BR102013003540A2

BR102013003540A2 - Aparelho, sistema , e atuador eletro-hidráulico para uso em um poço

Info

Publication number: BR102013003540A2
Application number: BR102013003540-8A
Authority: BR
Inventors: Benoit Deville; Marian Faur; Charley Martinez
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2013-12-17
Also published as: US20130206387A1; NO345913B1; BR102013003540B1; SA113340297B1; US9938823B2; NO20130251A1

Abstract

APARELHO, SISTEMA, E ATUADOR ELETRO-HIDRÁULICO PARA USO EM UM POÇO. Um aparelho inclui um circuito para receber energia e dados através de um meio de comunicação, em que o circuito é para separar a energia e os dados. Um comutador eletrônico acopla a saída de energia do circuito a um componente elétrico de fundo de poço para utilização em um poço. De acordo com outras implementações, um atuador eletro-hidráulico inclui um alojamento exterior que define uma primeira câmara hidráulica e uma segunda câmara hidráulica, em que uma vedação para uma das câmaras hidráulicas é conseguida sem a utilização de um vedante elastomérico.

Description

APARELHO, SISTEMA, /E ATUADOR ELETRO-HIDRÁULICO PARA USO EM UM POÇO

ANTECEDENTES

Um poço pode ser perfurado em uma estrutura subterrânea para efeitos de recuperação de fluidos de um reservatório na estrutura subterrânea. Exemplos de fluidos incluem hidrocarbonetos, água doce ou outros fluidos. Alternativamente, um poço pode ser usado para injeção de fluidos na estrutura subterrânea. Uma vez que o poço é perfurado, o equipamento de

completação pode ser instalado no poço. Exemplos de equipamento de completação incluem um revestimento ou liner para revestir um furo de poço. Além disso, condutos de escoamento, dispositivos de controle de fluxo, bombas e outro equipamento também podem ser instalados para executar as operações de produção ou de injeção.

SUMÁRIO

Em geral, de acordo com algumas implementações, um aparelho inclui um circuito para receber energia e dados através de um meio de comunicação, em que o circuito é para separar a energia e os dados. Um comutador eletrônico acopla a saida de energia pelo circuito para um componente elétrico de fundo de poço (uma bomba e / ou um atuador eletro-hidráulico) 'para uso em um poço. De acordo com outras implementações, um atuador eletro-hidráulico inclui um alojamento exterior que define uma primeira câmara hidráulica e -uma segunda câmara hidráulica, em que uma vedação para uma das câmaras hidráulicas é conseguida sem a utilização de 'um vedante elastomérico.

Outras características se tornarão aparentes a

partir da descrição a seguir, dos desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Algumas modalidades são descritas em relação às figuras a seguir:

A Figura 1 ilustra uma disposição de exemplo do equipamento para uso com um poço de acordo com algumas implementações.

As Figuras 2, 5 a 7, 9 e 10 são diagramas esquemáticos de arranjos de exemplo incluindo um meio de comunicação compartilhado para fornecimento de energia e dados para módulos elétricos de fundo de poço de acordo com algumas implementações.

As Figuras 3 e 8 são diagramas esquemáticos de porções dos arranjos de exemplo das Figuras 2 e 7 de acordo com algumas implementações.

A Figura 4 é um diagrama esquemático de um tiristor de triodo bidirecional para utilização em um módulo elétrico de fundo de poço de acordo com algumas implementações.

As Figuras 11, 13, e 15 são diagramas esquemáticos de atuadores eletro-hidráulicos de acordo com várias implementações; e

As Figuras 12 e 14 são diagramas hidráulicos das disposições das Figuras 11 e 13, respectivamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Como usados aqui, os termos "acima" e "abaixo", "para cima" e "para baixo", "superior" e "inferior", "na direção para cima", e "na direção para baixo", e outros termos semelhantes indicando posições relativas acima ou abaixo de iam determinado ponto ou elemento são usados nesta descrição para descrever mais claramente algumas modalidades. No entanto, quando aplicados a equipamentos e métodos para utilização em poços que são desviados ou horizontais, tais termos podem se referir a uma relação da esquerda para a direita, da direita para a esquerda ou diagonal, conforme apropriado:

