BRPI1104009A2 - sistema sÍncrono de mÉdia de tempo de telemetria de pulso de lama - Google Patents

Abstract

SISTEMA SÍNCRONO DE MÉDIA DE TEMPO DE TELEMETRIA DE PULSO DE LAMA. A presente invenção refere-se a aparelhos e métodos para remover os efeitos da perfuração dos sistemas de perfuração direcional de pulsos de fluido para permitir um sistema de telemetria de pulso de lama MWD para operar sem interferência. A metodologia é baseada sobre ponderação de tempo sincrônico (STA). Com o STA, qualquer flutuação de pressão que é cíclica (ou síncrono) com um evento mensurável pode ser perfilado e subsequentemente subtraído a partir de um sinal de telemetria de pulso de lama. O STA funciona com base na colocação de um estroboscópio de tal maneira que o estroboscópio é disparado para cada evento cíclico. O evento cíclico nesta descrição é uma (ou mais) revolução(s) da coluna de perfuração. Se houver uma flutuação de pressão que relaciona para o evento cíclico, e será identificado por um perfil estável da flutuação de pressão. Esse perfil da pressão é então aplicado para remover o cíclico flutuação de pressão a partir da entrada do sinal de telemetria de pulso de lama assim permitindo normal operação do sistema de telemetria de pulso de lama.

Description

Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "SISTEMA SiNCRONO DE MEDIA DE TEMPO DE TELEMETRIA DE PULSO DE LA- MA".

Esta descripao esta relacionada ao Pedido de Patente dos Esta- dos Unidos N0 de Serie 11/848.328 depositado em 31 de Agosto de 2008，e N0 de Serie 12/344.873 depositado em 28 de Dezembro de 2008 ambos in- seridos nesta descrigao por referencia. Campo da invenpao

A presente invenpao refere-se a perfuragao direcional de um fundo de perfuragao de ροςο. Mais particularmente, a ϊηνβηςδο e relaciona- da com a minimizapao de efeitos adversos, em telemetria de pulso de lama, de perfurag5es de flutuag5es de pressao de fluidos aplicado para operar a- parelhos de perfuragao direcional. Antecedentes

As trajetorias complexas e pogos de petroleo de miiltiplos alvos requerem a precisa Iocalizagao do caminho do fundo de perfuragao de pogo e a flexibilidade para continuamente manter ο controle do caminho. E prefe- rivel para controlar ou "orientar" a direpao ou ο caminho do fundo de perfu- ragao durante a operagao da perfuragao utilizando a metodologia de medi- 9§o durante a perfuragao (MWD). E ainda preferido controlar rapidamente ο caminho durante a operagao da perfuragao em qualquer profundidade e alvo a medida que ο fundo de perfuragao e avangado pela operagao de perfura- gao. Alem disso, e preferivel alterar ο caminho do fundo de perfuragao man- tendo a rotagao da coluna de perfuragao, e para simultaneamente telemedir informagao do fundo de perfuragao para a superficie da terra.

Muitos tipos de conjuntos de orientagao direcional, compreen- dendo um motor disposto em um alojamento com um eixo deslocado a partir do eixo da coluna de perfuragao, sao conhecidos na tecnica anterior. O mo- tor pode ser uma variedade de tipos incluindo eletrico, ou hidraulico. Motores de turbinas hidraulicas sao operados por fluido de perfuragao circulante e sao comumente conhecidos como um motor "lama". Uma broca rotatoria e Iigada ao eixo do motor, e e rodada pela agao do motor. O alojamento do motor axial do desvio, comumente referido como uma subsegao dobrada ou "subdobrado", permite ο deslocamento axial que pode ser usado para alterar a trajetoria do fundo de perfuragao. Ao girar a broca de perfuragao com ο motor e simultaneamente gira a broca de perfuragao com a coluna de perfu- ragao, a trajetoria ou ο caminho do fundo de perfurapao em avango e parale- Io ao eixo da coluna de perfuragao. Ao girar a broca de perfuragao com ο motor apenas, a trajetoria do fundo de perfuragao e desviadq a partir do eixo da coluna de perfuragao. Ao alternar essas duas metodologias da rotagao da broca de perfuragao, ο caminho do fundo de perfuragao pode ser controlado. Enquanto desviando ο fundo de perfuragao, a coluna de perfuragao nao gira- toria pode causar problemas operacionais. Mais especificamente, atrito esta- tico entre a coluna de perfuragao nao giratoria e a parede do fundo de perfu- - ragao cria atrito estatico que impede a eficiencia na perfuragao. Uma descri- Qao mais detalhada da perfuragao direcional, aplicando ο conceito de sub- ^15 dobrado e descrito nas Patentes dos Estados Unidos N°. 3.260.318，e 3.841.420, que sao aqui inseridos nesta descrigao por referencia.

