MX2013011288A

MX2013011288A - Descubrimiento de la red inalambrica y sistema y algoritmo de optimacion de trayectoria.

Info

Publication number: MX2013011288A
Application number: MX2013011288A
Authority: MX
Inventors: Carlos Merino
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2014-01-31
Also published as: AU2012235719A1; US9686021B2; BR112013025133A2; EP2692075B1; WO2012131601A1; EP2692075A1; US20120249338A1; BR112013025133B1; AU2012235719B2

Abstract

Un módem inalámbrico para comunicación en una red de módems inalámbricos vía un canal de comunicación incluye un ensamble del transceptor, electrónica del transceptor y un suministro de potencia. La electrónica del transceptor incluye electrónica del transmisor, electrónica del receptor y por lo menos una unidad de proceso. La electrónica del transmisor ocasiona que el ensamble del transceptor envíe señales inalámbricas en el canal de comunicación. La electrónica del receptor decodifica señales recibidas por el ensamble del transceptor. Por lo menos una unidad de proceso ejecuta instrucciones para (1) permitir que la electrónica del transmisor transmita las señales inalámbricas en el canal de comunicación por lo menos a dos módems inalámbricos en una primera dirección lejos del ensamble del transceptor, (2) recibir una señal de por lo menos uno de los módems inalámbricos, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas de los otros módems inalámbricos, y (4) seleccionar uno de los módems inalámbricos para comunicarse con por lo menos un criterio predeterminado basado en un examen de los parámetros de calidad. El suministro de potencia provee potencia al ensamble del transceptor y la electrónica del transceptor.

Description

DESCUBRIMIENTO DE LA RED INALÁMBRICA Y SISTEMA Y ALGORITMO DE OPTIMIZACIÓN DE TRAYECTORIA CAMPO TÉCNICO Esta invención se refiere, generalmente, a los sistemas de telemetría inalámbricos para su uso con las instalaciones en los pozos de petróleo y gas o los similares. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método y sistema para un módem inalámbrico para determinar una comunicación de trayectoria con otros módems inalámbricos para transmitir y recibir los datos y las señales de control entre una localización hacia abajo de un hoyo y la superficie, o entre los módems inalámbricos (es decir, un primer módem inalámbrico, un segundo módem inalámbrico, etc.) en varias localizaciones de fondo de pozo.

ANTECEDENTES Uno de los problemas más difíciles asociados con cualquier hoyo es comunicar los datos medidos entre una o más localizaciones en el fondo de un hoyo y la superficie, o entre las localizaciones de fondo de pozo en sí mismas. Por ejemplo, en la industria del petróleo y el gas es deseable comunicar los datos de fondo de pozo generados a la superficie durante las operaciones tales como perforar, taladrar, fracturar, y las pruebas de tubería de perforación o de pozo; y durante las operaciones de producción tales como pruebas de evaluación de yacimiento, monitoreo de presión y temperatura. La comunicación se desea también para transmitir la información desde la superficie a las herramientas de fondo de pozo, equipo, o instrumentos para efectuar, controlar o modificar las operaciones o los parámetros.

La comunicación de fondo de pozo precisa y confiable es importante particularmente cuando se deben comunicar los datos complejos que comprenden un conjunto de mediciones o instrucciones, es decir, cuando se ha de comunicar más de una medición sencilla o una señal de disparo simple. Para la transmisión de los datos complejos es deseable a menudo comunicar las señales digitales codificadas.

Un enfoque que se ha considerado ampliamente para la comunicación del hoyo es usar una conexión de alambre directa entre la superficie y la(s) localización(ones) de fondo de pozo. La comunicación se puede hacer entonces a través de la señal eléctrica a través del alambre. Si bien se ha dedicado mucho esfuerzo a la comunicación "de cable", su alta tasa de telemetría intrínseca no siempre es necesaria y no se pueden cumplir siempre de manera factible los requerimientos de energía.

Los sistemas de comunicación inalámbricos se han desarrollado también para propósitos de los datos de comunicación entre una herramienta de fondo de pozo y la superficie del pozo. Estas técnicas incluyen, por ejemplo, los comandos de comunicación del fondo de pozo a través de (1) las ondas electromagnéticas; (2) los pulsos de presión o fluido; y (3) la comunicación acústica. Las fuentes sónicas convencionales y los sensores usados en las herramientas de fondo de pozo se describen en las patentes de Estados Unidos números 6,466,513, 5,852,587, 5,886,303, 5,796,677, 5,469,736, 6,084,826, 6,466,513, 7,339,494, y 7,460,435.

Es útil para los módems inalámbricos conocer los diversos datos con respecto a los otros módems inalámbricos de manera que tales módems inalámbricos pueden comunicarse de manera inalámbrica. Por ejemplo, el conocimiento del vecino más cercano en una sarta probadora de tuberías es útil para que sea de bajo consumo y encontrar la trayectoria más corta entre la superficie y las herramientas de fondo de pozo, con menos saltos. De hecho, la estabilización de la red es más rápida y más fácil. En el pasado, los módems inalámbricos se han programado o adaptado de otra manera para comunicarse con un módem inalámbrico vecino conocido antes de que tales módems inalámbricos se instalen en una sarta probadora de tuberías. Sin embargo, un problema potencialmente importante puede surgir cuando una red de módems inalámbricos se programa para comunicarse con un módem inalámbrico vecino conocido, y cuando los ingenieros de campo ensamblan la sarta de herramienta con la red de módems inalámbricos en un orden/arreglo inadecuado. En tal situación, se podría perder una señal de comunicación entre los saltos, evitando los datos y las señales de control de la transmisión entre la superficie y una localización en el fondo de pozo. Como tal, hay una necesidad de un método nuevo y mejorado para encontrar la identidad, posición u orden relativo de los módems inalámbricos dentro de una red de módems inalámbricos acoplados a un canal de comunicaciones tal como una sarta de prueba/perforación/tuberia. Con tal algoritmo de descubrimiento de red, un ingeniero de campo no tiene que depender de un orden perfecto de emplazamiento para cada módem inalámbrico de manera que los módems inalámbricos conocerán la identidad de sus vecinos más cercanos y garantizarán de ese modo una red confiable de comunicación.

En las industrias de red que operan por encima de la superficie de la tierra, se usan los algoritmos de inundación para descubrir los módems inalámbricos vecinos. Los algoritmos de inundación funcionan muy bien, sin embargo, se conoce que requieren muchos intercambios de mensajes lo que hace a los algoritmos de inundación poco prácticos en un entorno de fondo de pozo donde el consumo de energía es importante y las tasas de datos son mucho más lentas.

Se han propuesto los algoritmos para determinar una tasa de bits y/o una frecuencia para la comunicación acústica entre dos módems inalámbricos. Ver por ejemplo la WO 2010/069633.

Sin embargo, a pesar de los esfuerzos del arte anterior, existe una necesidad para un módem inalámbrico que puede determinar una trayectoria para la comunicación entre dos o más módems inalámbricos en un sistema de comunicación de red de manera que es adecuado para su uso en un entorno de fondo de pozo.

BREVE DESCRIPCIÓN En un aspecto, la presente descripción describe un módem inalámbrico para la comunicación en una red de módems inalámbricos a través de un canal de comunicaciones incluye un ensamble del transceptor, la electrónica del transceptor y una fuente de alimentación. La electrónica del transceptor incluye la electrónica del transmisor, la electrónica del receptor y al menos una unidad de procesamiento. La electrónica del transmisor provoca que el ensamble del transceptor envíe las señales inalámbricas tales como las señales acústicas al canal de comunicaciones. El canal de comunicaciones puede ser una sarta de perforación. La electrónica del receptor decodifíca las señales recibidas por el ensamble del transceptor. La al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para (1) permitir que la electrónica del transmisor transmita las señales inalámbricas al canal de comunicaciones a al menos dos módems inalámbricos en una primera dirección lejos del ensamble del transceptor, (2) recibir una señal desde al menos uno de los módems inalámbricos, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos, y (4) seleccionar uno de los módems inalámbricos para comunicarse basado en un registro de los parámetros de calidad con al menos un criterio predeterminado. La fuente de alimentación suministra energía al ensamble del transceptor y a la electrónica del transceptor.

Las señales inalámbricas enviadas al canal de comunicaciones pueden comprender una frecuencia de señal variable y una tasa de bits de señal variable que cooperan para definir un par de transmisión para las señales inalámbricas.

En otro aspecto, la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para (5) permitir además que la electrónica del transmisor y del receptor se comuniquen posteriormente con el módem inalámbrico seleccionado.

El módem inalámbrico seleccionado se puede caracterizar como al menos un módem de dos saltos, tales como un módem de tres saltos o un módem de cuatro saltos.

En aún un aspecto adicional, la al menos una unidad de procesamiento puede permitir que la electrónica del transmisor y la electrónica del receptor se comuniquen con el módem inalámbrico seleccionado en un par de transmisión basado en el parámetro de calidad asignado a la señal recibida desde el módem inalámbrico seleccionado.

En otro aspecto, uno de los módems inalámbricos puede ser un primer módem inalámbrico, y el otro de los módems inalámbricos puede ser un segundo módem inalámbrico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba la señal del primer módem inalámbrico en un primer intervalo de tiempo predeterminado y reciba la señal del segundo módem inalámbrico en un segundo intervalo de tiempo predeterminado de manera que las señales se reciban en diferentes momentos.

En aún otro aspecto, uno de los módems inalámbricos es un primer módem inalámbrico, y el otro de los módems inalámbricos es un segundo módem inalámbrico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba las señales del primer y segundo módems inalámbricos en intervalos de tiempo variable.

En otro aspecto, la presente descripción describe un método para determinar una trayectoria para comunicarse usando los módems inalámbricos en un entorno de fondo de pozo, que comprende las etapas de: acoplar una pluralidad de módems inalámbricos a un miembro alargado que se extiende desde dentro de un hoyo a una localización de superficie; y permitir que un primer módem inalámbrico transmita una serie de señales que tiene diferentes características de transmisión a al menos otros dos módems inalámbricos en una primera dirección del primer módem inalámbrico a través del miembro alargado, recibir una serie de señales desde otros módems inalámbricos en al menos una de las diferentes características de transmisión, asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos que tienen diferentes características de transmisión, y determinar cuál de los otros módems inalámbricos se comunica basado en un registro de los parámetros de calidad asignado a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos con al menos un criterio predeterminado. El miembro alargado puede ser una sarta de perforación, y las señales pueden ser señales acústicas.

En aún otro aspecto, la presente descripción describe un método para fabricar un módem inalámbrico, que comprende las etapas de: conectar un ensamble del transceptor a la electrónica del transceptor que tiene la electrónica del transmisor, la electrónica del receptor y al menos una unidad de procesamiento adecuado para provocar que el ensamble del transceptor transmita y reciba las señales inalámbricas; y almacenar un algoritmo de optimización de trayectoria en uno o más medios legibles por máquina no transitorios accesible por la al menos una unidad de procesamiento de la electrónica del transceptor con el algoritmo de optimización de trayectoria que tiene las instrucciones de que cuando se ejecutan por la al menos una unidad de procesamiento provoca que la al menos una unidad de procesamiento (1) permita que la electrónica del transmisor transmita una señal inalámbrica en un canal de comunicaciones a al menos dos módems en una primera dirección lejos del ensamble del transceptor, (2) recibir una señal desde al menos uno de los módems inalámbricos, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos, y (4) seleccionar uno de los módems inalámbricos para comunicarse basado en un registro de los parámetros de calidad con al menos un criterio predeterminado.