Vários tipos de componentes para uso em um poço podem realizar comunicações elétricas e podem ser alimentados por energia elétrica. Em alguns exemplos, uma unidade de superfície (localizada em uma superfície de terra acima de um poço) pode incluir um módulo de telemetria para reàlizar a comunicação de dados e uma ou mais fontes de alimentação para fornecer energia aos componentes elétricos no fundo do poço. Em alguns exemplos, a unidade de ~ superfície pode incluir uma fonte de alimentação principal (por exemplo, uma fonte de energia CA ou corrente alternada principal) e uma fonte de energia auxiliar (por exemplo, uma fonte de energia CA auxiliar). A fonte de alimentação principal pode ser utilizada para fornecer energia a certos componentes de uma ferramenta dentro do poço, tal como sensores, dispositivos de controle de fluxo, e assim por diante. A alimentação auxiliar pode ser usada para alimentar outros componentes, tal como uma bomba (por exemplo, bomba eletro-hidráulica, bomba solenoide, bomba piezelétrica e bomba de liga de memória de forma) ou um atuador eletro-hidráulico. Em alguns exemplos, linhas elétricas separadas são' usadas para fornecer energia da fonte de alimentação principal e da fonte de alimentação auxiliar para componentes elétricos de fundo de poço correspondentes. 0 uso de fontes de alimentação separadas, tal como a fonte de alimentação principal e a fonte de alimentação auxiliar, e de linhas elétricas separadas correspondentes pode ser complexo e ineficiente. Por exemplo, a utilização de linhas elétricas separadas pode resultar em um maior número · de ligações elétricas,' o que pode levar a confiabilidade reduzida e tempo de sonda aumentado (tempo envolvido na montagem e na implantação de uma coluna de ferramenta em uma locação de poço).

De acordo com algumas modalidades, em vez de utilizar linhas elétricas separadas para fornecer energia de fontes de energia separadas para componentes elétricos de fundo de poço> um meio de comunicação compartilhado pode ser usado para fornecer tanto energia quanto dados a vários componentes de fundo de poço (incluindo bombas e / ou atuadores eletro-hidráulicos), os quais podem ser ligados ao meio de comunicação elétrica compartilhado em paralelo.

Como discutido em mais detalhes abaixo, o meio de comunicação compartilhado para fornecer energia e dados pode incluir um par de fios torcidos ou um cabo coaxial. 0 meio de comunicação compartilhado pode ser usado para transportar energia para ambos os componentes, tais domo bombas e / ou atuadores eletro-hidráulicos, bem como outros componentes de umá ferramenta, tal como um modem e assim por diante.

A Figura 1 ilustra um arranjo de exemplo que inclui equipamentos (por exemplo, equipamentos de completação ou equipamentos de perfuração) implantados em um poço 104. O equipamento de fundo de poço pode incluir módulos elétricos 118 que são capazes de comunicar (tanto energia quanto dados) através de um meio de comunicação compartilhado 116. 0 meio de comunicação compartilhado 116 se estende para o equipamento de superfície da terra loòalizado em uma superfície de terra 102 a partir da qual o poço 104 se estende. O equipamento de superfície de terra inclui uma cabeça de poço Í01 e uma unidade de superfície 100. O meio de comunicação compartilhado se estende através da cabeça de poço 101 para a unidade de superfície 100.

A Figura 2 é iam diagrama esquemático de uma disposição de exemplo que inclui a unidade de superfície 100, o meio de comunicação compartilhado 116 e os módulos elétricos de fundo do poço 118 (que podem incluir bombas e / ou atuadores eletro-hidráulicos) . A unidade de superfície 100 inclui uma fonte de alimentação 106 que inclui uma fonte de alimentação CA que gera um sinal de energia CA 108.

A unidade de superfície 100 inclui ainda um módulo de telemetriá 110 que pode ser um modem ou outro tipo de módulo de telemetri-a. 0 módulo de telemetriá 110 é usado para realizar a comunicação de dados. O módulo de telemetriá 110 é capaz de entrada ou saída de um sinal de dados 112. O sinal de dados 112 pode ser recebido através do meio de comunicação compartilhado 116 pelo módulo de telemetriá 110 a partir de um componente de fundo de poço, tal como um sensor. Em outros exemplos, o sinal de dados 112 pode ser um sinal de comando ou outro sinal que é emitido pelo ifíóduló' de telemetriá 110 para distribuição a um componente de fundo de poço. O sinal de energia CA 108 pode ter uma freqüência

relativamente baixa, enquanto que o sinal de dados 112 pode ter uma freqüência relativamente alta (mais alta que a freqüência do sinal de alimentação CA 108).