Conjuntos de direpao de fundo de perfuragao sao tipicamente dispostos perto da broca de perfuragao, que termina a menor ou a extremi- dade do "furo de pogo" de uma coluna de perfuragao. A fim de obter ο con- trole direcional em tempo real desejado, e preferivel operar a diregao do dis- positivo remotamente a partir da superficie da terra. Isso requer um sistema de telemetria de duas vias entre a BHA e a superficie da terra. O mais co- mum sistema de telemetria MWD usa a metodologia de pulso de lama para transmitir dados entre a BHA e a superficie da terra. Os sistemas de diregao tern sido desenvolvidos para que permi-

tam ο controle da diregao do fundo de perfuragao enquanto mantem a rota- gao da coluna de perfuragao. Estes sistemas serao referidos nesta descri- gao, como "sistemas de perfuragao direcional". A rotagao continua da coluna de perfuragao permitida por estes sistemas previamente mencionados mini- miza os problemas operacionais resuItantes do atrito estatico entre a coluna de perfuragao e a parede do fundo de perfuragao. Sistemas de perfuragao

direcional alteraram ou perturbam um ou mais parametros de perfuragao durante uma parte de uma revolugao da coluna de perfuragao. Esta pertur- bagao periodica remove uma quantidade desproporcional de material a partir da parede do fundo de perfuragao resultando em um desvio do caminho do fundo de perfuragao.

O Pedido de Patente dos Estados Unidos N0 de Serie

11/848.328 previamente referenciado descreve um sistema direcional de perfuragao que periodicamente aumenta a taxa de rotagao de pouco mais de um arco predeterminado de cada uma rotagao da coluna de perfuragao. Isso resulta na remogao desejada desproporcional do material da parede do fun- do de perfuragao, assim resultando em um desvio do fundo de perfuragao na diregao azimutal do arco predeterminado. O aumento periodico na rotagao da broca e efetuado period icamente aumentando ο fluxo da lama atraves do motor de lama que, por sua vez, induz um pulso de pressao no suporte do tubo do plataforma de perfuragao. O Pedido de Patente dos Estados Unidos N0 de Serie

12/344.873 previamente referenciado descreve outro tipo de sistema de per- furagao direcional que period icamente aumenta a taxa de penetra^ao da broca atraves de um arco predeterminado de cada rotagao da coluna de per- furagao .Isso mais uma vez resulta na remogao desproporcional desejada do material da parede do fundo de perfuragao, assim resultando no desvio do fundo de perfuragao na diregao azimutal do arco predeterminado. O au- mento periodico na taxa de penetragao e mais uma vez efetuado aumentan- do periodicamente ο fluxo de lama a medida que a broca gira atraves do ar- co predeterminado, e mais uma vez resulta em um pulso de pressao no su- porte de tubo .

Como previamente mencionado, e altamente vantajoso controlar uma operagao da perfuragao direcional em tempo real a partir da superficie da terra. A fim de obter ο controle direcional desejado em tempo real, um sistema de telemetria de duas vias entre ο BHA e a superficie da terra e ne- cessario, e ο sistema de telemetria mais comum MWD e um sistema de pul- so de lama. Dados a partir de sensores de furo de popo e a partir da superfi-

cie de comando sao codificados para a transmissao por variagao da pressao ou "pulsando" a pressao da coluna de perfuragao de lama. Esses pulsos de pressao sao subsequentemente codificados para extrair dados transmitidos.

Como previamente mencionado, os sistemas de perfuragao dire- cional descritos acima sao tambem controlados por pulsos de perfuragao de pressao de lama, com esses pulsos de pressao resultando em fluido de per- furagao de flutuagoes do suporte de tubo de pressao. A flutuagao de pressao do sistema de diregao tipicamente ocorre uma vez por revolugao da coluna de perfuragao, mas os sistemas de diregao podem usar varias flutuagoes de pressao periodica por revolugao. Variagao da pressao do fluido de perfura- gao causada pelo sistema de diregao interfere com a variagao da pressao induzida pelo sistema de telemetria de pulso de lama. E1 portanto, necessa- rio para remover os efeitos do sistema de pulsos de diregao periodica para permitir que ο sistema de telemetria de pulso de lama opere adequadamen- te.

Sumario da invencao

Essa invengao compreende aparelhos e metodos para remover os efeitos dos pulsos do fluido de perfuragao do sistema de perfuragao dire- cional para permitir que um sistema de telemetria de pulso de lama MWD opere sem interferencia. A metodologia e baseada na Ponderagao do Tempo Sincrono (STA) que tern sido usado para remover ο "ruido" ciclico (ou sin- crono) em um sistema de telemetria eletromagnetica como descrito na Pa- tente dos Estados Unidos 7.609.169, que e aqui inserida nesta descri^ao por referencia.