Esto junto con otros aspectos, características, y ventajas de la presente invención, junto con las diferentes características novedosas que caracterizan la invención, se señalan con particularidad en las reivindicaciones anexas a, y que forman una parte de esta descripción. Los aspectos y ventajas anteriores no son ni exhaustivos ni individual o conjuntamente críticos para el espíritu o la práctica de la invención. Otros aspectos, características, y ventajas de la invención serán evidentes fácilmente para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada en combinación con los dibujos acompañantes, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invención. En consecuencia, los dibujos y la descripción detallada son de naturaleza ilustrativa y no restrictiva.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS Las implementaciones de la invención se pueden entender mejor cuando se tiene en cuenta la siguiente descripción detallada de las mismas. Tal descripción hace referencia a las ilustraciones pictóricas, esquemas, gráficos, dibujos, y apéndices adjuntos. En los dibujos: La Figura 1 muestra una vista esquemática de un sistema de telemetría inalámbrico para su uso con la presente invención; La Figura 2 es un diagrama en bloques parcial de un módem inalámbrico ejemplar construido de acuerdo con la presente invención; Las Figuras 3a y 3b son diagramas de flujo lógicos de un método para descubrir una red de módems inalámbricos en un entorno de fondo de pozo de acuerdo con un aspecto de la presente invención; Las Figuras 4a y 4b son diagramas de flujo lógicos de un método alternativo para descubrir una red de módems inalámbricos en un entorno de fondo de pozo de acuerdo con otro aspecto de la presente invención; Las Figuras 5a y 5b son diagramas de tiempo de las versiones de la interacción de varios módems inalámbricos de acuerdo con los métodos representados en las Figuras 4a y 4b; La Figura 6 es un diagrama de flujo lógico de un método para determinar una trayectoria de comunicación para los módems inalámbricos que se comunican en un entorno de fondo de pozo de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 7 es una tabla de trazas-rutas que muestra la secuencia de comunicación entre los módems inalámbricos en el entorno de fondo de pozo de acuerdo con el método mostrado en la Figura 6; La Figura 8 es una tabla que muestra los resultados de las señales recibidas usando el método mostrado en la Figura 6; La Figura 9 es un diagrama de flujo lógico de un método alternativo para determinar una trayectoria de comunicación para los módems inalámbricos que se comunican en un entorno de fondo de pozo de acuerdo con otro aspecto de la presente invención; La Figura 10 es un diagrama de flujo lógico de otro método alternativo para determinar una trayectoria de comunicación para los módems inalámbricos que se comunican en un entorno de fondo de pozo de acuerdo con otro aspecto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Se describen numerosas aplicaciones de la presente invención, y en la siguiente descripción, se exponen numerosos detalles específicos. Sin embargo, se entiende que las implementaciones de la invención se pueden poner en práctica sin estos detalles específicos. Además, mientras se describe particularmente con referencia a los datos de transmisión entre un fondo de pozo de localización y la superficie durante las instalaciones de prueba, no se limitan tanto los aspectos de la invención. Por ejemplo, algunas implementaciones de la invención son aplicables para la transmisión de los datos desde la superficie durante la perforación, particularmente la perforación durante las mediciones (MWD). Adicionalmente, algunos aspectos de la invención son aplicables a lo largo de la vida de un hoyo que incluye, pero sin limitarse a, durante la perforación, registro, pruebas de tuberías de perforación, fracturación, simulación, finalización, cementación, y producción.

Particularmente, sin embargo, la presente invención es aplicable a las instalaciones de prueba tales como las que se usan en los pozos de petróleo y gas o los similares. La Figura 1 muestra una vista esquemática de tal instalación. Una vez que se ha perforado el pozo, el aparato de perforación se retira del pozo y se pueden llevar a cabo las pruebas para determinar las propiedades de la formación a través de la cual se ha perforado el pozo. En el ejemplo de la Figura 1, el pozo 10 se ha perforado, y revestido con una cubierta de acero 12 (agujero laminado) de manera convencional, aunque se pueden usar los sistemas similares en los entornos no revestidos (agujero abierto). A fin de probar las formaciones, es necesario colocar el aparato de prueba en el pozo cerca de las regiones que se ponen a prueba, para ser capaces de aislar las secciones o los intervalos del pozo, y transportar los fluidos desde las regiones de interés a la superficie. Esto se hace comúnmente usando unos medios elásticos 13, tal como una tubería de perforación 14, tal como una tubería de perforación tubular articulada, la cual se extiende del equipo de cabezal del pozo 16 en la superficie (o el fondo del mar en entornos submarinos) hacia abajo dentro del pozo 10 a una zona de interés. Aunque los medios elásticos 13 se describirán en la presente con respecto a la tubería de perforación 14, se debe entender que los medios elásticos 13 pueden tomar otras formas de acuerdo con la presente invención, tales como tubería de producción, una sarta de perforación, un revestimiento tubular, o los similares. El equipo de cabezal del pozo 16 puede incluir los preventores de reventones y las conexiones para la comunicación de fluidos, energía y datos.

Un obturador 18 se posiciona en la tubería de perforación 14 y se puede accionar para sellar el hoyo alrededor de la tubería de perforación 14 en la región de interés. Se conectan varias piezas del equipo de fondo de pozo 20 para hacer las pruebas y los similares a la tubería de perforación 14, ya sea por encima o por debajo del obturador 18, tales como un muestreador 22, o una válvula de pruebas 24. El equipo de fondo de pozo 20 se puede denominar también en la presente como una "herramienta de fondo de pozo". Otros ejemplos de equipo de fondo de pozo 20 pueden incluir: Obturadores adicionales Válvulas de circulación Estranguladores de fondo de pozo Cabezales de disparo Tubos de accionamiento del detonador de TCP (perforador transportado por tuberías) Indicadores de presión Contadores de flujo de fondo de pozo Analizadores de fluido de fondo de pozo Etc.

Como se muestra en la Figura 1 , el muestreador 22 y la válvula de pruebas 24 se localizan por encima del obturador 18. A fin de soportar la transmisión de la señal a lo largo de la tubería de perforación 14 entre la localización de fondo de pozo y la superficie, se puede posicionar una serie de módems inalámbricos 25Mj-2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+|, etc. a lo largo de la tubería de perforación 14 y montar en la tubería de perforación 14 a través de cualquier tecnología adecuada, tales como portadores de indicadores 28a, 28b, 28c, 28d, etc. para formar un sistema de telemetría 26. Se muestra el equipo de fondo de pozo 20 que se conecta al módem inalámbrico 25Mi+ i posicionado entre el muestreador 22 y la válvula de pruebas 24. Los módems inalámbricos 25M¡.2, 25M¡.|, 25M, 25M¡+i pueden ser de varios tipos y se pueden comunicar uno con respecto al otro a través de al menos un canal de comunicaciones 29 que usa uno o más de varios protocolos. Por ejemplo, los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+ i pueden ser módems acústicos, es decir, dispositivos electromecánicos adaptados para convertir un tipo de energía o atributo físico a otro, y pueden transmitir y recibir también, permitiendo de ese modo que las señales eléctricas recibidas del equipo de fondo de pozo 20 se conviertan en las señales acústicas para la transmisión a la superficie, o para la transmisión a otras localizaciones de la tubería de perforación 14. En este ejemplo, el canal de comunicaciones 29 se forma por los medios elásticos 13 y/o la tubería de perforación 14 aunque se debe entender que el canal de comunicaciones 29 puede tomar otras formas. Adicionalmente, el módem inalámbrico 25M¡+| puede operar para convertir las señales de control de la herramienta acústica de la superficie en las señales eléctricas para la operación del equipo de fondo de pozo 20. El término "datos", como se usa en la presente, se supone que abarca las señales de control, el estado de la herramienta, y cualquier variación de los mismos ya sean transmitidos a través de las señales digital o analógica. Se debe notar que en lugar de la tubería de perforación 14, se puede(n) usar otro(s) miembro(s) tubular(es) adecuado(s) (por ejemplo, los medios elásticos 13) como el canal de comunicaciones 29, tales como la tubería de producción, y/o la cubierta para transmitir las señales acústicas.

Con referencia a la Figura 2, los módems inalámbricos 25M¡.2, 25M¡.!, 25M, 25M¡+i incluyen la electrónica del transceptor 30 que incluye la electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34. Los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.i, 25M, y 25M¡+| incluyen además uno o más ensambles transceptores inalámbricos 37 (dos se muestran a modo de ejemplo). La electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34 se pueden localizar también en una carcasa 36 y la alimentación se proporciona por medio de una o más baterías, tal como una batería de litio 38. Se pueden usar también otros tipos de una o más fuentes de alimentación. Los módems inalámbricos 25Mi-2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+i son de construcción y función similares excepto como se describen a continuación. Para propósitos de brevedad, se describirá a continuación la construcción de uno de los módems inalámbricos 25?;+?.

La electrónica del transmisor 32 se coloca para recibir inicialmente una señal de salida eléctrica desde un sensor 42, por ejemplo del equipo de fondo de pozo 20 proporcionado desde una interfaz eléctrica o electro/mecánica. Tales señales son señales típicamente digitales las cuales se pueden proporcionar a una o más unidades de procesamiento 44 la cual modula la señal en uno de un número de maneras conocidas tales como FM, PSK, QPSK, QAM, y los similares. La señal modulada resultante se amplifica o bien por un amplificador lineal o no lineal 46 y se transmite al uno o más ensambles transceptores inalámbricos 37 a fin de generar una señal inalámbrica, por ejemplo, acústica en el material de la tubería de perforación 14. El ensamble transceptor inalámbrico 37 se describirá en la presente a modo de ejemplo como un tipo acústico del ensamble de transceptor que convierte las señales eléctricas a las señales acústicas y viceversa. Sin embargo, se debe entender que el ensamble transceptor inalámbrico 37 se puede realizar en otras formas que incluyen un ensamble de transceptor electromagnético, o un ensamble de transceptor tipo de presión usando tecnologías tales como telemetría de pulso de lodo, telemetría de pulso de presión o los similares.

La señal acústica que pasa a lo largo de la tubería de perforación 14 como una onda longitudinal y/o de flexión comprende una señal portadora la cual incluye opcionalmente una modulación aplicada de los datos recibidos desde los sensores 42. La señal acústica tiene típicamente, pero sin limitarse a, una frecuencia en el intervalo de 1 -10 kHz, preferentemente en el intervalo de 2-5 kHz, y se configura para pasar los datos a una tasa de, pero sin limitarse a, aproximadamente 1 bps hasta aproximadamente 200 bps, preferentemente desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 100 bps, y más preferentemente aproximadamente 50 bps. La tasa de datos es dependiente de las condiciones tales como el nivel de ruido, la frecuencia portadora, y la distancia entre los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.i, 25M, 25?;+?. Una modalidad preferida de la presente invención está dirigida a una combinación de un sistema de telemetría acústica de saltos cortos para los datos de transmisión entre un concentrador localizado por encima del obturador principal 18 y una pluralidad de equipo de fondo de pozo tales como las válvulas inferior y/o superior de dicho obturador 18. Los módems inalámbricos 25M¡_2, 25Mj.i, 25M, 25Mi+i se pueden configurar como repetidores. Después los datos y/o las señales de control se pueden transmitir desde el concentrador hasta un módulo de superficie ya sea a través de una pluralidad de repetidores como las señales acústicas o mediante la conversión en señales electromagnéticas y que se transmiten directamente a la parte superior. La combinación de un acústico de saltos cortos con una pluralidad de repetidores y/o el uso de las ondas electromagnéticas permiten una tasa de datos mejorada por encima de los sistemas existentes. El sistema de telemetría 26 se puede diseñar para transmitir los datos hasta 200 bps. Existen otras ventajas del sistema actual.

