos de computador para gerar sinalização por enlace descendente são transmitidos localmente a partir do local de perfuração ou de uma localização remota do local de perfuração.

39. Método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de uma montagem de perfuração e um controlador de superfície serem programados com uma trajetória predeterminada para o furo de sondagem de poço e o furo de sondagem de poço ser executado automaticamente pela montagem de perfuração.

40. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de a sinalização bidirecional ser usada para manter a montagem de perfuração sobre a trajetória predeterminada.

41. Método de acordo com a reivindicação 37, para enviar sinais de instrução por enlace descendente sem interromper a perfuração, caracterizado pelo fato de ser para efetuar uma mudança operacional em qualquer da pluralidade de ferramentas no furo de sondagem em uma montagem no furo de sondagem, em que a mudança operacional é mudar entre tabelas de consulta pré-programadas.

42. Método de acordo com a reivindicação 41, para enviar sinais de instrução por enlace descendente sem interromper a perfuração, caracterizado pelo fato de ser para efetuar uma mudança operacional em qualquer da pluralidade de ferramentas no furo de sondagem em uma montagem no furo de sondagem, em que a mudança operacional é alterar parâmetros de uma tabela de consulta pré- programada.

43. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 41 ou 42, para aumentar ou diminuir a velocidade de dados de sinalização por enlace descendente, caracterizado pelo fato de ser para comunicar uma instrução a uma montagem no furo de sondagem utilizando uma pluralidade de tabelas de consulta pré-programadas.

44. Método de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de aumentar ou diminuir a velocidade de dados de sinalização por enlace descendente compreender comutar entre tabelas de consulta pré-programadas.

45. Método de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de aumentar ou diminuir a velocidade de dados de sinalização por enlace descendente compreender comunicar uma instrução para modificar parâmetros nas tabelas de consulta pré-programadas.

46. Método de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de compreender aumentar ou diminuir a velocidade de dados de sinalização por enlace ascendente, em que a velocidade de dados de sinalização por enlace descendente pode ser aumentada ou diminuída se a velocidade de dados de sinalização por enlace ascendente for aumentada ou diminuída.

47. Método de acordo com a reivindicação 43 para obter uma velocidade de dados efetivamente alta de sinalização por enlace descendente, caracterizado pelo fato de ser para comunicar uma instrução a uma montagem no furo de sondagem utilizando uma pluralidade de tabelas de consulta pré- programadas.

48. Método de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de a velocidade de dados efetivamente alta de sinalização por enlace descendente ser obtida pela comutação entre tabelas de consulta pré-programadas.

49. Método de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de a velocidade de dados efetivamente alta de sinalização por enlace descendente ser obtida pela comunicação de uma instrução para modificar parâmetros nas tabelas de consulta pré-programadas.

50. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 48 ou 49, para obter sinalização por enlace descendente e enlace ascendente com alta velocidade de dados, caracterizado pelo fato de que a velocidade de dados de sinalização por enlace descendente é aumentada quando a velocidade de dados de sinalização por enlace ascendente for aumentada.