Com STA, qualquer flutuagao de pressao, que e ciclica (ou sin- crona) com um event。mensur^vel pode ser perfilada e subsequentemente subtraida a partir de um sinal de telemetria de pulso de lama. STA funciona colocando um estroboscopio de tal maneira que ο estroboscopio e disparado por cada evento ciclico. O evento ciclico nesta descrigao e uma (ou mais) revolu9§o(s) da coluna de perfura^ao. Se houver uma flutua^ao de pressao que se relaciona com aquele evento ciclico, sera identificado por um perfil estavel daquela flutuagao de pressao. Esse perfil da pressao e entao aplica-

do para remover a flutuagao de pressao ciclica a partir do sinal de telemetria de pulso de lama permitindo assim a operagao normal do sistema de teleme-

tria de pulso de lama.

Breve descrigao dos desenhos

A maneira em que as caracteristicas e vantagens acima citadas, brevemente resumidas acima, sao obtidas pode ser entendida em detalhe por para as modalidades ilustradas nos desenhos anexados.

Figura 1 ilustra um sistema MWD compreendendo um sistema de perfuragao direcional e um Sistema de Ponderagao de Tempo Sincronico para eliminar a diregao das flutua^oes de pressao na superficie; figura 2a mostra um incremento de estroboscopio de 360 graus;

figura 2b mostra um incremento de estroboscopio de 90 graus; figura 2c mostra um incremento de estroboscopio de 720 graus; figura 3 e um fluxograma conceitual de uma modalidade do sis- tema STA para minimizar ο ruido ciclico em um sistema de telemetria de pulso de lama;

figura 4a e um grafico de pressao representando um sinal com- posto R medido por um Cinico incremento de estroboscopio para uma revolu- gao da coluna de perfuragao;

figura 4b e um grafico de uma soma de press5es medido por uma pluralidade de incrementos de estroboscopio;

figura 4c mostra um grafico normalizado de um pulso ciclico a- plicado para operar um sistema de perfuragao direcional; e

figura 4d mostra um sinal de telemetria ten ha sido removido. Descrigao detalhada das Modalidades Preferidas Uma modalidade preferida desta invenpao compreende apare-

Ihos e metodos para remover os efeitos dos pulsos do fluido de perfura^ao do sistema de perfuragao direcional para permitir que um sistema de teleme- tria de pulso de lama MWD opere sem interferencia. A metodologia e basea- da nas tecnicas de Ponderagao de tempo sincronico (STA)1 embora a mes- ma metodologia possa ser aplicada na ponderagao do arco rotacional sin- crono como sera subsequentemente ilustrado.

Ponderagao de tempo sincronico e aplicada para identificar ο ru- ido ciclico em resposta de telemetria de pulso de lama. Esta reposta de te- lemetria, que compreende um componente de "sinal" e um componente de "ruido", sera a seguir referida como ο sinal "composto". O componente de sinal tipicamente representa dados de reposta a partir de um ou mais senso- res dispostos dentro de um conjunto de fundos de perfuragao (BHA), ou da- dos transmitidos a partir da superficie do BHA. O componente de ruido pode representar qualquer tipo de ruido ciclico ou sincrono. Nesta descrigao, ο componente de ruido representa um ou mais pulsos de pressao ciclica apli- cados em um sistema de perfuragao direcional previamente definido. Um estroboscopio e disparado por um gatilho de coopera^ao, responsivo a um estimulo, para gravar durante um predeterminado "increment。de estrobos- copio", uma pluralidade de "incremento de sinais de ruido composto". O es- . timulo pode ser um interruptor, refletor, ima, protrusao, entalhe, sinal do tempo, ou qualquer meios adequado para operar ο gatilho de cooperagao e "15 ο estroboscopio. Estes incrementos compostos de sinais de ruidos sao alge- bricamente somados. Qualquer componente nao ciclico da pressao do pulso (tal como um pulso aleatorio representando as respostas do sensor BHA) ocorrendo durante ο incremento do estroboscopio se aproximara de um valor constante na operagao de soma. Qualquer ruido ciclico ocorrendo durante ο incremento de estroboscopio e na sincronizagao com ο incremento do estro- boscopio (tal como pressao de pulsos aplicada em sistemas de perfuragao direcional) sera enfatizado pela soma algebrica. A metodologia da soma do gatilho do estroboscopio produz uma assinatura ou "imagem" de qualquer componente de ruido ciclico ocorrendo sincronismo com ο incremento do estroboscopio. Este componente de ruido e entao combinado com ο sinal medido composto para remover, ou para pelo menos minimizar, ο ruido cicli- co permitindo ο sistema de telemetria de pulso de lama operar de modo mais eficiente.