La electrónica del receptor 34 se coloca para recibir la señal acústica que pasa a lo largo de la tubería de perforación 14 producida por la electrónica del transmisor 32 de otro módem. La electrónica del receptor 34 es capaz de convertir la señal acústica en una señal eléctrica. En una modalidad preferida, la señal acústica que pasa a lo largo de la tubería de perforación 14 excita el ensamble del transceptor 37 a fin de generar una señal de salida eléctrica (voltaje); sin embargo, se contempla que la señal acústica puede excitar un acelerómetro 50 o un ensamble de transceptor adicional 37 a fin de generar una señal de salida eléctrica (voltaje). Esta señal es básicamente una señal analógica que porta la información digital. La señal analógica se aplica a un acondicionador de señal 52, que opera para filtrar/condicionar la señal analógica que se digitaliza por un convertidor A/D (analógico a digital) 54. El convertidor A/D 54 proporciona una señal digitalizada la cual se puede aplicar a una unidad de procesamiento 56. La unidad de procesamiento 56 se adapta preferentemente para demodular la señal digital a fin de recuperar los datos proporcionados por el sensor 42 conectado a otro módem, o proporcionado por la superficie. El tipo de procesamiento de señal depende de la modulación aplicada (es decir FM, PSK, QPSK, QAM, y los similares).

El módem inalámbrico 25M¡+i puede operar por lo tanto para transmitir las señales de datos acústicas desde el uno o más sensores 42 en el equipo de fondo de pozo 20 a lo largo de la tubería de perforación 14. En este caso, las señales eléctricas del equipo de fondo de pozo 20 se aplican a la electrónica del transmisor 32 (descrita anteriormente) la cual opera para generar la señal acústica. El módem inalámbrico 25M¡+i puede operar además para recibir las señales de control acústicas que se aplican al equipo de fondo de pozo 20. En este caso, las señales acústicas se demodulan por la electrónica del receptor 34 (descrita anteriormente), la cual opera para generar la señal de control eléctrica que se puede aplicar al equipo de fondo de pozo 20.

A fin de soportar la transmisión de la señal acústica a lo largo de la tubería de perforación 14 se pueden configurar uno o más de los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡_i , 25M, 25Mj+i como un repetidor y posicionar a lo largo de la tubería de perforación 14. En el ejemplo descrito en la presente, los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.|, y 25M se configuran como repetidores y pueden operar para recibir una señal acústica generada en la tubería de perforación 14 por un módem inalámbrico anterior 25 y amplificar y retransmitir la señal para la propagación adicional a lo largo de la tubería de perforación 14. El número y la separación de los módems repetidores 25M¡.2, 25M¡.i, y 25M, dependerán de la instalación particular seleccionada, por ejemplo o la distancia que la señal debe viajar. Una separación típica entre los módems 25M¡-2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+i es de alrededor de 1 ,000 pies, pero puede ser mucho más o mucho menos a fin de acomodar todas las posibles configuraciones de la herramienta probadora. Cuando actúa como un repetidor, la señal acústica se recibe y se procesa por la electrónica del receptor 34 y la señal de salida se proporciona a la unidad de procesamiento 56 de la electrónica del transmisor 32 y se usa para accionar el ensamble del transceptor 37 de la manera descrita anteriormente. Por lo tanto se puede pasar una señal acústica entre la superficie y la localización de fondo de pozo en una serie de saltos cortos.

El papel de un módem repetidor, por ejemplo, 25M¡-2, 25M¡.i, y 25M, es detectar una señal de entrada, para decodificarla, para interpretarla y para transmitirla posteriormente si es necesario. En algunas implementaciones, los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.|, y 25M, no decodifican la señal sino que simplemente amplifican la señal (y el ruido). En este caso los módems inalámbricos 25M¡-2, 25Mi.l 5 y 25M están actuando como un simple amplificador de señal. Sin embargo, esta no es la implementación preferida seleccionada para los sistemas de telemetría inalámbricos de la presente invención.

Los módems inalámbricos 25Mj_2, 25M¡_i, y 25M se posicionan a lo largo de la sarta de tubos/tuberías 14. Los módems inalámbricos 25M¡_2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+i se escucharán ya sea de forma continua durante cualquier señal entrante o pueden escucharse de vez en cuando.

Las señales inalámbricas acústicas, que transmiten los comandos o mensajes, se propagan en el medio de transmisión (tubería de perforación 14) de una manera omnidireccional, es decir, arriba y abajo. No es necesario para el módem inalámbrico 25 ¡+i conocer si la señal acústica proviene de otro módem inalámbrico 25M¡-2, 25M¡.i, y/o 25M, por encima o por debajo. La dirección del mensaje se incorpora preferentemente en el propio mensaje. Cada mensaje contiene varias direcciones de red: la dirección de la electrónica del transmisor 32 (último y/o primer transmisor) y la dirección del módem de destino, por ejemplo, el módem inalámbrico 25M¡+| . Basado en las direcciones incorporadas en los mensajes, los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡_i, y 25M configurados como repetidores interpretarán el mensaje y construirán un nuevo mensaje con información actualizada con respecto a la electrónica del transmisor 32 y las direcciones de destino. Los mensajes que se envían desde la superficie se transmitirán usualmente desde el módem inalámbrico 25M¡-2 al módem inalámbrico 25 ¡_i al módem inalámbrico 25M, al módem inalámbrico 25M¡+| y se modificarán ligeramente a lo largo de la trayectoria para incluir las nuevas direcciones de red.

Con referencia de nuevo a la Figura 1 , el módem inalámbrico 25M¡_2 se proporciona como parte del equipo de cabezal del pozo 1 6 el cual proporciona una conexión entre la tubería de perforación 14 y una conexión de cable de datos o inalámbrica 62 para un sistema de control 64 que puede recibir los datos del equipo de fondo de pozo 20 y proporcionar las señales de control para su funcionamiento.

En la modalidad de la Figura 1 , el sistema de telemetría 26 se usa para proporcionar la comunicación entre la superficie y la localización de fondo de pozo. En otra modalidad, se puede usar la telemetría acústica para la comunicación entre las herramientas en las pruebas de múltiples zonas. En este caso, se aislan dos o más zonas del pozo por medio de uno o más obturadores 1 8. El equipo de fondo de pozo de prueba 20 se localiza en cada zona aislada y los módems correspondientes, tales como el módem inalámbrico 25M¡+| se proporcionan en cada caso de zona. El funcionamiento de los módems inalámbricos 25M¡-2, 25??, 25M, y 25 ¡+| permite que el equipo de fondo de pozo 20 en cada zona se comunique una con respecto a la otra así como también con el equipo de fondo de pozo 20 en otras zonas así como que permite la comunicación desde la superficie con las señales de control y de datos de la manera descrita anteriormente.

Las referencias en la descripción a "unas modalidades, "una modalidad", "una modalidad ilustrativa", etc., indican que las modalidades que se describe puede incluir una característica, estructura, o aspecto particular, pero cada modalidad puede no necesariamente incluir la característica, estructura, o aspecto particular. Además, tales expresiones no se refieren necesariamente a la misma modalidad. Adicionalmente, cuando una característica, estructura, o aspecto particular se describe con relación a una modalidad, se presenta dentro del conocimiento de un experto en la materia para afectar tal característica, estructura, o aspecto futuro particular con relación a otras modalidades descritas explícitamente o no.

Las modalidades de la invención con respecto a las unidades de procesamiento 44 y 56, y el sistema de control 64 se pueden realizar utilizando las instrucciones ejecutables por una máquina, proporcionadas o almacenadas en uno o más medios legibles por máquina. Un medio legible por una máquina incluye cualquier mecanismo que proporciona, es decir, almacena y/o transmite, información accesible por las unidades de procesamiento 44 y 56 u otra máquina, tal como el sistema de control 64. Las unidades de procesamiento 44 y 56 y el sistema de control 64 incluyen uno o más dispositivo de computadora, red, herramienta de fabricación, o los similares o cualquier dispositivo con un conjunto de uno o más procesadores, etc., o múltiples dispositivos que tienen uno o más procesadores que trabajan juntos, etc. En una modalidad ilustrativa, un medio legible por una máquina incluye medios volátiles y/o no volátiles por ejemplo memoria de sólo lectura, memoria de acceso aleatorio, medios de almacenamiento de disco magnético, medios de almacenamiento óptico, dispositivos de memoria flash o los similares. En una modalidad, las unidades de procesamiento 44 y 56 se pueden implementar como un único procesador, tales como un microcontrolador, procesador de señal digital, unidad de procesamiento central o los similares.

Tales instrucciones ejecutables por una máquina se utilizan para provocar un procesador de propósito general o especial, múltiples procesadores, o los similares para llevar a cabo los métodos o procesos de las modalidades de la invención.

Los módems inalámbricos 25 se pueden programar con un algoritmo de descubrimiento de red y/o un algoritmo de optimización de trayectoria almacenados por uno o más medios legibles por máquina que cuando se ejecutan por las unidades de procesamiento 44 y/o 56 provocan que uno de los módems inalámbricos 25 descubra la identidad, la posición, y/o el orden relativo de los otros módems inalámbricos 25 que son capaces de comunicarse uno con respecto al otro a través del canal de comunicaciones 29 con el algoritmo de descubrimiento de red, y/o seleccionar los módems inalámbricos particulares 25 para comunicarse con el uso del algoritmo de optimización de trayectoria. El algoritmo de descubrimiento de red y/o el algoritmo de optimización de trayectoria se pueden almacenar como uno o más archivos, una o más secciones de instrucciones, en una o más bases de datos como registros separados o en el mismo, o en cualquier otra forma adecuada accesible por la(s) unidad(es) de procesamiento(s) 44 y/o 56.

ALGORITMO DE DESCUBRIMIENTO DE RED Generalmente, la unidad de procesamiento 44 y/o la unidad de procesamiento 56 de los módems inalámbricos 25 ejecutan las instrucciones del algoritmo de descubrimiento de red para (1) permitir que la electrónica del transmisor 32 transmita una señal de identificación al canal de comunicaciones 29, (2) recibir los datos desde al menos uno de otro módem inalámbrico 25 por la electrónica del receptor 34 indicativa de (a) un identifícador único que identifica al menos uno de otro módem inalámbrico 25, y (b) al menos una medición de sensor local relacionada con la profundidad o altura del al menos uno de otro módem inalámbrico 25 relativo a la superficie de la tierra, y (3) determinar la posición, y/o el orden relativo de al menos uno o más otros módems inalámbricos 25 usando los datos indicativos de la medición de sensor local. Más particularmente, las Figuras 3a, 3b, 4a, y 4b ilustran dos versiones diferentes del algoritmo de descubrimiento de red para permitir que ciertos de los módems 25 descubran la identidad, la posición, y/o el orden relativo de los módems 25 dentro de la red del sistema de telemetría 26.