Na direção - de saída' (a partir da unidade de superfície 100 para um componente de fundo de poço), o sinal de dados de "saída do - módulo de telemetriá 110 e o sinal de alimentação CA de saída da fonte de alimentação 106 podem ser combinados pelo transformador de modulação 114. A energia e os dados combinados (representados como sinal combinado 117 na Figura 1) são fornecidos ao longo do meio de comunicação compartilhado 116 o qual pode ser um par de fios torcidos em alguns exemplos. Um par de fios torcidos inclui um par de fios elétricos com os fios elétricos sendo torcidos para cruzar um ao outro em vários pontos. Como representado na Figura 1, os módulos elétricos de fundo de poço 118 estão ligados em paralelo ao meio de comunicação compartilhado 116.

O sinal combinado 117 inclui o sinal de alimentação CA fornecido em modo comum através do par de fios torcidos. A soma dos sinais1 nos fios elétricos do par de fios torcidos produz o sinal de energia CA. 0 sinal de dados no sinal combinado 117 é fornecido em modo diferencial ao longo do par de fios torcidos - a subtração dos sinais nos fios elétricos do par de fios torcidos produz o sinal de dados.

Notem que na direção inversa, quando o sinal de

dados de um componente de fundo de poço é comunicado para cima do poçõ para a unidade de superfície 100, o transformador de modulação 114 é capaz de separar o sinal de dados para cima do poço do sinal combinado no par de fios torcidos 116 para fornecer ao módulo de telemetria 110. Mais detalhes sobre um módulo elétrico de fundo de poço 118 de acordo = com alguns exemplos estão representados na Figura 3. 0 módulo elétrico 118 inclui um transformador de modulação 202 para separar o sinal de alimentação CA e o sinal de dados ,do sinal combinado 117 no meio de comunicação compartilhado 116. Como notado acima, um sinal de dados é transportado no meio de comunicação compartilhado 116 em modo diferencial, enquanto que o sinal de energia CA' é transportado no meio de comunicação compartilhado·;" 116 em modo comum. O transformador de modulação 202 é capaz de subtrair os sinais nos fios do par de fios torcidos 116 para produzir um sinal de dados 203, o qual é fornecido na saída 204 do transformador de modulação 202. O sinal de dàdos de saída 203 é fornecido a um módulo de telemetria 206 que pode ser um modem em alguns exemplos. Notem que o sinal de dados de saída 203 pode ser um comando enviado para o- módulo elétrico de fundo de poço 118 para acionar o módulo 118. Notem também que o sinal de dados pode também fluir na direção oposta, do módulo de telemetria 206 através do transformador de modulação 202 para o par de fios torcidos 116.

O transformador de modulação 202 é capaz de somar os sinais nos fios do par de fios torcidos 116 para fornecer um siríãl de modo comum na saída 208 na Figura 3. O sinal de modo comum é o sinal de energia AP 207 o qual é fornecido a uiftâ entrada de um comutador 210. O comutador 210, em alguns exemplos, pode ser um comutador eletrônico em vez de um relê eletromecânico que pode consumir quantidades relativamente grandes de energia. Em alguns exemplos, o comutador eletrônico 210 é um comutador semicondutor que é formado utilizando tecnologia de semicondutores. 0 comutador semicondutor pode ser um tiristor de triodo bidirecional (bilateral). Um exemplo de tiristor de triodo bidirecional 302 é mostrado na Figura 4 o qual tem terminais 304 e 306 e um terminal de porta 308. Um sinal de controle pode ser fornecido ao terminal de porta 308 para provocar fluxo de corrente entre os terminais 304 -'e 306 através do tiristor de triodo bidirecional 302. A corrente pode circular em qualquer direção.

Em outros exemplos, o comutador eletrônico 210 pode

incluir transistor(es), tal como transistor(es) de energia para permitir a comunicação de energia através do comutador eletrônico 210.

A saida do comutador eletrônico 210 é ligada a um componente elétrico 212 que será alimentado pelo sinal de energia CA 207 fornecido atíavés do comutador eletrônico 210. Em alguns exemplos, o componente elétrico 212 pode ser um atuador eletro-hidráulico que tem um motor 214, uma bomba hidráulica 216 e um atuador 218 que tem um pistão 220 móvel pela pressão hidráulica criada pela bomba hidráulica 216. Em outros exemplos, outros tipos de componentes elétricos podem ser alimentados por énergia distribuída através do comutador eletrônico 210 da Figura 3.