Como mencionado acima, a tecnica nao e Iimitada a ponderagao de tempo. Incremento de estroboscopio pode ser definido em unidades de graus de um arco bem como um incremento do tempo. No primeiro caso, ο

processo compreenderia realmente ponderagao de "arco" em vez de ponde- ragao de "tempo". Para finalidades da discussao, ο processo de ponderapao sera geralmente referido como STA embora a ponderagao de arco seja apli- cada para conceitualmente ilustrar ο sistema.

O sistema de perfuragao direcional exemplificado pelo Pedido de Patente dos Estados Unidos N0 de Serie 11/843.382 utiliza uma ou mais va- riag5es de pressao por ciclo da coluna de perfuragao. Em vista desta moda- lidade, ο estroboscopio e ο gatilho de cooperagao sao controlados pela rota- gao da tabela rotatoria. Mais especificamente, ο incremento do estrobosco- pio e iniciado e terminado pela passagem de rotagao de estimulos compre- endendo pontos de azimute predeterminados na tabela rotatoria. Nesta mo- dalidade, ο incremento de estroboscopio e em graus, e pode compreender um arco parcial da tabela rotatoria ou mesmo rotates multiplas da tabela rotatoria. Como um exemplo, ο incremento de estroboscopio pode ser uma Cinica rotagao da tabela rotatoria. Para este exemplo, ο incremento de estro- '15 boscopio e iniciado pelo gatilho em um azimute B1 e terminado em um azi- mute Θ2, onde θ2-θ·ι = 360 graus. Outros incrementos de estroboscopios sao aplicaveis como sera ilustradas em uma segao subsequente desta descri- gao.

Atengao e direcionada para figura 1，que ilustra um conjunto de fundos de perfuragao (BHA) 10 suspensos em um fundo de perfuragao 29 definido por uma parede 51 e formagao de terra penetrante 36. A extremida- de superior da BHA 10 e operacionalmente conectada a uma extremidade inferior de um tubo de perfuragao 33 por meio de um conector adequado 20. A extremidade superior do tubo de perfuragao 33 e operacionalizada e co- nectada a uma plataforma de perfuragao rotatoria, que e bem conhecida na tecnica e representada conceitualmente como 31. Elementos dos aparelhos de diregao sao dispostos dentro de um subdobrado 16 da BHA 10. Mais es- pecificamente, uma broca rotatoria 18 e operacionalizada conectada a um motor de lama 14 por um eixo 17. O motor de lama 14 e disposto dentro de um subdobrado 16.

Mais uma vez referindo-se a figura 1, a BHA 10 tambem com-

preende uma segao do sensor auxiliar 22, uma segao do fornecimento de energia 24, uma seção de eletrônicos 26, e uma seção de telemetria de furo de poço 28. A seção do sensor auxiliar 22 tipicamente compreende sensores direcionais tal como magnetômetros e inclinômetros que pode ser aplicado para indicar a orientação da BHA 10 dentro do fundo de perfuração 29. Essa informação, efetuada por sua vez, é aplicada na definição da trajetória do fundo de perfuração, do caminho do fundo de perfuração. A seção do sensor auxiliar 22 também pode compreender outros sensores aplicados na medi- ção durante a perfuração (MWD) e incluindo a operação Registro Durante a Perfuração (LWD), mas não limitado a, sensores responsivos à radiação gama, radiação nêutron e campos eletromagnéticos. A seção de eletrônicos 26 compreende circuitos eletrônicos para operar e controlar outros elemen- tos dentro do BHA 10. A seção de eletrônicos 26 de preferência compreende memória de perfuração (não mostrado) para armazenar parâmetros de per- furação direcional, medições feitas pelo seção de sensor, e sistemas opera- cionais da perfuração direcional. A seção eletrônica 26 também compreende de preferência um processo de furo de poço para controle dos elementos compreendendo a BHA 10 e para medição de vários processos e dados de telemetria. Elementos dentro da BHA 10 estão em comunicação com a su- perfície 45 da terra através da seção de telemetria do furo de poço 28. A se- ção de telemetria de furo de poço 28 recebe e transmite dados pra uma su- perfície de seção de telemetria 39. O caminho da telemetria é ilustrado con- ceitualmente pela linha rompida 30. Uma seção do fornecimento de energia 24 fornecimento de energia elétrica necessário para operar os outros ele- mentos dentro do BHA 10. A energia é tipicamente fornecida por baterias. Mais uma vez referindo-se a figura 1, fluido de perfuração ou

"lama" de perfuração é circulada pelo sistema de lama 32 a partir da superfí- cie 45 para baixo através da coluna de perfuração compreendendo o tubo de perfuração 33 e BHA 10, saída através da broca de perfuração 18, e retorna à superfície através do fundo de perfuração da coluna de perfuração anelar. O sistema de fluido de perfuração é bem conhecido na técnica.