Los datos indicativos de al menos una medición de sensor local se pueden proporcionar en una variedad de formas, tales como información de la medición de sensor local, por ejemplo, 50 grados centígrados, la información usada para buscar la medición de sensor local desde una tabla o base de datos, o la manera en que los módems inalámbricos 25 comunican, tales como un protocolo en particular o la frecuencia o el uso de un intervalo de tiempo particular como se describe a continuación con respecto a las Figuras 4a y 4b.

Con referencia ahora a las Figuras 3a y 3b, tales Figuras cooperan para ilustrar la lógica de una versión del algoritmo de descubrimiento de red que opera dentro de un módem inalámbrico 25. La Figura 3a ilustra una porción del algoritmo de descubrimiento de red que trata de descubrir la identidad (por ejemplo, una red o dirección IP), la posición (por ejemplo, 1000 pies por debajo de la superficie de la tierra), y/o el orden relativo (por ejemplo, 2000 pies por debajo del módem inalámbrico 25 que transmite la señal de identificación) de los otros módems 25. La Figura 3b ilustra una porción del algoritmo de descubrimiento de red donde uno de los otros módems 25 está respondiendo a una petición (descrita en la presente como una señal de identificación) del otro módem 25.

Como se muestra en la Figura 3a, el algoritmo de descubrimiento de red comienza como se indica por un bloque 100, y se ramifica hacia un bloque 102 donde el algoritmo de descubrimiento de red determina si este módem particular 25 conoce la información tales como identidad, posición, y/o el orden relativo de los otros módems 25 dentro de la red. Los otros módems 25 dentro de la red se pueden denominar como "vecinos". Si el módem inalámbrico 25 ya conoce la identidad, la posición, y/o el orden relativo de los otros módems 25, entonces el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia un bloque 104 ya sea de este modo que termina el algoritmo de descubrimiento de red o que se ramifica a la porción del algoritmo de descubrimiento de red representado en la Figura 3b es decir que monitorea la electrónica del receptor 34. Si no, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia un bloque 106 en donde el algoritmo de descubrimiento de red provoca que la unidad de procesamiento 44 y/o 56 transmita la señal de identificación al canal de comunicaciones 29. La señal de identificación incluye al menos una dirección de red u otro tipo de información de identificación que identifica el módem particular 25 que transmite la señal de identificación de manera que los otros módems 25 pueden responder al módem correcto 25. La señal de identificación puede incluir información adicional tal como una o más de la medición del sensor local proporcionado por o sensado por el sensor 42, por ejemplo. Una vez que la señal de identificación se ha transmitido al canal de comunicaciones 29, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 108 donde el algoritmo de descubrimiento de red monitorea la electrónica del receptor 34 para determinar si se ha recibido alguna respuesta desde los otros módems inalámbricos 25 dentro de la red. Si no se ha recibido respuesta (o se han recibido todas las respuestas), entonces el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 109 donde el algoritmo de descubrimiento de red determina si tratar de localizar cualquier información adicional con respecto a los otros módems 25. Si el algoritmo de descubrimiento de red determina enviar otra señal de identificación, entonces el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia el bloque 100, y si no, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia un bloque 110 ya sea de este modo que termina el algoritmo de descubrimiento de red o que se ramifica a la porción del algoritmo de descubrimiento de red representado en la Figura 3b es decir que monitorea la electrónica del receptor 34. El algoritmo de descubrimiento de red puede determinar si continuar solicitando la información adicional desde los otros módems 25 usando cualquier forma adecuada, tales como un número fijo de peticiones, número dinámico de peticiones, o los similares.

Si el algoritmo de descubrimiento de red determina que se ha recibido alguna respuesta en la etapa 108, entonces tal algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 1 12 donde el algoritmo de descubrimiento de red compara su propia medición del sensor local con los datos indicativos de una medición recibida desde el otro de los módems inalámbricos 25, y entonces el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 1 14 donde se determina la identificación, la posición y/o el orden relativo de los módems inalámbricos 25 que han respondido. El algoritmo de descubrimiento de red puede determinar la identificación, la posición, y/o el orden relativo en cualquier forma adecuada, sin embargo, se contempla específicamente que las mediciones de los sensores locales tomadas por los módems inalámbricos particulares 25 se correlacionan con la profundidad de los módems inalámbricos particulares 25. Esta correlación se describirá en más detalle a continuación.

Cuando un módem inalámbrico en particular 25 difunde la señal de identificación como se describió anteriormente en la etapa 106, se puede recibir tal señal de identificación y decodificar por los otros módems inalámbricos 25 dentro de la red. Como se muestra en la Figura 3b, el algoritmo de descubrimiento de red ejecutado por los módems inalámbricos 25 provoca que los módems inalámbricos 25 monitoreen la electrónica del receptor 34 y esperen para recibir una señal de identificación desde el otro de los módems inalámbricos 25, como se indica por la etapa 120. Una vez que el algoritmo de descubrimiento de red recibe la señal de identificación que utiliza la electrónica del receptor 34, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 122 donde el algoritmo de descubrimiento de red permite que la unidad de procesamiento 44 y/o 56 cree una respuesta que incluye su medición del sensor local relacionada con su profundidad dentro del hoyo o la altura por encima del hoyo. El algoritmo de descubrimiento de red entonces se ramifica hacia una etapa 124 donde el algoritmo de descubrimiento de red provoca que la unidad de procesamiento 44 y/o 56 permita que la electrónica del transmisor 32 transmita la respuesta, preferentemente en un intervalo de tiempo aleatorio.

El módem inalámbrico particular 25 que transmite la señal de identificación en la etapa 106, después recibe la respuesta y procesa tal respuesta como se describió anteriormente con respecto a las etapas 108, 1 12, y 1 14 para determinar la información con respecto a sus vecinos. Después el módem inalámbrico 25 transmite su respuesta en un intervalo de tiempo aleatorio, por ejemplo, como se indica por la etapa 124, tal algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 126 donde el algoritmo de descubrimiento de red espera para recibir un mensaje de identificación adicional.

Con referencia a las Figuras 4a y 4b, mostrada en la misma es otra versión del algoritmo de descubrimiento de red en el que la Figura 4a muestra el algoritmo de descubrimiento de red desde el punto de vista del módem inalámbrico 25 que trata de descubrir la identidad, la posición y/o el orden relativo de los otros módems inalámbricos 25 dentro de la red, mientras que la Figura 4b ilustra el algoritmo de descubrimiento de red desde el punto de vista de los otros módems inalámbricos 25 que se descubren.

Como se muestra en la Figura 4a, el algoritmo de descubrimiento de red se inicia como se indica por una etapa 130, y entonces se ramifica hacia una etapa 132 la cual es similar a la etapa 102 descrita anteriormente, donde el módem inalámbrico particular 25 determina si conoce la identidad, la posición, y/o el orden relativo de los otros módems inalámbricos 25 dentro de la red. Si es así, entonces el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 134, y si no, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia la etapa 136 donde tal algoritmo de descubrimiento de red permite que la electrónica del transmisor 32 transmita la señal de identificación al canal de comunicaciones 29 con la señal de identificación que incluye una identificación, tales como la dirección de red, del módem inalámbrico 25, y la medición del sensor local de los módems inalámbricos 25 derivada mediante la utilización del sensor 42, por ejemplo. El algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 138 la cual es similar a la etapa 108 descrita anteriormente. En la etapa 138, el algoritmo de descubrimiento de red monitorea la electrónica del receptor 34 para ver si se ha(n) recibido alguna(s) respuesta(s), y si es así, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 140 para determinar en qué intervalo de tiempo se transmitió la respuesta. El algoritmo de descubrimiento de red entonces se ramifica hacia una etapa 142 y determina la posición, y/o el orden relativo del módem inalámbrico 25 basado en el intervalo de tiempo, por ejemplo, en el que se recibió la respuesta. Si no se recibieron otras respuestas en la etapa 138, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 144 para ver si debe transmitir su señal de identificación de nuevo y si es así se ramifica hacia el bloque 130, y si no, se ramifica hacia el bloque 146.

Con referencia ahora a la Figura 4b, mostrada en la misma es una porción del algoritmo de descubrimiento de red que se puede ejecutar por la unidad de procesamiento 44 y/o 56 de los módems inalámbricos 25 y funciones para proporcionar las respuestas a la señal de identificación transmitidas por el módem inalámbrico particular 25 que trata de descubrir la identidad, la posición y/o el orden relativo de los otros módems inalámbricos 25 dentro de la red. Como se muestra en la Figura 4b, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 150 donde la electrónica del receptor 34 espera para recibir una señal de identificación que contiene una medición del sensor local de otro módem inalámbrico 25. Si es así, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 152 y compara su propia medición del sensor local con la medición de sensor local que se recibió. Una vez que se completa la comparación, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 154 donde se determina si crear una respuesta usando cualquier lógica adecuada, tales como la distancia desde el módem inalámbrico 25 que transmite el mensaje de identificación. Por ejemplo, los módems inalámbricos 25 se podrían programar para esperar solamente dos intervalos de tiempo (debido a las limitaciones del tiempo total). En este caso, si un módem inalámbrico en particular 25 estuvo a más de dos saltos lejos del módem inalámbrico 25 que transmite la señal de identificación, entonces el módem inalámbrico particular 25 no crearía una respuesta. Si el algoritmo de descubrimiento de red decide o determina crear una respuesta, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia una etapa 156 donde se permite que la electrónica del transmisor 32 responda usando los datos indicativos de la medición de sensor local. Por ejemplo, la respuesta se puede transmitir en un intervalo de tiempo preciso de acuerdo con la comparación de la medición, o usando otro tipo de esquema de comunicación predefinido, tales como un protocolo particular predeterminado o la frecuencia. Después de eso, el algoritmo de descubrimiento de red se ramifica hacia la etapa 150 para esperar a recibir otra señal de identificación.