Um capacitor 222 no componente elétrico 212 permite uma mudança de fase para acionar o motor 214.

O módulo de telemetria 206 proporciona uma saída

para o comutador eletrônico 210 (tal como para a porta 308 do tiristor 302 da Figura ,4.). A saída do módulo de telemetria 206 pode fornecer um comando para o comutador eletrônico 210 para ativar: ou desativar o comutador eletrônico 210 em' resposta à sinalização de controle recebida através do meio de comunicação compartilhado 116.

Em alguns exemplos, o atuador 218 pode incluir um sensor de posição 224 para medir uma posição do pistão 220. A posição medida pode ser comunicada pelo sensor de posição 224 através da' linha de comunicação 226 para o módulo de telemetria 20'6, o que pode proporcionar um sinal de dados que representa a posição medida através do transformador de modulação 202 pará o par de fios torcidos 116 para comunicação pára a unidade de superfície 100. Apesar de um arranjo específico ser representado na

Figura 3, notem que em outras implementações outros arranjos de um módulo eletrônico de fundo de poço 118 podem ser utilizados..Por:exemplo, alguns dos módulos eletrônicos de fundo de poço 118 podem incluir atuadores eletro- hidráulicos, como discutido acima, enquanto que outros dos módulos eletrônicos1 de fundo de poço podem incluir outros tipos de dispositivos, tal como sensores, dispositivos de controle de fluxo, e assim por diante.

A Figura 5 ilustra uma disposição de exemplo que é uma variante do arranjo da Figura 2. A componentes semelhantes na Figura 5 são atribuídos os mesmos numerais de referência como na Figura 2. No arranjo da Figura 5, um acoplador indutivo 156 (incluindo dois pares 152 e 154 de bobinas para comunicar respectivos sinais 153 e 155, respectivamente) é fornecido para permitir comunicação com o meio de comunicação compartilhado 116 (por exemplo, par de fios torcidos) e outro meio de comunicação compartilhado 150, sem ter que fornecer conexão elétrica entre os meios

' *.. -V

de comunicação compartilhados 116 e 150.

Um acoplador indutivo realiza comunicação (dados e / ou energia) usando indução entre as porções do acoplador indutivo (por exemplo, bobinas) do acoplador indutivo.

Os pares 152 e 154 de bobinas fornecem um transformador que é capaz de realizar soma de sinal (extrair um siriàl de modo comum) e subtração de sinal (fornecer um sinal de modo diferencial) de tal formã que o sinal de alimentação CA e o sinal de dados podem ser acoplados através do acoplador indutivo 156.

Os módulos elétricos de fundo de poço 118 são ligados em paralelo ao meio de comunicação compartilhado 150. Os componentes dos módulos elétricos de fundo de poço 118 podem ser semelhantes àqueles representados na Figura 3, por exemplo.

A Figura 6 ilustra uma disposição de exemplo que é uma variante do arranjo da Figura 5. A componentes semelhantes na Figura 6 são atribuídos os mesmos numerais de referência que na Figura 5. A disposição da Figura 6 é para uso em um poço multilateral tendo ramificações laterais AeB que se estendem a partir de um furo de poço principal. Na Figura 6, o acoplador indutivo 156 acopla dados e energia entre os meios de comunicação compartilhados 116 e 150 (por exemplo, um sinal combinado 117 é indutivamente acoplado através do acoplador indutivo 156 e enviado como um sinal combinado 119).

Além disso, um acoplador indutivo 160 (semelhante em desenho ao acoplador indutivo 156) é capaz de acoplar indutivamente energia e dados entre o meio de comunicação compartilhado 150 e um meio de comunicação compartilhado

163 o qual está ligado a módulos elétricos de fundo de poço

164 na ramificação lateral A.

Da mesma forma, iam acoplador indutivo 162 (semelhante em desenho ao acoplador indutivo 156) é capaz de acoplar indutivamente energia e dados entre o meio de comunicação compartilhado 150 e um meio de comunicação compartilhado 165 o qual está ligado a módulos elétricos de fundo de poço .166 na ramificação lateral Β. A -implantação de acopladores indutivos adicionais que permitem comunicação de energia e dados com equipamentos em ramificações laterais adicionais.

A Figura 7 mostra um arranjo de acordo com outro exemplo no qual uma unidade de superfície 100-1 é acoplada através de um cabo coaxial 402 a módulos elétricos 118. O cabo coaxial 402 pode ter um condutor interno que é rodeado por uma blindagem condutora. Uma camada de isolamento é proporcionada entre a blindagem condutora (que pode ser uma blindagem condutora tubular) e o condutor interno.