A figura 1 ilustra um gatilho 34 e um estroboscópio 38 cooperan- do com a plataforma de perfuração 31, e mais particularmente com um ele- mento tal como a tabela rotatória ou unidade de topo (também não mostra- do) da plataforma de perfuração. Uma tabela rotatória será aplicada por fina- lidades da ilustração e discussão. Um "incremento de estroboscópio" é inici- ado ou "desencadeado" e subseqüentemente terminado pela passagem de rotação de estímulo compreendendo pontos predeterminados de azimute na tabela rotatória. O estímulo pode compreender um interruptor, um refletor, um ímã, ou qualquer meio adequado para operar o gatilho e o estroboscópio cooperando. Estímulo configurado como ponto de azimute será ilustrado em detalhe nas figuras 2a-2c e discussão relacionada. A seção de telemetria de superfície 39 é conectada a 37 para o suporte do tubo da plataforma de per- furação, além de ser conectada ao estroboscópio 38, e um processador de superfície 40. A seção de telemetria de superfície 39 recebe um "composto" reposta de telemetria de pulso de lama a partir da seção de telemetria do furo de poço 28. Esta reposta compreende um componente de telemetria "sinal" representativo da reposta do pacote de sensores 14 e um componen- te "ruído".

Conceito Básico da STA

No contexto desta descrição, o sinal representa pulsos de tele- metria de pulso de lama e o componente de ruído é uma série de pulsos de pressão aplicados para ativar um sistema de perfuração direcional. As res- postas do sistema de telemetria composto são recebidas na superfície atra- vés da seção de telemetria de superfície 39. Estes sinais compostos são medidos durante uma pluralidade de incremento de estroboscópio e soma- dos algebricamente e armazenados no processador 40. Como mencionado acima, qualquer componente de pulso de pressão não cíclico (tal como pul- sos de lama representando respostas do sensor BHA) ocorrendo durante uma pluralidade de incrementos de estroboscópios somará a uma constante "média" ou valor de pressão "A" por uma pluralidade de incrementos estro- boscópios. Isto é porque os pulsos de telemetria de pulso de lama podem ocorrer em qualquer ponto no incremento de estroboscópio. Contrariamente, um ruído cíclico ocorrendo durante um predeterminado incremento de estro- boscópio, e em sincronização com o incremento de estroboscópio, será re- forçado pela soma algébrica da pluralidade do incremento de estroboscó- pios. Uma assinatura ou imagem de qualquer componente do ruído cíclico ocorrendo em sincronia com o incremento de estroboscópio predeterminado é obtido de preferência pelo subtraindo o valor do pulso da pressão médio, de preferência dentro do processador 40. O sinal composto a partir de um único incremento de estroboscópio medido pela seção de telemetria de su- perfície 39 é simultaneamente entrado diretamente dentro do processador 40, como mostrado conceitualmente na figura 1. A assinatura do ruído, nor- malizado a um único incremento de estroboscópio, é então subtraído a partir do sinal composto medido, dentro do processador 40, para remover o pulso do sistema de direção cíclico a partir da reposta do sistema de telemetria. Isso resulta em um sinal de pressão do pulso de lama que é livre de qual- quer pulso de pressão cíclico aplicado para um sistema de perfuração dire- cional. O sinal do pulso de lama é então convertido, de preferência dentro do processador 40, em um ou mais parâmetros de interesse aplicando repostas a partir do sensor dentro do BHA 10. Estes resultados são tipicamente reti- rados para um registrador 42 como uma função de profundidade de dentro do fundo de perfuração 29 formando assim um registro de um ou mais pa- râmetros em uma forma comumente conhecida como um "registro". Deve ser recordado que o estroboscópio 38 pode ser disparado

pelo estímulo que não predetermina pontos de azimute em um elemento ro- tativo da plataforma de perfuração incluindo uma tabela rotatória, uma uni- dade de topo ou uma seção da coluna de perfuração saliente. Essa capaci- dade é ilustrada conceitualmente na figura 1 como uma entrada "auxiliar" 35 cooperando com o gatilho 34. Como no exemplo, um relógio pode ser sin- cronizado com a rotação da coluna de perfuração e todo processamento po- de ser baseado em tempo em vez de graus da rotação. Estabelecido de ou- tra maneira, ponderação de tempo sincrônico e ponderação de arco são conceitualmente equivalentes e será considerado equivalente nesta descri- ção.