La Figura 5a es un diagrama de tiempo 160 de una versión del algoritmo de descubrimiento de red ilustrado en las Figuras 4a y 4b. Particularmente, la Figura 5a representa el momento de la interacción de cinco módems inalámbricos 25 que se comunican en el canal de comunicaciones 29. En el ejemplo representado en la Figura 5, el módem inalámbrico 25M (se muestra como M¡) transmite la señal de identificación como se muestra por el número de referencia 162 y se describe en la etapa 136 de la Figura 4a. La señal de identificación se recibe por los módems inalámbricos 25 ¡.2, 25M¡.i , 25 ¡+i y 25M¡+2. Como se muestra en la Figura 5, los módems inalámbricos 25M¡-2, 25M¡.i, 25M¡+i y 25M¡+2 reciben la señal de identificación, comparan la medición de sensor local dentro de la señal de identificación con su propia medición del sensor local y responden a la señal de identificación basado en los intervalos de tiempo predeterminados, por ejemplo. En el ejemplo representado en la Figura 5, los módems inalámbricos 25M¡+| y 25M¡+2 que tienen una profundidad mayor que el módem inalámbrico 25M responden en intervalos de tiempo de números impares T¡ y T3 basado en su posición relativa con respecto al módem inalámbrico 25M. Similarmente, los módems inalámbricos 25M¡.2, 25M¡.i que tienen una profundidad menor que la profundidad del módem inalámbrico 25M responden en intervalos de tiempo iguales T2 y T4 basado en su posición relativa con respecto al módem inalámbrico 25M. El módem inalámbrico 25M¡+i responde en un primer intervalo de tiempo T\, el módem inalámbrico 25M¡.i responde en un segundo intervalo de tiempo T2, el módem inalámbrico 25M¡+2 responde en un tercer intervalo de tiempo T3, y el módem inalámbrico 25M¡-2 responde en un cuarto intervalo de tiempo T4. El módem inalámbrico 25M recibe y almacena las respuestas que incluyen la información de identificación de los otros módems inalámbricos 25M¡.2, 25Mj.|, 25M¡+i y 25M¡+2 dentro de la red junto con su posición y/o el orden relativo, y entonces transmite directamente al módem inalámbrico 25M¡+2 (como se indica por el número de referencia 164) que utiliza la información de identificación recibida en la respuesta del módem inalámbrico 25M¡+2.

En este ejemplo, los módems inalámbricos 25 ¡-2, 25M¡.i, 25M, 25M¡+i y 25M¡+2 se pueden colocar a lo largo de la tubería de perforación 14 separada con una separación de 1000 m. La medición de sensor local puede ser la temperatura o la presión ya que se conoce que la relación entre la profundidad y la presión, por ejemplo, es: P¡ = Pmud ' g (!¡ (1 ) donde pi0<j0 es la densidad del lodo en el anular, g es la aceleración de la gravedad y d¡ es la distancia medida desde la superficie. Se puede suponer que la temperatura en la superficie es de 25 °C y el gradiente de la temperatura en la tubería es de 25° C/Km Por ejemplo, suponiendo que pi0(j0 = 1.5 - pagua y g - 10 ms~2 Si cada módem inalámbrico 25 intercambia su medición del sensor local con sus vecinos, la posición de los otros módems 25, y/o el orden relativo de los módems inalámbricos 25 se pueden determinar usando una correlación similar a la que se muestra anteriormente. El término medición del sensor local, como se usa en la presente, se refiere a una medición de una condición ambiental asociada con un módem inalámbrico en particular 25 que es lo suficientemente precisa para distinguir la medición del módem inalámbrico particular a partir de las mediciones de los otros módems inalámbricos 25. El sensor 42 puede ser parte del equipo de fondo de pozo 20 o parte del módem inalámbrico 25. Las mediciones de los sensores locales se pueden tomar en un hoyo o en cualquiera de las otras localizaciones adecuadas asociadas con los módems inalámbricos 25. Ejemplos de mediciones del sensor locales incluyen una medición de temperatura, una medición de presión, una medición aceleración de la gravedad, una medición del campo magnético, una medición del ángulo de inclinación y combinaciones de las mismas.

Con referencia ahora a la Figura 5b, mostrada en la misma es una versión alternativa de la interacción de varios módems inalámbricos 25M¡, 25Mi+) 25M¡+2, 25M¡+3 de acuerdo con los métodos representados en las Figuras 4a y 4b. En esta versión, en la etapa 154 (representada en la Figura 4b) los módems inalámbricos 25 determinan si crear una respuesta como sigue. En la etapa 152, los módems inalámbricos 25 que reciben una señal de identificación y la comparan con su propia medición del sensor local con la medición de sensor local en la señal de identificación. Después, en la etapa 154, los módems inalámbricos 25 crean una respuesta si (1) tales módems inalámbricos 25 están a una profundidad más profunda que el módem inalámbrico que transmite la señal de identificación, y (2) están dentro de los dos saltos del módem inalámbrico 25 que transmite la señal de identificación. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 5b, el módem inalámbrico 25M¡, difunde una señal de identificación que incluye su medición del sensor local como se indica por la etapa 200, y los módems inalámbricos 25M¡+| y 25M¡+2 crean la respuesta como se indica por las etapas 202 y 204 mientras que el módem inalámbrico 25M¡+3 no lo hace. El descubrimiento se continúa como se indica por la etapa 205 por el siguiente módem inalámbrico más profundo 25M¡+i que transmite una señal de identificación como se indica por la etapa 206 y los módems inalámbricos 25M¡+2 y 25M¡+3 que crean una respuesta como se indica por las etapas 208 y 210. Este proceso se repite como se indica por la etapa 212 hasta que el módem inalámbrico más profundo 25M¡+3 transmite una señal de identificación, pero no se recibe una respuesta. En este punto, todos los módems inalámbricos 25 conocen la identificación, la posición y/o el orden de los dos o más de los módems inalámbricos 25 para comunicarse con.

ALGORITMO DE OPTIMIZACIÓN DE TRAYECTORIA Volviendo ahora a un aspecto diferente de la presente descripción, se describe un algoritmo de optimización de trayectoria (o método) y un módem inalámbrico adaptado para implementar dicho algoritmo. Una vez que se han descubierto los módems inalámbricos 25 en un entorno de fondo de pozo, por ejemplo usando los métodos descritos anteriormente, u otros métodos de descubrimiento de redes conocidos en la materia, la presente descripción se refiere a un algoritmo de optimización de trayectoria, y los módems inalámbricos adaptados para implementar dicho algoritmo, en donde una trayectoria de comunicación para comunicarse desde la superficie hasta el fondo de pozo se determina basado en uno o más criterios predeterminados tales como velocidad de transmisión, reducción del estado latente, consumo de tiempo, velocidad de procesamiento o los similares. Particularmente, se describen variaciones del algoritmo de optimización de trayectoria que se describen a continuación según las siguientes notaciones: un algoritmo de optimización completo, un algoritmo de optimización rápido, y un algoritmo de optimización rápido-completo.

Una vez que una tubería de perforación 14, que tiene los módems inalámbricos 25 adaptados para comunicarse en el canal de comunicaciones 29 y que conocen la posición relativa de uno con respecto al otro (que se preprograma con las posiciones relativas de los módems inalámbricos 25, o que se descubren los mismos usando el algoritmo de descubrimiento de red descrito anteriormente), se ha colocado el fondo de pozo en el pozo 10, es deseable determinar la trayectoria de comunicación óptima entre la superficie y el fondo de pozo a través de los módems inalámbricos 25. En un aspecto, el algoritmo de optimización de trayectoria determina la trayectoria de comunicación óptima a fin de reducir la latencia del sistema de telemetría 26. Generalmente la latencia se refiere al tiempo necesario para hacer una petición al fondo de pozo y recibir la respuesta en la superficie, o viceversa. Como se entiende, es deseable mantener la latencia del sistema de telemetría 26 tan pequeña o corta como sea posible.

El criterio de optimización de trayectoria incluye, pero sin limitarse a, la velocidad de comunicación y también al número de los saltos de comunicación entre la superficie y el fondo de pozo. La velocidad de comunicación se mide típicamente en bits por segundo (bps) y se desea generalmente para comunicarse entre la superficie y el fondo de pozo tan rápido como sea posible. Otro criterio es el número de los saltos entre la superficie y el fondo de pozo, es decir, el número de módems inalámbricos 25 que tienen que comunicarse uno con respecto al otro a fin de pasar la información desde la superficie hasta una herramienta de fondo de pozo, y viceversa. Se prefiere usualmente minimizar el número de los saltos entre la superficie y el fondo de pozo a fin de reducir la latencia y aumentar de ese modo la velocidad de comunicación. Por ejemplo, se desea brincar o saltar tantos módems inalámbricos 25 como sea posible entre la superficie y el fondo de pozo. En ciertas circunstancias, puede ser deseable para el módem inalámbrico 25M¡ comunicarse directamente con el módem inalámbrico 25M¡+2 en lugar de comunicarse con el módem inalámbrico 25M¡+i .

Como se entiende en la materia y se describió anteriormente, una amplia variedad de criterios puede influir en el canal de comunicaciones 29. El algoritmo de optimización de trayectoria actualmente descrito prueba generalmente las capacidades de comunicación entre al menos los módems inalámbricos 25 en uno y dos saltos a fin de determinar la trayectoria de comunicación óptima entre los módems, sin embargo, los módems inalámbricos 25 que están a más de dos saltos se pueden probar también y seleccionar de acuerdo con la presente descripción Volviendo de nuevo a la Figura 2, mostrada en la misma es un módem inalámbrico adaptado para implementar el algoritmo de optimización de trayectoria de acuerdo con la presente invención. Como se describió anteriormente, los módems inalámbricos 25 (25M¡+| que se muestran en la Figura 2) incluyen la electrónica del transceptor 30 que incluye la electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34. Los módems inalámbricos 25 incluyen además uno o más ensambles transceptores inalámbricos 37 (dos se muestran a modo de ejemplo). La electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34 se pueden localizar también en una carcasa 36 y la alimentación se proporciona por medio de una o más baterías, tal como una batería de litio 38. Se pueden usar también otros tipos de una o más fuentes de alimentación. Los módems inalámbricos 25M¡-2, 25Mi-(, 25M, 25 ¡+| pueden ser de construcción y función similar. Generalmente, la electrónica del transceptor 30, que incluye la electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34, opera como se describió anteriormente. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la electrónica del transceptor 30, que incluye la electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34 se adapta para variar los parámetros de las señales inalámbricas enviadas al canal de comunicaciones 29. Por ejemplo, la electrónica del transceptor 30 puede variar la frecuencia, la tasa de bits, el tiempo, la amplitud, y los similares, de las señales inalámbricas que se envían al canal de comunicaciones 29. Dos o más parámetros variables de las señales inalámbricas generalmente definen el par de transmisión para las señales inalámbricas.

Como se describió anteriormente además, la electrónica del transmisor 32 y la electrónica del receptor 34 incluyen las unidades de procesamiento 44 y 56, respectivamente. Las modalidades con respecto a las unidades de procesamiento 44 y 56 pueden utilizar las instrucciones ejecutables por una máquina, proporcionadas o almacenadas en uno o más medios legibles por máquina no transitorios (la cual se denomina en la presente como un "medio legible por una máquina"). Un medio legible por una máquina incluye cualquier mecanismo que proporciona, es decir, almacena y/o transmite, información accesible por las unidades de procesamiento 44 y 56 u otra máquina, tal como el sistema de control 64. Las unidades de procesamiento 44 y 56 y el sistema de control 64 incluyen uno o más dispositivo de computadora, red, herramienta de fabricación, o los similares o cualquier dispositivo con un conjunto de uno o más procesadores, etc., o múltiples dispositivos que tienen uno o más procesadores que trabajan juntos, etc. En una modalidad ilustrativa, un medio legible por una máquina incluye medios volátiles y/o no volátiles por ejemplo memoria de sólo lectura, memoria de acceso aleatorio, medios de almacenamiento de disco magnético, medios de almacenamiento óptico, dispositivos de memoria flash o los similares.