A unidade de superfície 100-1 inclui a fonte de energia CA 106 e o módulo de telemetria 110. No entanto, em vez de um transformador de modulação como na unidade de superfície 100 da Figura 2, a unidade de superfície 100-1 inclui um multiplexador 404 que é capaz de combinar a saída de sinal de energia CA 108 pela fonte de energia CA 106 e o sinal de dados 112 enviado pelo módulo de telemetria 110, para fornecimento como sinal combinado 117 através do cabo coaxial 402.

Os módulos elétricos de fundo de poço 118-1 estão ligados ao cabo coaxial 402 para receber sinais de energia CA e dados comuriicáclos através do cabo coaxial 402. 0 cabo coaxial 402 pode também ser utilizado para comunicar sinais de dados na direção para cima do poço a partir dos módulos elétricos dentro do poço 118 para a unidade de superfície 100-1.

A Figura 8 ilustra componentes de exemplo que podem

ser utilizados em um módulo elétrico de fundo de poço 118- 1. No módulo elétrico de fundo de poço 118-1, em vez do transformador de modulação 202 utilizado no módulo elétrico de fundo de poço 118 da Figura 3, o módulo elétrico de fundo de poço 118-1 inclui um demultiplexador para separar componentes de alta freqüência (incluindo o sinal de dados 203) dos componentes de baixa freqüência (incluindo o sinal de energia CA 207). Em alguns, exemplos, o demultiplexador 502 pode incluir um filtro passa alta para extrair componentes de alta freqüência e um filtro passa baixa para extrair componentes de baixa freqüência.

O sinal de dados 203 liberado pelo demultiplexador 502 é fornecido ao módulo de telemetria 206 e o sinal de energia CA 207 liberado pelo demultiplexador 502 é fornecido para á"entrada do comutador eletrônico 210 o qual é capaz de acoplar o sinal de energia CA 207 ao componente elétrico 212.

A Figura 9 ilustra uma disposição de exemplo que é uma variante do arranjo da Figura 7. A componentes semelhantes na Figura 9 são atribuídos os mesmos numerais de referência que na Figura 7. O arranjo de exemplo da Figura 9 inclui um acoplador indutivo 420 para sinais de dados e energia indutiva entre o cabo coaxial 402 e outro cabo coaxial 410 que está ligado aos módulos elétricos de fundo de poço 118-1. A Figura 10 ilustra üma disposição de exemplo que é

uma variante do arranjo da Figura 9. A componentes semelhantes na Figura 10 são atribuídos os mesmos numerais de referência que na Figura 9. A disposição da Figura 10 é para uso em um poço multilateral tendo ramificações laterais AeB que se estendem de um furo de poço principal. Na Figura 10, o acoplador indutivo 420 acopla dados e energia entre os cabos coaxiais 402 e 410.

Além disso, um acoplador indutivo 430 (semelhante em desenho ao acoplador indutivo 420) é capaz de indutivamente acoplar energia e dados entre o cabo coaxial 410 e um cabo ' coaxial 432 que está ligado aos módulos elétricos de fundo de poço 434 na ramificação lateral A.

Da mesma ? forma, um acoplador indutivo 431 (semelhante em desenho ao acoplador indutivo 410) é capaz de acoplar indutivamente energia e dados entre o cabo coaxial 410 e um cabo coaxial 435 o qual está ligado aos módulos elétricos de fundo de poço 436 na ramificação lateral B.

A Figuírà 11 é uma vista lateral ésquemática de um atuador eletro-hidráulico 500 que é um exemplo do componente elétrico 212 ilustrado na Figura 3 ou 8. De acordo com algumas implementações, o atuador eletro- hidráulico 500 não emprega vedações elastoméricas (sejam estáticas ou dinâmicas) que estão em contato com os fluidos do furo de poço. A utilização de vedantes elastoméricos que são expostas a fluidos do furo de poço em uma ferramenta de fundo de poço pode resultar em confiabilidade reduzida da ferramenta, uma vez que os vedantes elastomérieos podem falhar em algum ponto ao longo do tempo. Assim, as ferramentas que incluem vedantes elastomérieos que são expostos a fluidos de furo de poço podem não ser apropriadas para utilização ém instalações permanentes em um poço. ~

0 atuador eletro-hidráulico 500 tem um alojamento exterior 501 (por exemplo alojamento de metal) que contém uma primeira câmara 504 e uma segunda câmara 506 que são preenchidas com um fluido hidráulico (a primeira e a segunda câmaras 504 e 506 constituem primeira e segunda câmaras hidráulicas). A primeira câmara 504 tem duas partes: uma primeira parte do lado esquerdo da segunda câmara 506 e uma segunda parte do lado direito da câmara 506. A primeira parte da primeira câmara 504, a qual é definida em parte por uma antepara 522, inclui o motor 214 e a bomba hidráulica 216. Os fios 524 se estendem através da antepara 522 para o motor 214.