Processamento de Dados

A técnica de ponderação de tempo sincrônico pode ser imple- mentada aplicando uma variedade de formalismo matemático com essenci- almente o mesmo resultado final do ruído cíclico removido a partir de um sinal eletromagnético composto. O formalismo que será discutido com mais detalhes a seguir é, portanto, aplicado para ilustrar conceitos básicos, mas outros formalismos matemáticos dentro do quadro dos conceitos básicos podem ser igualmente efetivos.

Como discutido previamente, o sinal do pulso de pressão com- posto de telemetria "R" é representado conceitualmente pela linha rompida na figura 1. R compreende um componente de sinal "S" representante da reposta do sistema de telemetria de lama e um componente de ruído com- posto "N" representando uma ou mais pressão pulsos aplicada para operar um sistema de perfuração direcional. Estabelecido matematicamente,

(1) R = S + N .

O estroboscópio é desencadeado pelo gatilho de cooperação para gravar, durante um incremento de estroboscópio (em unidades de tem- po ou graus), uma pluralidade (k - j) do incremento composto de sinais "e". Este composto de sinais é algebricamente somados inicialmente como

(2) R1 = Iiei. (i=j, ... ,k)

Se (k-j) é suficientemente grande, qualquer componente de pul- so de pressão não cíclico (tal como pulsos de telemetria de pulso de lama "S") ocorrendo durante um incremento de estroboscópio aproximará um va- lor médio "A" na soma algébrica de R'. Qualquer componente ruído cíclico (tal como pulsos cíclicos N aplicados para ativar um sistema de perfuração direcional) ocorrendo durante um incremento de estroboscópio, e em sincro- nização com o incremento de estroboscópios, é reforçado pela soma algé- brica R'. A equação (2), portanto produz um componente de ruído cíclico sobreposto a uma média do valor da pressão do pulso de lama A. O valor A é subtraído a partir de R' para obter uma assinatura ou imagem do compo- nente de ruído N. Que é (3) N = R' - A

esse componente do ruído cíclico é normalizado para único incremento de estroboscópio (N') e então combinado com um único sinal composto do in- cremento de estroboscópio R para determinar o sinal do pulso de lama S. Para finalidades de ilustração, uma subtração simples

(4) S = R - N1

é aplicada para ilustrar a determinação de S1 o componente de sinal do pul- so de lama de interesse. O parâmetro S é, portanto, o sinal de telemetria em um único incremento de estroboscópio com o ruído cíclico removido, e é in- dicativo de reposta do pacote de sensor 14 ou dado transmitido a partir da superfície para a BHA 10. Uma variedade de métodos pode ser aplicada pa- ra combinar o sinal composto Rea medida de N incluindo aparência e me-

nores quadros de técnicas de ajustamento.

A normalização do ruído do parâmetro N é ilustrada em maiores detalhes na seção a seguir. Graus em vez de tempo são aplicados para de- finir o incremento de estroboscópios. A discussão é igualmente aplicável pa- ra o incremento de estroboscópio definido em tempo. Figuras 2a, 2b e 2c

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ilustram conceitualmente três incrementos de estroboscópio g, relacionados para determinar ruídos cíclicos gerados por um elemento rotativo de uma plataforma de perfuração tal como uma tabela rotatória. Neste caso, sinais composto de incremento ej são medidos durante o incremento de estrobos- cópio "i" definido em unidades de graus da rotação. A tabela rotatória (ou

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unidade de topo) é representada conceitualmente pelo cilindro 50 nas figuras 2a-2c. Deve ser entendido que o cilindro 50 também pode representar, es- sencialmente, qualquer outro elemento rotativo proporcionando incremento de estroboscópios adequados. Na figura 2a, apenas um único ponto de azi- mute predeterminado é mostrado em 52. O incremento de estroboscópio

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resultando g, = 360 graus é ilustrado conceitualmente pela seta 54. Na figura 2b dois de quatro pontos de azimute predeterminados são mostrados em 56 e 58 resultando no incremento de estroboscópio gj = 90 graus, como parci- almente ilustrada pelas setas 62, 64 e 66. Na figura 2c, mais uma vez ape- nas um único ponto de azimute predeterminado é mostrado em 60, mas o

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incremento de estroboscópio g, é 720 graus com indicado pela seta 68. In- cremento de estroboscópio não necessariamente precisa ser igual ou preci- sa ser contíguo. Aplicando o formalismo matemático discutido acima, a sele- ção do incremento de estroboscópio necessita de normalização do compo- nente de ruído N expressa matematicamente na equação (3). Que é