En una modalidad, las unidades de procesamiento 44 y 56 se pueden implementar como un único procesador, tales como un microcontrolador, procesador de señal digital, unidad de procesamiento central o los similares.

Los módems inalámbricos 25 se pueden programar con el algoritmo de optimización de trayectoria almacenado por uno o más medios legibles por máquina que cuando se ejecutan por las unidades de procesamiento 44 y/o 56 provocan que uno de los módems inalámbricos 25 determine una trayectoria de comunicación, tal como una trayectoria óptima, para la comunicación entre los módems inalámbricos 25 a través del canal de comunicaciones 29. El algoritmo de optimización de trayectoria se puede almacenar como uno o más archivos, una o más secciones de instrucciones, en una o más bases de datos como registros separados o los mismos registros, o en cualquier otra forma adecuada accesible por la(s) unidad(es) de procesamiento 44 y/o 56.

Generalmente, la unidad de procesamiento 44 y/o la unidad de procesamiento 56 de los módems inalámbricos 25 ejecutan las instrucciones del algoritmo de optimización de trayectoria para (1) permitir que la electrónica del transmisor 32 transmita las señales inalámbricas al canal de comunicaciones 29 a al menos dos módems 25 en una primera dirección (por ejemplo, hacia arriba o hacia abajo) lejos del ensamble del transceptor 37, (2) recibir una señal desde al menos uno de los módems 25, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos 25, y (4) seleccionar uno de los módems 25 para comunicarse basado en el parámetro de calidad. Más particularmente, las Figuras 6-10 ilustran tres versiones diferentes del algoritmo de optimización de trayectoria para permitir que ciertos de los módems 25 determinen una trayectoria de comunicación de los módems 25 dentro de la red del sistema de telemetría 26.

Como se describirá a continuación, las unidades de procesamiento 44 y 56 de los módems inalámbricos 25 preferentemente ejecutan las instrucciones del algoritmo de optimización de trayectoria para variar los parámetros de la señal inalámbrica que se envía al canal de comunicaciones 29. En un ejemplo, las unidades de procesamiento 44 y 56 de los módems inalámbricos 25 ejecutan las instrucciones que varían la frecuencia de la señal, la tasa de bits de la señal, la temporización de la señal, la resistencia de la señal, y los similares, de las señales inalámbricas que se transmiten al canal de comunicaciones 29.

La pluralidad de los módems inalámbricos 25 puede incluir un número de identificación único que identifica cada una de, o al menos una porción de los módems inalámbricos 25 que forman el sistema de telemetría 26. Además, el módem inalámbrico 25 se puede programar o conocer de otra manera su propia posición en la tubería de perforación 14 y además la posición relativa de los otros módems inalámbricos 25. Es decir, el módem inalámbrico 25M¡ se sabe que se posiciona entre el módem 25M¡+i y 25M¡.|, es decir, que dichos módems son de un salto desde el módem 25M¡. Además, el módem inalámbrico 25M¡ conoce también que el módem 25M¡+2 se posiciona a dos saltos en una primera dirección, por ejemplo.

Adicionalmente, los módems inalámbricos 25 se programan o se conocen de otra manera un conjunto común de los parámetros de comunicación para las señales inalámbricas comunicadas entre los otros módems inalámbricos 25. Por ejemplo, los módems inalámbricos 25 del sistema de telemetría 26 pueden cada uno incluir el equipo, la lógica y/o las instrucciones que identifican un conjunto común de las características de transmisión y recepción para las señales inalámbricas. El término "característica de transmisión" o "características de transmisión," como se usa generalmente en la presente se refiere a un parámetro de la señal, o combinación de los parámetros de la señal que forman las señales inalámbricas que se transmiten y se reciben entre los módems inalámbricos 25. En los ejemplos descritos en la presente se varían dos características de transmisión, y se denominan en la presente como un par de transmisión. En un caso, un par de transmisión puede referirse a la señal inalámbrica que tiene una primera frecuencia y una primera tasa de bits. Juntas, la primera frecuencia y la primera tasa de bits definen un primer par de transmisión para la señal inalámbrica. En otro caso, el módem inalámbrico 25 puede cambiar la señal inalámbrica a una segunda frecuencia y/o a una segunda tasa de bits para definir de ese modo un segundo par de transmisión para la señal inalámbrica.

A modo de ejemplo, en una modalidad, el módem inalámbrico 25 se adapta para tener seis pares de transmisión en donde el algoritmo de optimización de trayectoria puede incluir la lógica y/o las instrucciones para provocar que la electrónica del transmisor 32 transmita las señales inalámbricas al canal de comunicaciones 29 en cada uno de los seis pares de transmisión formados por las combinaciones de tres frecuencias diferentes (una primera frecuencia, una segunda frecuencia, y una tercera frecuencia) y dos tasas de bits diferentes (una primera tasa de bits y una segunda tasa de bits). En una modalidad, la primera, la segunda y la tercera frecuencias se combinan con la primera tasa de bits para definir un primer, un segundo y un tercer par de transmisión. La primera, la segunda y la tercera frecuencias se pueden combinar entonces con la segunda tasa de bits para definir de ese modo un cuarto, un quinto y un sexto par de transmisión. En un aspecto, la primera tasa de bits puede ser mayor que la segunda tasa de bits. Aunque en el ejemplo anterior se proporcionan los seis pares de transmisión, se debe entender que una amplia variedad de el(los) parámetro(s) se pueden cambiar y combinar para definir un número diferente de características de transmisión para la señal inalámbrica.

Volviendo ahora a la Figura 6, mostrada en la misma es un diagrama de flujo lógico de una primera versión del algoritmo de optimización de trayectoria (además denominada como la versión del algoritmo de optimización completo) de acuerdo con la presente invención. La siguiente descripción del algoritmo de optimización de trayectoria se describe desde la perspectiva del módem inalámbrico 25M¡, y su comunicación con los módems 25M¡+i y 25M¡+2. Aunque generalmente, el algoritmo de optimización de trayectoria se ejecuta con la interacción de un primer módem, un segundo módem y un tercer módem. El segundo módem, por ejemplo, el módem 25M¡+i es de un salto preferentemente en una primera dirección. El tercer módem, por ejemplo, el módem 25M¡+2 es de dos saltos preferentemente en la primera dirección. El segundo módem se puede denominar en la presente como un "módem de un salto" y el tercer módem se puede denominar en la presente como un módem de dos saltos. Una vez que el primer módem ha completado el algoritmo de optimización de trayectoria, se pasa una señal al segundo módem de manera que puede ejecutar después el algoritmo de optimización de trayectoria. Este proceso se repite hasta que cada uno, o al menos una porción de los módems 25 que forman el sistema de telemetría 26 han determinado la mejor trayectoria para comunicarse entre sí mismo y los otros dos módems más cercanos.

El proceso comienza generalmente en la etapa 300. En la etapa 300, se determinan los parámetros de inicialización por los módems 25 que forman el sistema de telemetría 26. Por ejemplo, los módems inalámbricos 25 aprenden o se programan de otra manera con (1) su propio número de identificación, (2) su localización relativa en la tubería de perforación 14 y la posición relativa de los otros módems inalámbricos 25, y (3) los parámetros de la señal inalámbrica, por ejemplo, la primera, segunda y tercera frecuencias (fl , f2, y f3) y la primera y la segunda tasa de bits (braita y brbaja) para definir de ese modo los pares de transmisión. Como se describió anteriormente, la combinación del parámetro de frecuencia y del parámetro de la tasa de bits definen el par de transmisión para las señales inalámbricas. Además, el módem inalámbrico 25M¡ se proporciona con la señal de optimización de la trayectoria de red que identifica generalmente el módem 25M¡ como el módem de prueba.

En la etapa 302, el módem inalámbrico 25M¡ difunde una señal inalámbrica que tiene un primer par de transmisión (por ejemplo, la frecuencia f| y la tasa de bits bra|ta) del fondo de pozo, es decir, hacia los módems inalámbricos 25M¡+i y 25 ¡+2. El módem inalámbrico 25M¡ escucha entonces una respuesta del módem 25Mj+i en la etapa 304. Es decir, si el módem inalámbrico 25M¡+] recibe la transmisión del módem 25M¡, el módem inalámbrico 25M¡+i responde mediante la transmisión de una señal inalámbrica en el mismo par de transmisión al módem 25M¡. Si el módem 25M¡+i no ha recibido la transmisión del módem 25M¡, el módem inalámbrico 25M¡+i no podría responder entonces con una transmisión al módem 25M¡. Esto se muestra en la etapa 306 en donde, si el módem inalámbrico 25M¡ recibe una respuesta del módem 25M¡+i , el módem inalámbrico 25M¡ avanza a la etapa 308 en donde se almacena la respuesta. En un aspecto, en la etapa 308, el módem 25M¡ almacena la respuesta recibida desde 25M¡+i, mediante la asignación de un parámetro de calidad a la señal recibida y almacena el parámetro de calidad. Más particularmente, en un aspecto, el módem inalámbrico 25M¡ "recibe" una respuesta del módem 25M¡+i (o del módem 25M¡+2) cuando un parámetro de calidad de la señal de respuesta es mayor que un valor o umbral predeterminado. Ejemplos de factores deterministas de la señal recibida usada para determinar el parámetro de calidad incluyen, pero sin limitarse a una relación señal-ruido (SNR), una relación señal-interferencia-ruido (SINR), medición de interferencia entre símbolos, el nivel de distorsión, combinaciones de las mismas, y los similares, de la señal de respuesta.

Si no se recibe respuesta del módem 25M¡+|, el módem 25M¡ salta a la etapa 310 en donde el módem 25M¡ escucha una respuesta del módem 25M¡+2. En un aspecto, el módem 25M¡ escucha una respuesta en la etapa 304 en un primer intervalo de tiempo (o primera ventana) y escucha entonces una respuesta en la etapa 310 en un segundo intervalo de tiempo (o segunda ventana). La utilización de los intervalos de tiempo predeterminados (o ventanas) para los módems 25M¡+i y 25M¡+2 para responder a la señal de transmisión del módem 25M¡; ayuda a evitar las respuestas contradictorias en el módem 25M¡, por ejemplo.

Si el módem inalámbrico 25M¡+2 recibe la transmisión del módem 25M¡, responde mediante la transmisión de una señal inalámbrica que tiene el mismo par de transmisión hasta el módem 25M¡. Si el módem 25M¡+2 no ha recibido la transmisión del módem 25M¡, no podría responder entonces con una transmisión al módem 25M¡. Esto se muestra en la etapa 312 en donde, si el módem inalámbrico 25M¡ recibe una respuesta del módem 25Mi+2 en el primer par de transmisión, este avanza a la etapa 314 en donde se almacena la respuesta. Similar al proceso descrito anteriormente, el módem 25M¡ almacena la respuesta recibida desde 25M¡+2 mediante la asignación de un parámetro de calidad a la señal recibida, es decir, el módem inalámbrico 25M¡ "recibe" una respuesta del módem 25M¡+2 cuando un parámetro de calidad de la señal de respuesta es mayor que un valor o umbral predeterminado.