A segunda parte da primeira câmara 504 é adjacente ao lado direito " 508 do pistão 220 (o qual é engatado de modo vedado devido' à presença de um' vedante 514 " com o alojamento 501). Um caminho de fluido 510 interliga a primeira e a segunda partes da primeira câmara 504. Em alguns exemplos, o caminho de fluido 510 pode ser fornecido por um tubo soldado ao alojamento exterior 502, em outros exemplos outros tipos de caminhos de fluidos podem ser empregados.

Quando uma válvula 512 (que pode ser uma válvula dè solenoide ou outro tipo de válvula) é fechada, a segunda câmara 506 é isolada da primeira câmara. Notem que uma vedação de O-ring pode ser proporcionada no pistão 220 para engatar uma superfície interior do alojamento exterior 502, para proporcionar engate de vedação entre o pistão 220 e o alojamento exterior 502.

Uma mola de tensão 516 está localizada na segunda câmara 506 do lado esquerdo 518 do pistãó 220. A mola de tensão 516 tende a puxar o pistão 220 para a esquerda (no diagrama) e pode criar força de tração suficiente para colocar o pistão 220 e a haste de atuador 520 ligada ao pistão 220 em uma primeira posição quando a pressão é equilibrada entre a primeira e a segunda câmaras 504 e 506. Em outros exemplos, em vez de utilizar a mola de tensão 516, a mola de compressão pode ser utilizada em vez disso, onde a mola de compressão é colocada no lado direito 508 do pistão 220.

Uma vez que a primeira câmara 504 é a única das

duas câmaras 504 e 506 que, potencialmente, está em contato com fluidos de furo de poço, foles de metal soldados 526 e 528 podem ser usados para criar uma priméira câmara totalmente fechada 504. O fole 526 é soldado ao alojamento exterior 502 e a haste de atuador 520. O fole 526 é deformável para permitir movimento longitudinal da haste de atuador 520 quando hidraulicamente acionada pela bomba 216. Em outros exemplos, o fole 526 pode ter outra disposição.

O fole 528 é colocado em uma estrutura tubular 530 e é soldado à estrutura tubular 530. Um dos lados do fole 528 está em comunicação de fluido com a primeira câmara 504 através do caminho de fluido 531. O fole 528 proporciona compensação de pressão da primeira câmara 504 em relação à pressão externa do poço. A combinação do fole 528 e da estrutura tubular 530 proporciona um' dispositivo de equalização para equalizar ' a pressão no interior da primeira câmara 504 com a pressão do furo de poço.

Em operação, o motor 502 é ativado, por exemplo, pelo uso do comütador eletrônico 210 da Figura 3 ou 8 para acoplar energia CA ao motor 502. 0 motor 214 está ligado à bomba hidráulica 216 por um acoplamento 503. A ativação do motor 214 faz com que a bomba hidráulica 216 bombeie fluido hidráulico atrâvés de iam caminho de saida 534 para a segunda câmara 506,■ o que acumula pressão para deslocar o pistão 220. Dependendo da pressão aplicada, uma" posição de equilíbrio do pistão 220 é atingida. A bómba 216 permite que uma pressão' suficiente se acumule para fazer com que o pistão 220 e a haste de atuador 520 se movam da primeira posição para a segunda posição.

Para deslocar o pistão 220 e a haste de atuador 520 de volta da segunda posição para a primeira posição, a válvula 512 podè ser aberta (pelo uso de um comando) para permitir comunicação de fluido entre a primeira e a segunda câmaras 504 e 506, o que equilibra a pressão entre as duas câmaras. Uma vez que a pressão nas câmaras 504 e 506 é equilibrada, a mola de tensão 516 é capaz de mover o pistão 220 e a haste de atuador 520 de volta para a primeira posição.