(5) N1 = KN ,

onde

N' é o componente de ruído normalizado discutido acima e K é

um fator de normalização multiplicativo. Para o incremento de estroboscópio mostrado na figura 2a, K = 1. Para o incremento de estroboscópio mostrado na figura 2b, K = 4. Finalmente, para o incremento de estroboscópio mostra- do na figura 2c, K = 0.50. A figura 3 é um fluxograma simplificado ilustrado como o concei-

to de ponderação de tempo sincrônico é aplicado em um sistema de teleme- tria para remoção do ruído cíclico e para gerar "registros" dos parâmetros de interesse como uma função da profundidade do fundo de perfuração. Sinais compostos de incremento e, são medidos em 70. De preferência, o sinal composto R para um único incremento de estroboscópio é simultaneamente medido em 80. Sinais compostos de incremento ej são algebricamente so- mados em 72 de acordo com a equação (2). Um componente de ruído nor- malizado N' é computado em 74 de acordo com as equações (3) e (5). Os componentes ReN' são combinados em 76 para determinar o componente do sinal S de acordo com a equação (4). O componente do sinal S é então aplicado para computar pelo mesmo um parâmetro de interesse em 78 apli- cando um sensor de telemetria e uma relação predeterminada, em que a relação predeterminada é de preferência residente no processador 40. O procedimento é incrementado na profundidade em 82 e os passos descritos previamente são repetidos em uma nova profundidade. Resultados

Os resultados da ponderação de tempo sincrônico para eliminar ruído a partir do sistema de perfuração direcional de pressão de pulsos de lama são ilustrados com os exemplos a seguir, simplificados e hipotéticos. A figura 4a é um gráfico de pressão (ordenado) representando

um sinal composto R medido por um único incremento de estroboscópio (i.e. K = 1) para uma revolução da coluna de perfuração. A abscissa pode, como discutido previamente, ser em unidades de tempo ou graus. A curva 84 re- presenta a pressão gravada na seção de telemetria de superfície 39. Excur- sões 86 representam pulsos de dados a partir do sistema de telemetria de pulso de lama. A excursão 88, mostrada sobreposta a um pulso de dados 86, é um pulso de pressão cíclico aplicado para operar um sistema de perfu- ração direcional.

A curva 90 da figura 4b representa R1 que é a soma de R por uma pluralidade de incremento de estroboscópio como definido na equação (2). Sobre a abrangência do incremento de estroboscópio em que a queda dos pulsos de dados aleatórios, a soma dos métodos em pressão média A como mostrado em 91. O pulso cíclico a partir do sistema de perfuração di- recional somado como mostrado em 88a. Nesta ilustração, K = 1/(k-j).

A figura 4c mostra uma curva 92 que representa N1 = KN = K(R' - A) onde a excursão 88b representa o pulso do sistema de perfuração dire- cional 88b normalizado para um único incremento de estroboscópio.

Finalmente a curva 84 da figura 4d representa a curva da pres- são S a partir do que o pulso de direção rotatória 88b foi subtraído. A figura 4d representa, portanto, pulsos de telemetria de lama livre da interferência a partir de um sistema de pulso de perfuração direcional. Enquanto a descrição antecedente é direcionada em direção as

modalidades preferíveis da invenção, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações, que se seguem.

Claims (16)

1. Sistema de telemetria de pulso de lama MWD para sensor de telemedição de dados, enquanto estiver operando um sistema direcional de perfuração, o sistema de telemetria compreende : (a) uma seção de telemetria para medição de um sinal de pressão com- posto; (b) um gatilho sensível a um estímulo e cooperando com o estroboscópio para definir uma pluralidade de incremento de estroboscópios; e (c) um processador cooperando com a referida seção de telemetria ; (i) para soma algebricamente dos sinais do incremento composto do ciclo do pulso de pressão medido durante a referida pluralidade de incremento de estroboscópio para definir um componente cícli- co de pulso de pressão relacionada ao referido sistema de perfu- ração direcional, e (ii) para combinar o referido componente cíclico do pulso de pressão com o referido sinal composto para obter um componente do sinal de telemetria de pulso de lama.

2. Sistema de telemetria do pulso de lama, de acordo com a rei- vindicação 1, em que o referido estímulo compreende um ponto de azimute predeterminado em um elemento rotativo.

3. Sistema de telemetria do pulso de lama, de acordo com a rei- vindicação 1, em que o referido estímulo compreende um sinal gerado por um relógio.