Si no se recibe respuesta del módem 25M¡+2, el módem 25M ¡ salta a la etapa 316 en donde el módem 25M¡ determina si se han probado cada uno de los pares de transmisión. Si no se han probado cada uno de los pares de transmisión entre el módem 25M¡ y los módems 25M¡+i y 25M¡+2, el módem 25M ¡ cambia el parámetro de las señales inalámbricas para definir de ese modo un segundo par de transmisión y entonces difunde la señal inalámbrica que tiene el segundo par de transmisión, tal como se muestra en la etapa 302. Más particularmente, en el algoritmo de optimización de trayectoria completo, el módem 25M¡ difunde la señal inalámbrica para cada uno de los pares de transmisión almacenados en el mismo y almacena posteriormente el parámetro de calidad para cada respuesta recibida, si hay alguno. Por ejemplo, el módem 25M¡ primero difunde la señal en la etapa 302 que tiene el primer par de transmisión (por ejemplo, fi y braila). Entonces, una vez que se ha recibido y almacenado algunas respuestas de los módems 25M¡+i y 25M¡+2, el módem 25M¡ cambia al segundo par de transmisión (por ejemplo, f2 y braita) y entonces redifunde la señal inalámbrica que tiene el segundo par de transmisión a los módems 25M¡+| y 25Mj+2. Este proceso se repite hasta que se prueba cada par de transmisión, y se almacenan las respuestas. Esto se muestra en la Figura 6 en la etapa 318, en donde, si no se ha probado cada par de transmisión, el módem 25M¡ cambia al menos uno de los parámetros de las señales inalámbricas para definir de ese modo el segundo par de transmisión, y regresar después a la etapa 302 (ver la línea 320) para repetir el proceso para el segundo par de transmisión.

Con referencia a la Figura 7, mostrada en la misma es un ejemplo de una tabla que almacena las respuestas recibidas por el módem 25M ¡ desde los módems 25M¡+i y 25Mi+2. Como se puede ver, el algoritmo de optimización de trayectoria almacenado en el módem 25M¡ almacena la respuesta recibida de cada uno de los módems 25M¡+i y 25M¡+2 para cada uno de los pares de transmisión almacenada y probada en el mismo. La tabla de ejemplo mostrada en la Figura 7 revela que para al menos una porción de los pares de transmisión probados, el módem 25M¡ no ha recibido ninguna respuesta desde los otros módems, o al menos no se encuentra ninguna respuesta del parámetro de calidad predeterminado, y por lo tanto no se asignó un parámetro de calidad a ese módem en ese par de transmisión. Como la tabla muestra también, se asigna y almacena el parámetro de calidad para cada señal recibida, en donde el parámetro de calidad es indicativo de la capacidad del módem inalámbrico, en ese par de transmisión, para transmitir y/o recibir información hacia y desde el módem 25M¡ para los otros módems.

Volviendo a la Figura 6 ahora, si se han probado cada uno de los pares de transmisión entre módem 25M¡ y los módems 25M¡+| y 25M¡+2, el proceso avanza a la etapa 322 en donde el módem 25M ¡ compara el parámetro de calidad de la respuesta recibida de cada módem para cada par de transmisión (por ejemplo, la tabla mostrada en la Figura 7) con al menos un criterio predeterminado para determinar el mejor par de transmisión para asignarlo como la comunicación primaria entre el módem 25M¡ y los módems 25M¡+i y 25M¡+2. Se debe entender que se puede considerar una variedad de criterios para determinar el al menos un criterio predeterminado para una trayectoria de comunicación óptima entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+| y además entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+2. Por ejemplo, la determinación se puede basar en los criterios, tales como la tasa de bits del par de transmisión y las localizaciones relativas del módem 25M¡ y los módems 25M¡+i y 25M¡+2 para mejorar la tasa de bits mientras que se reduce la latencia. Preferentemente la determinación da una prioridad más alta a los pares de transmisión que se pueden usar para saltar un módem 25 a fin de reducir la latencia. Otro criterio, tales como consumo de tiempo de la transmisión, consumo de energía o consumo de procesamiento se pueden usar también para determinar la trayectoria de comunicación.

En la etapa 324, el módem inalámbrico 25 ¡ transmite un mensaje de confirmación al módem 25M¡+i en el par de transmisión óptimo determinado para ese módem, y además un mensaje de confirmación al módem 25M¡+2 en el par de transmisión óptimo asignado para ese módem, para establecer de ese modo los pares de transmisión como el protocolo de comunicación óptimo entre dichos módems. En el ejemplo mostrado en la Figura 7, el módem 25M¡ puede determinar que el par de transmisión de comunicación óptima entre el módem 25M¡ y el módem 25MÍ+I puede ser el par de transmisión 3 (por ejemplo debido a que el par de transmisión 4 tiene una tasa de bits inferior y el par 1 tiene un parámetro de calidad inferior) y que el par de transmisión óptima entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+2 puede ser el par de transmisión 3. En este ejemplo, el módem 25M¡ envía la señal de confirmación al módem 25M¡+| en el par de transmisión 3 y otra señal de confirmación al módem 25M¡+2 en el par de transmisión 3.

En este punto en el proceso, el módem 25M¡ tiene suficiente información para determinar la trayectoria de comunicación óptima entre sí mismo y los módems 25M¡+i y 25M¡+2. Es decir, el módem 25M¡ puede determinar que la trayectoria de comunicación óptima está entre sí mismo y el módem 25 ¡+2, para reducir la latencia mediante el salto del módem 25Mj+i y comunicarse directamente con el módem 25M¡+2. El módem 25M¡ ha almacenado además suficiente información para determinar cual par de transmisión se comunica.

Una vez que se envían los mensajes de confirmación en la etapa 324, el proceso se mueve a la etapa 326 en donde el módem 25M¡ envía la señal al módem 25M¡+| la cual entonces establece el módem 25M¡+| como el módem de determinación de optimización de trayectoria. Es decir, el proceso descrito anteriormente y mostrado en la Figura 6 se repite desde la perspectiva del módem 25M¡+| para determinar de ese modo la trayectoria de comunicación óptima y el par de transmisión óptimo entre el mismo y los módems 25M¡+2 y 25Mj+3. Preferentemente este proceso continúa hasta que cada uno de los módems 25 que forman el sistema de telemetría 26 ha establecido el par de transmisión de comunicación óptima entre sí mismo y los próximos dos módems. Una vez que cada módem del sistema de telemetría 26 determina la trayectoria de comunicación óptima y el par de transmisión, el último módem transmite un mensaje final de vuelta a la superficie que indica que se han determinado todos los pares de transmisión óptima entre los módems. Esto se muestra en la Figura 6 en la etapa 328, en donde el proceso termina una vez que cada uno de los pares de transmisión se ha probado para cada uno de los módems 25 y se proporciona la información resultante a la superficie.

Volviendo ahora a la Figura 8, mostrada en la misma es una tabla que muestra un ejemplo de una tabla de trazas-rutas resultante generada usando el proceso descrito anteriormente. La tabla de trazas-rutas enumera el par de transmisión óptimo entre cada módem inalámbrico 25 y sus otros dos módems inalámbricos más cercanos 25 en la primera dirección, por ejemplo, la tabla de trazas-rutas enumera la frecuencia y la tasa de bits usadas para comunicarse entre el módem 25 y sus otros dos módems más cercanos 25, aunque los módems 25 han seleccionado uno de los otros dos módems 25 para comunicarse usualmente en un esfuerzo para optimizar la trayectoria de comunicación como se describió anteriormente. Esta información se guarda en el caso de que un módem particular 25 necesite comunicarse con el módem vecino 25 que no se ha seleccionado. Por ejemplo, el módem 25M¡ almacena la información relacionada con 25 ¡+| incluso si el módem 25M¡ se está comunicando directamente con el módem 25M¡+2 debido a que el módem 25M¡+2 puede que haya fallado y puede ser necesaria para que el módem 25M¡ se comunique directamente con el módem 25M¡+i.

Volviendo ahora a un aspecto diferente del algoritmo de optimización de trayectoria, que se muestra en la Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un algoritmo de optimización de trayectoria rápido de acuerdo con la presente invención. El algoritmo de optimización rápido es similar al algoritmo de optimización completo descrito anteriormente, excepto que no están probados todos los pares de transmisión. En su lugar, el primer módem 25M¡ prueba un primer par de transmisión y entonces, si se recibe una respuesta desde los módems 25M¡+i y 25M¡+2, el módem 25M ¡ almacena el parámetro de calidad para cada trayectoria de comunicación, selecciona la trayectoria de comunicación óptima basado en el parámetro de calidad almacenado, y pasa entonces la señal al módem 25M¡+i para continuar el proceso. Generalmente, en el algoritmo rápido, se repite el mismo proceso solamente hasta que se recibe una respuesta y se almacena desde los otros módems que encuentra el valor predeterminado. Una vez que se almacena un parámetro de calidad aceptable para cada módem, el proceso pasa la señal al próximo módem para repetir el proceso. El algoritmo de optimización rápido es generalmente más rápido para ejecutarse, lo que permite de ese modo la utilización del sistema de telemetría 26 más rápido, pero además no puede probar e identificar la mayor parte de la trayectoria de comunicación óptima a usarse, es decir, solamente se usa un par de transmisión que encuentra los criterios predeterminados.

Con referencia ahora a la Figura 9, el algoritmo de optimización rápido se inicia en la etapa 400, la cual es similar a la etapa 300 descrita anteriormente. En esta etapa, se almacena la información de inicialización en el módem 25M¡. En la etapa 402, el módem 25M¡ difunde el mensaje inalámbrico en el primer fondo de pozo del par de transmisión hacia los módems 25M¡+i y 25?;+2, es decir, en la primera dirección. En la etapa 404, el módem 25M¡ escucha una respuesta en el primer par de transmisión del módem 25M¡+i. Similar al anterior, el módem 25M¡ puede escuchar la respuesta en una primera ventana de tiempo. En la etapa 406, el módem 25M¡ determina si se recibió una respuesta del módem 25M¡+|. Si se recibe una respuesta, se almacena el parámetro de calidad para ese par de transmisión en la etapa 408. Si no se recibe respuesta del módem 25M¡+i, el proceso se mueve a la etapa 410 en donde el módem 25M¡ escucha una respuesta del módem 25Mj+2. De nuevo, el módem 25M¡ puede escuchar la respuesta en una segunda ventana de tiempo. En la etapa 412, el módem 25M¡ determina si se recibió una respuesta del módem 25Mj+2. Si se recibió una respuesta, se almacena el parámetro de calidad para ese módem en ese par de transmisión en la etapa 414. En la etapa 416, el módem 25M¡ determina si se ha almacenado un parámetro de calidad aceptable para el módem 25M¡+i y si se ha almacenado un parámetro de calidad para el módem 25M¡+2. Si no, el módem 25M¡ cambia el parámetro de la señal para moverse al segundo par de transmisión y retorna a la etapa 402 para repetir el proceso en el segundo par de transmisión. En este ejemplo, como se muestra en Fig. 7, las señales que tienen los parámetros de calidad aceptable se recibieron desde tanto los módems 25M¡+] como el 25M¡+2 con el primer par de transmisión. En este caso, en la etapa 416, el módem 25M selecciona el módem 25?;+2 para comunicarse con en el primer par de transmisión.