Um esquema hidráulico para o arranjo da Figura 11 está representado na Figura 12. Aos elementos no diagrama hidráulico da Figura 12 que correspondem aos elementos da Figura 11 são atribuídos os mesmos numerais de referência. A admissão da bomba 216 na Figura 12 está ligada para receber fluido de um reservatório de fluido (que faz parte da primeira câmára 504) através de um filtro 532. Uma válvula de retenção 534 e a válvula de alívio 536 são colocadas na : saída da bomba 216 para, respectivamente, evitar o contrafluxo e para controlar a pressão máxima da bomba 216. O controle da pressão máxima da bomba 216 permite que a quantidade de energia consumida pelo motor 214 seja controlada. A primeira e a segunda posições do pistão 220 e da haste de atuador 520 são mostradas na Figura 12.

A Figura 13 representa iam atuador eletro-hidráulico diferente 500-1 que não inclui a mola de tensão 516 e a válvula 512 da Figura 11. Em vez disso, um distribuidor hidráulico 602 é utilizado. Aos componentes do atuador eletro-hidráulico 500-1 que são semelhantes aos componentes correspondentes do atuador eletro-hidráulico 500 são atribuídos os mesmos numerais de referência.

No arranjo da Figura 13, a admissão da bomba 216 não está ligada ao reservatório de fluido, mas, em vez disso, o reservatório de fluido é ligado por meio da primeira câmara 504 à entrada da bomba. Na Figura 13, um caminho de fluido 510-1 interliga a primeira e a segunda partes da primeira câmara 504. Além disso, o caminho de fluido 510-1' está ligado a uma abertura de saída do distribuidor hidráulico 602.

0 distribuidor hidráulico 602 tem duas posições. Na Figura 13, o ' distribuidor hidráulico 602 está na sua posição superior. Nesta posição, o caminho de fluido a partir da segunda câmara 506 para a entrada da bomba está fechado, enquanto que o caminho de fluido a partir do lado direito da primeira câmara 504 (no lado direito do pistão 220 na Figura 13) e o reservatório de fluido para a entrada da bomba está·aberto. Nesta posição, quando a bomba 216 é ativada, o fluido hidráulico circulará a partir do reservatório pára a segunda câmara 506 (na esquerda do pistão 220). A pressão acumula-se, em seguida, para mover o pistão 220 da sua primeira posição para a segunda posição.

O distribuidor hidráulico 602 também tem uma posição inferior. Na posição inferior, o caminho de fluido do reservatório, para a entrada da bomba é fechado, enquanto que o caminho dé fluido a partir da segunda câmara 506 (à esquerda do pistão 220) para a entrada da bomba está aberto. A saída da bomba está ligada à segunda parte da primeira câmara (lado direito do pistão 220) e ao reservatório. Como resultado, ; quando a bomba é ativada, o fluido circulará a partir da segunda câmara 506 (à esquerda do pistão 220),para o reservatório, o que cria uma queda de pressão na segunda câmara 506. A queda de pressão faz com que uma pressão diferencial se desenvolva através do pistão 220, a qual desloca o pistão 220 de volta para a sua primeira posição.

A Figura 14 representa o esquema hidráulico da disposição da;- Figura 13 que inclui o distribuidor hidráulico 602.

A Figura 15' mostra outro exemplo de atuador eletro- hidráulico 500-2. Este atuador eletró-hidráulico 500-2 utiliza uma bomba reversível 216-1. 0 atuador eletro- hidráulico 500-2 não inclui a mola de tensão 516 e a válvula 512 da Figura 11, nem o distribuidor hidráulico 602 da Figura 13. ;

Quando a bomba reversível 216-1 flui da primeira

câmara 504 paira a segunda câmara 506, isto vai fazer sobrepressurizár a segunda câmara 506 para mover o pistão 220 da primeira posição para a segunda posição.

Por outro lado, quando o fluxo da bomba é invertido, isto subpressuriza a segunda câmara 506 e faz o pistão 220 mover da segunda posição para a primeira posição.

Na descrição anterior, numerosos detalhes são apresentados para proporcionar uma compreensão do assunto aqui divulgado. No entanto, as implementações podem ser praticadas sem alguns ou todos estes detalhes. Outras implementações podem incluir modificações e variações a partir dos detalhes acima discutidos. Pretende-se que as reivindicações anexas cubram tais modificações e variações.