4. Método para sensor de telemedição de dados de pulso de Ia- ma enquanto opera um sistema de perfuração direcional, o método compre- endendo: (a) medição de um sinal de pressão composto com uma seção de teleme- tria; (b) definição uma pluralidade de incremento de estroboscópio com um ga- tilho sensível a um estímulo e cooperando com um estroboscópio; e (c) dentro de um processador cooperando com a referido seção de teleme- tria (i) somando algebricamente os sinais do incremento composto do pulso de pressão medido durante a referida pluralidade de incre- mento de estroboscópio para definir um componente cíclico de pressão de pulso relacionada ao referido sistema de perfuração direcional, e (ii) combinando o referido componente cíclico do pulso de pressão com o referido sinal composto para obter um componente do sinal de telemetria de pulso de lama.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o referido estímulo compreende um ponto de azimute predeterminado em um elemento rotativo.

6. Sistema de telemetria de pulso de lama como definido na rei- vindicação 4 em que o referido estímulo compreende um sinal gerado por um relógio.

7. Sistema registro MWD compreendendo: (a) um sistema de perfuração direcional; (a) uma seção de telemetria de furo de poço de pulso de lama para trans- missão de um componente de sinal a partir de um sensor de furo de poço; (b) uma seção de telemetria de superfície de pulso de para medição de um sinal composto compreendendo o referido componente de sinal; (c) um gatilho responsivo para um ponto de azimute em um elemento rotati- vo e cooperando com o estroboscópio para definir uma pluralidade de incrementos de estroboscópios; e (d) um processador cooperando com a referida seção de telemetria da su- perfície do pulso de lama (i) para a soma algébrica dos sinais compostos de incremento medi- dos durante a referido pluralidade de incrementos de estroboscó- pios para definir um componente cíclico do pulso aplicado para operar o referido sistema de perfuração direcional, e (ii) para combinar o referido componente cíclico do pulso com o refe- rido sinal composto para obter o referido componente de sinal.

8. Sistema de registro, de acordo com a reivindicação 7, em que o referido componente cíclico de pulso é normalizado como uma função da refe- rida definição da referida pluralidade do referido incremento de estroboscópios.

9. Sistema de registro, de acordo com a reivindicação 7 compre- endendo ainda uma relação predeterminada para converter o referido com- ponente de sinal em um parâmetro de interesse.

10. Sistema de registro, de acordo com a reivindicação 9 com- preendendo ainda um registrador cooperando com o referido processador para gerar um registro do referido parâmetro de interesse.

11. Sistema de registro, de acordo com a reivindicação 7, em que o referido sistema de furo de poço direcional compreende : (a) um subdobrado cooperando com uma coluna de perfuração e uma broca de perfuração; e (b) um motor de lama disposto dentro do referido subdobrado ; em que (i) a referida coluna de perfuração e o referido motor de lama são conectados operacionalmente para a referida broca de perfuração operar a referida broca de perfuração independente da rotação da referido coluna de perfuração, (ii) o referido componente cíclico de pulso é aplicado para variar a 20 velocidade rotacional da referida broca de perfuração, e (iii) o referido fundo de perfuração é desviado pela referida variação periódica da referida velocidade rotatória da referida broca de per- furação.

12. Método de registro MWD compreendendo: (a) fornecer um sistema de perfuração direcional; (a) transmitir um componente de sinal a partir de um sensor de a furo de poço com uma seção de telemetria de furo de poço de pulso de lama; (b) medir um sinal composto compreendendo o referido componente de sinal com uma seção de telemetria da superfície pulso de lama; (c) definir uma pluralidade de incremento de estroboscópios com um gati- lho responsivo para um ponto de azimute em um elemento rotativo e cooperando com o estroboscópio; e (d) com um processador cooperando com a referida seção de telemetria da superfície pulso de lama (i) somando algebricamente os sinais compostos de incrementos medidos durante a referida pluralidade de incremento de estro- boscópios para definir um componente cíclico de pulso aplicado para operar o referido sistema de perfuração direcional, e (ii) combinando o referido componente cíclico de pulso com o referido sinal composto para obter o referido componente de sinal.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12 compreendendo ainda normalizar o referido componente cíclico de pulso como uma função da referida definição da referida pluralidade do referido incremento de estro- boscópios.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12 compreendendo ainda a conversão do referido componente de sinal em um parâmetro de interesse com uma relação predeterminada.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14 compreendendo ainda gerando um registro do referido parâmetro de interesse com um regis- trador cooperando com o referido processador.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que o referido sistema de perfuração direcional compreende: (a) um subdobrado cooperando com a coluna de perfuração e uma broca de perfuração; e (b) um motor de lama disposto dentro do referido subdobrado ; em que (i) a referida coluna de perfuração e o referido motor de lama são operacionalizados e conectados para a referida broca de perfura- ção para operar a referida broca de perfuração independente da rotação da referida coluna de perfuração, (ii) o referido componente cíclico de pulso é aplicado para variar a velocidade rotacional da referido broca de perfuração, e (iii) o referido fundo de perfuração é desviado pela referida variação periódica da referida velocidade rotatória da referida broca de per- furação.