Si se ha almacenado un parámetro de calidad aceptable para cada uno de los módems 25Mj+i y 25M¡+2 en al menos un par de transmisión, el proceso se mueve a la etapa 418 en donde el módem 25M¡ envía los mensajes de confirmación a los módems 25M¡+i y 25Mj+2, en el par de transmisión guardado, para establecer de ese modo el parámetro de comunicación entre dichos módems. Es decir, en el algoritmo de optimización de trayectoria rápido, el proceso en sí se repite hasta que al menos se almacene un parámetro de calidad para la trayectoria de comunicación entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+i y además se almacene un parámetro de calidad para la trayectoria de comunicación entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+2. En la etapa 420, el módem 25M¡ envía la señal al módem 25Mj+i para cambiar la optimización de trayectoria que determina el módem. Similar al proceso descrito anteriormente, el algoritmo de optimización rápido continúa para cada módem 25 que forma el sistema de telemetría 26 hasta que cada módem ha determinado al menos un parámetro de calidad entre sí mismo y sus otros dos módems más cercanos. Esto se muestra en la Figura 9 en la etapa 422 en donde el proceso se termina y el último módem 25 transmite el mensaje final a la superficie, como se describió anteriormente.

Volviendo ahora todavía a otra versión del algoritmo de optimización de trayectoria, se describe un algoritmo de optimización de trayectoria rápido-completo. El algoritmo de optimización rápido-completo combina las características del algoritmo completo y del algoritmo rápido. Generalmente, una vez que el módem 25M¡ ha recibido una respuesta y almacenado un parámetro de calidad para cada uno de los módems 25M¡+i y 25M¡+2 en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits, los pares de transmisión restantes no se ponen a prueba y se pasa la señal. El algoritmo de optimización de trayectoria rápido-completo es generalmente más confiable que el algoritmo de optimización rápido pero toma más tiempo para ejecutarse, y además no es tan confiable como el algoritmo de optimización de trayectoria completo pero toma menos tiempo para ejecutarse.

Con referencia ahora a la Figura 10, el algoritmo de optimización rápido se inicia en la etapa 500, la cual es similar a las etapas 300 y 400 descritas anteriormente. En esta etapa, se almacena la información de inicialización en el módem 25M¡. En la etapa 502, el módem 25M; difunde el mensaje inalámbrico en el primer fondo de pozo del par de transmisión hacia los módems 25M¡+i y 25M¡+2, es decir, en una primera dirección. En el algoritmo de optimización de trayectoria rápido-completo, el primer par de transmisión incluye una tasa de bits rápida. En la etapa 504, el módem 25M¡ escucha una respuesta en el primer par de transmisión del módem 25Mj+ i . Similar al anterior, el módem 25 ¡ puede escuchar la respuesta en una primera ventana de tiempo. En la etapa 506, el módem 25M¡ determina si se recibió una respuesta del módem 25M¡+i. Si se recibe una respuesta, se almacena el parámetro de calidad para ese par de transmisión en la etapa 508. Si no se recibe respuesta del módem 25M¡+i, el proceso se mueve a la etapa 510 en donde el módem 25M¡ escucha una respuesta del módem 25Mj+2. De nuevo, el módem 25M¡ puede escuchar la respuesta en una segunda ventana de tiempo. En la etapa 512, el módem 25M¡ determina si se recibió una respuesta del módem 25M¡+2. Si se recibió una respuesta, se almacena el parámetro de calidad para ese módem en ese par de transmisión en la etapa 514. En la etapa 516, el módem 25M¡ determina si se ha almacenado un parámetro de calidad para el módem 25Mj+i en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits y si se ha almacenado un parámetro de calidad para el módem 25 ¡+2 en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits. Si no, el módem 25M¡ cambia el parámetro de la señal para moverse al el segundo par de transmisión, que tiene además una alta tasa de bits y retorna a la etapa 502 para repetir el proceso en el segundo par de transmisión (ver la etapa 518).

Si se ha almacenado un parámetro de calidad para cada uno de los módems 25M¡+| y 25M¡+2 en al menos un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits, el proceso se mueve a la etapa 520 en donde el módem 25M¡ envía los mensajes de confirmación a los módems 25M¡+i y 25M¡+2, en el par de transmisión guardado, para establecer de ese modo el parámetro de comunicación entre dichos módems. Es decir, en el algoritmo de optimización de trayectoria rápido-completo, el proceso en sí se repite hasta que al menos se almacene un parámetro de calidad en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits para la trayectoria de comunicación entre el módem 25M¡ y el módem 25M¡+i y además se almacena un parámetro de calidad en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits para la trayectoria de comunicación entre el módem 25M¡ y el módem 25Mj+2. En la etapa 522, el módem 25M¡ envía la señal al módem 25M¡+i para cambiar de ese modo la optimización de trayectoria que determina el módem. Similar al proceso descrito anteriormente, el algoritmo de optimización de trayectoria rápido-completo continúa para cada módem 25 que forma el sistema de telemetría 26 hasta que cada módem ha determinado al menos un parámetro de calidad en un par de transmisión que tiene una alta tasa de bits entre sí mismo y sus otros dos módems más cercanos 25. Esto se muestra en la Figura 10 en la etapa 524 en donde el proceso termina y el último módem 25 transmite el mensaje final a la superficie, como se describió anteriormente.

De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, los módems 25 y los algoritmos descritos anteriormente se pueden implementar en un sistema de telemetría 26 que utiliza las señales acústicas para comunicarse en el canal de comunicaciones 29.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un módem inalámbrico para la comunicación en una red de módems inalámbricos a través de un canal de comunicaciones, el módem inalámbrico que comprende: un ensamble del transceptor; la electrónica del transceptor, que comprende: la electrónica del transmisor para provocar que el ensamble del transceptor envíe las señales inalámbricas al canal de comunicaciones; la electrónica del receptor para decodificar las señales recibidas por el ensamble del transceptor; al menos una unidad de procesamiento que ejecuta las instrucciones para (1) permitir que la electrónica del transmisor transmita las señales inalámbricas al canal de comunicaciones a al menos dos módems inalámbricos en una primera dirección lejos del ensamble del transceptor, (2) recibir una señal desde al menos uno de los módems, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos, y (4) seleccionar uno de los módems inalámbricos para comunicarse basado en un registro de los parámetros de calidad y al menos un criterio predeterminado; y una fuente de alimentación que suministra energía al ensamble del transceptor y la electrónica del transceptor.

2. El módem inalámbrico de la reivindicación 1 , en donde las señales inalámbricas enviadas al canal de comunicaciones comprenden una frecuencia de señal variable y una tasa de bits de señal variable que cooperan para definir un par de transmisión para las señales inalámbricas.

3. El módem inalámbrico de la reivindicación 1 o 2, en donde la al menos una unidad de procesamiento que ejecuta las instrucciones para (5) permitir además que la electrónica el transmisor y del receptor se comuniquen posteriormente con el módem inalámbrico seleccionado.

4. El módem inalámbrico de la reivindicación 3, en donde el módem inalámbrico seleccionado se caracteriza como al menos un módem de dos saltos.

5. El módem inalámbrico de la reivindicación 4, en donde la al menos una unidad de procesamiento permite que la electrónica del transmisor y la electrónica del receptor se comuniquen con el módem inalámbrico seleccionado en un par de transmisión basado en el parámetro de calidad asignado a la señal recibida desde el módem inalámbrico seleccionado.

6. El módem inalámbrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde uno de los módems inalámbricos es un primer módem inalámbrico, y el otro de los módems inalámbricos es un segundo módem inalámbrico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba la señal desde el primer módem inalámbrico en un primer intervalo de tiempo predeterminado y para recibir la señal del segundo módem inalámbrico en un segundo intervalo de tiempo predeterminado de manera que las señales se reciban en diferentes momentos.

7. El módem inalámbrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en donde uno de los módems inalámbricos es un primer módem inalámbrico, y el otro de los módems inalámbricos es un segundo módem inalámbrico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba las señales del primer y segundo módems inalámbricos en intervalos de tiempo variable.

8. Un módem acústico para la comunicación en una red de módems acústicos a través de una sarta de perforación, el módem acústico que comprende: un ensamble del transceptor; la electrónica del transceptor, que comprende: la electrónica del transmisor para provocar que el ensamble del transceptor envíe las señales acústicas en la sarta de perforación; la electrónica del receptor para decodifícar las señales recibidas por el ensamble del transceptor; al menos una unidad de procesamiento que ejecuta las instrucciones para (1) permitir que la electrónica del transmisor transmita las señales acústicas en la sarta de perforación a al menos dos módems acústicos en una primera dirección lejos del ensamble del transceptor, (2) recibir una señal acústica desde al menos uno de los módems acústicos, (3) asignar un parámetro de calidad a las señales acústicas recibidas desde los otros módems acústicos, y (4) seleccionar uno de los módems acústicos para comunicarse basado en un registro de los parámetros de calidad y al menos un criterio predeterminado; y una fuente de alimentación que suministra energía al ensamble del transceptor y la electrónica del transceptor.

9. El módem acústico de la reivindicación 8, en donde las señales acústicas enviadas en la sarta de perforación comprenden un par de transmisión que tiene una frecuencia de la señal acústica seleccionada y una tasa de bits de la señal acústica seleccionada.

10. El módem acústico de la reivindicación 8 ó 9, en donde el módem acústico seleccionado es al menos un módem acústico de dos saltos.

1 1. El módem acústico de la reivindicación 10, en donde la al menos una unidad de procesamiento permite que la electrónica del transmisor y la electrónica del receptor se comuniquen con el módem acústico seleccionado en un par de transmisión basado en el parámetro de calidad asignado a la señal acústica recibidas desde el módem acústico seleccionado.

12. El módem acústico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 8 a la 1 1 , en donde uno de los módems acústicos es un primer módem acústico, y otro de los módems acústicos es un segundo módem acústico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba la señal acústica desde el primer módem acústico en un primer intervalo de tiempo predeterminado y para recibir la señal acústica desde el segundo módem acústico en un segundo intervalo de tiempo predeterminado de manera que las señales acústicas se reciban en diferentes momentos.

13. El módem acústico de la reivindicación 8, en donde uno de los módems acústicos es un primer módem acústico, y otro de los módems acústicos es un segundo módem acústico, y en donde la al menos una unidad de procesamiento ejecuta las instrucciones para permitir que la electrónica del receptor reciba las señales acústicas desde el primer y segundo módems acústicos en intervalos de tiempo variable.

14. Un método para determinar una trayectoria para comunicarse usando los módems inalámbricos en un entorno de fondo de pozo, que comprende las etapas de: acoplar una pluralidad de módems inalámbricos a un miembro alargado que se extiende desde dentro de un hoyo hasta una localización de superficie; y permitir que un primer módem inalámbrico transmita una serie de señales que tiene diferentes características de transmisión a al menos otros dos módems inalámbricos en una primera dirección del primer módem inalámbrico a través del miembro alargado, recibir una serie de señales desde otros módems inalámbricos en al menos una de las diferentes características de transmisión, asignar un parámetro de calidad a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos que tienen diferentes características de transmisión, y determinar cuál de los otros módems inalámbricos se comunica basado en un registro de los parámetros de calidad asignados a las señales recibidas desde los otros módems inalámbricos con al menos un criterio predeterminado.