Claims

1. APARELHO, caracterizado pelo fato de que compreende: um circuito para receber energia e dados através de um meio de comunicação, o circuito para separar a energia e os dados; e um comutador eletrônico para acoplar a energia liberada pelo circuito para um componente elétrico de fundo de poço para utilização em um poço, o componente elétrico de fundo de poço selecionado a partir do grupo que consiste em uma bomba e um atuador eletro-hidráulico.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado."'.: peltí fato de que o circuito inclui ura transformador de modulação.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito inclui um demultiplexador pára separar um primeiro componente tendo uma freqüência mais elevada em um sinal de um segundo componente tendo uma freqüência mais baixa no sinal.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo'fato de que compreende ainda um módulo de telemetria para receber os dados liberados pelo circuito, em que uma saída do módulo de telemetria é conectada ao comutador eletrônico, a saída para fornecer um comando para o comutador eletrônico para ativar ou desativar o comutador.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador eletrônico inclui um tiristor de triodo bidirecional (bilateral) de comutador semicondutor.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comutador eletrônico inclui um componente selecionado do grupo que consiste em um tiristor de triodo bidirecional e um transistor de energia.

7. AparejIhof de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um meio de comunicação compartilhado para comunicar a energia e os dados entre o circuito e uma unidade de superfície localizada em uma superfície de terra, em que o meio de comunicação compartilhado compreende ou um par de fios torcidos ou um cabo coaxial. "

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o meio de comunicação compartilhado é um primeiro meiô de comunicação compartilhado, o aparelho compreendendo ainda um segundo meio de comunicação compartilhado e um acoplador indutivo para acoplar indutivamente a energia e os dados entre o primeiro e o segundo meios de comunicação compartilhados.

9. SISTEMA, caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de superfície tendo uma fonte de energia e um módulo de telemetria; um módulo elétrico de fundo de poço para posicionamento em um poço, e um meio de comunicação compartilhado para comunicar energia e dados entre a unidade de superfície e o módulo elétrico de fundo de poço, em que o módulo elétrico de fundo de poço inclui: um componente elétrico selecionado do grupo que consiste em uma bomba e um atuador eletro-hidráulico; um circuito para receber a energia e os dados através do meio de comunicação compartilhado e para separar a energia dos dados;" e um comutador eletrônico para acoplar a saída de energia pelo circuito ao componente elétrico.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um segundo módulo elétrico de fundo de poço que está conectado ao meio de comunicação compartilhado, o segundo módulo elétrico de fundo de poço, incluindo um segundo componente elétrico a ser alimentado·^ pelà energia comunicada através do meio de comunicação compartilhado, o segundo componente elétrico sendo de um tipo diferente do atuador eletro-hidráulico.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o meio de comunicação compartilhado é um primeiro meio de comunicação compartilhado ao qual o módulo elétrico de fundo de poço é conectado, em que o módulo elétrico de fundo de poço e o primeiro meio de comunicação compartilhado são para posicionamento em um ramal lateral, o sistema compreendendo ainda: um segundo meio de comunicação compartilhado, e um acoplador indutivo para acoplar indutivamente a energia e os dados entre os primeiros e segundos meios de comunicação compartilhados.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o circuito inclui um componente selecionado do grupo consistindo em um transformador de modulação e um demultiplexador.

13. ATUADOR ELETRO-HIDRÁULICO PARA USO EM UM POÇO, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento exterior que define uma primeira câmara hidráulica e uma segunda câmara hidráulica; um pistao; uma bomba para aplicar pressão de fluido à segunda câmara hidráulica para causar movimento do pistão de uma primeira posição para uma segunda posição; e um primeiro fole para proporcionar uma vedação de fluido para a primeira câmara hidráulica a partir de uma região do poço fora da primeira câmara hidráulica sem a utilização de um vedante elastomérico.

14. Atúador eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma haste de atuador acoplada ao pistão, em que o primeiro fole é soldado à haste de atuador e ao alojamento exterior.

15. Atuador eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um segundo fole para proporcionar um dispositivo de equalização para a primeira câmara, o segundo fole para equalizar uma pressão entre a primeira câmara e a região do poço fora do atuador eletro-hidráulico.

16. Atuador eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma mola pára desviar o pistão para a primeira posição quando as pressões na primeira e ná segunda câmaras são equilibradas. '

17. Atuador eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um distribuidor hidráulico tendo posições plurais para controlar a pressão na primeira e na segunda câmaras.

18. Âtüadof eletro-hidráulico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a bomba é uma bomba reversivèl.