BR112012033094B1 - cabo liso, e, método para produzir um cabo liso - Google Patents

Abstract

CABO LISO OU METÁLICO, E, MÉTODO PARA PRODUZIR UM CABO LISO OU METÁLICO. Um cabo compreende um membro de resistência estendido axialmente tendo um primeiro diâmetro próximo de uma extremidade superior e pelo menos um segundo diâmetro menor afastado da extremidade superior. Um material de revestimento é aderido a pelo menos a uma parte do comprimento do membro de resistência para formar um diâmetro externo substancialmente uniforme ao longo do cabo liso. Um método para construir um fio liso compreende elaborar um membro de resistência estendido axialmente tendo um primeiro diâmetro próximo de uma extremidade superior e pelo menos um diâmetro menor afastado da extremidade superior. Um material de revestimento é fixado a pelo menos uma parte do comprimento do membro de resistência para formar um diâmetro externo substancialmente uniforme ao longo do cabo.

Description

[0001] A presente descrição está genericamente relacionada com o campo dos cabos em um furo de poço para operações no poço.

[0002] O equipamento usado nas operações de poço pode ser desdobrado para o interior, e recolhido a partir de um furo de poço, também chamado de um furo de perfuração, usando um cabo. Como aqui empregado o termo cabo compreende cabos lisos e metálicos. Tais cabos para desdobramento são requisitados para terem uma capacidade de sustentação suficiente para suportar o peso da ferramenta e o do cabo metálico, e fornecer uma força de sustentação adicional para se auto liberar de uma carga em um designado ponto fraco caso o equipamento se torne preso no furo. Em alguns casos, por exemplo, em um poço profundo, somente o peso do cabo no furo do poço pode exceder o limite operacional de tração seguro, não fornecendo nenhuma margem para liberação de uma ferramenta presa.

Breve Descrição dos Desenhos

[0003] Um melhor entendimento da presente invenção pode ser obtido quando a descrição detalhada que se segue das modalidades em exemplo forem consideradas em conjunto com os desenhos que se seguem, aonde os elementos similares são indicados com indicadores de referência similares: As FIGS. 1A e IB mostram um exemplo de uma sonda pronta para realizar operações de poço de furo abaixo; A FIG. 2 mostra um exemplo de fio liso afunilado; A FIG. 3 mostra um exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 4 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 5 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 6 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 7 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 8 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 9 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 10 mostra outro exemplo de uma linha lisa conformada tendo pelo menos um condutor de energia na mesma; A FIG. 11 mostra um exemplo de fio metálico tendo elementos de blindagem conformados; A FIG. 12 mostra outro exemplo de fio metálico tendo elementos de blindagem conformados; As FIGS. 13A-C mostram exemplos de cabos aonde a área de seção transversal dos membros de resistência é reduzida ao longo do cabo; e As FIGS. 14A-C mostram os exemplos das FIGS. 13A-C com um revestimento externo.

[0004] Enquanto a invenção esteja suscetível a várias modificações e formas alternativas, algumas modalidades específicas serão aqui mostradas como meio de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas em detalhes. Deverá ser entendido, entretanto, que os desenhos e as descrições detalhadas aqui incluídas não estão intencionadas para limitar a invenção a uma forma particular descrita, mas pelo contrário, a intenção é de cobrir todas as modificações, equivalências, e alternativas que caiam dentro do escopo da presente invenção como definido pelas reivindicações apensas.

Descrição Detalhada

[0005] Várias modalidades ilustrativas da presente invenção estão descritas abaixo. Elas têm o significado de exemplos e não como limitações às reivindicações que se seguem.

[0006] As FIGS. IA e IB mostram um exemplo de uma sonda pronta para realizar as operações de poço de furo abaixo, também chamadas de serviços de poço, em um furo do poço 101. Como aqui usado, as operações de poço compreendem a perfilagem, a pescaria, as completações, e as operações de recuperação. O caminhão de serviços de poço 102 pode conter um número de diferentes características, por exemplo, para esta aplicação, o caminhão 102 contém um tambor 104, o qual desenrola o cabo 106 por um dispositivo combinado de medida/indicador de peso 108. O cabo 106 é içado pela roldana inferior 110 e pela roldana superior 112, e adentra o furo do poço por um equipamento de controle de pressão 114, usado para conter a pressão do furo do poço enquanto permite que o cabo 106 se mova com liberdade para dentro e para fora do furo do poço. O cabo 106 entra no furo do poço pela conexão da cabeça do poço 116, na qual o equipamento de controle de pressão está conectado. Abaixo da superfície 118, uma tubulação ou um revestimento se destina para uma profundidade do fundo (não mostrada). No interior do revestimento 120 está uma ferramenta de poço 125, conectada ao cabo 106.

[0007] O dispositivo combinado de medida e indicador de peso 108 compreende pelo menos uma, mas normalmente uma pluralidade de pinhões de medida 130. Os pinhões de medida 130 são medidores de precisão com referência a diâmetros precisos, e giram proporcionalmente com o cabo 106 na medida em que ele entra ou sai do furo do poço. Os pinhões de medida 130 são mecanicamente conectados a um dispositivo codificador de profundidade (não mostrado) que fornece sinais digitais com base na posição do pinhão de profundidade. Logo, na medida em que o cabo 106 se movimenta para dentro ou para fora do furo do poço 101, uma pluralidade de sinais de profundidade é enviada para um sistema portátil de dados 140 disposto no caminhão 102 de maneira a fornecer ao operador os dados precisos de profundidades. Adicionalmente, no exemplo mostrado, o dispositivo combinado de medida e indicador de peso 108 contém um pinhão de tensão do cabo 132. O pinhão de tensão do cabo 132 aplica um valor ajustado de pressão contra o cabo 106 na direção dos pinhões de medida 130. Na medida em que a quantidade de cabo no furo do poço aumenta, a tensão aplicada pelo peso do cabo resiste de encontro ao pinhão de tensão no cabo 132, fazendo aumentar a carga no pinhão de tensão do cabo 132 em direção aos pinhões de medidas 130. O pinhão de tensão do cabo 132 é conectado mecanicamente a uma célula de carga, e na medida em que o peso do cabo 106 aumenta, fazendo aumentar a carga no pinhão de tensão 132, a célula de carga envia um sinal para o compartimento de perfilação do caminhão 102, indicando um aumento de tensão no cabo 106.

[0008] Como aqui empregado, o termo cabo compreende cabos lisos e metálicos. Como aqui usado, o cabo metálico compreende membros de resistência entrelaçados circundando um núcleo que contém um ou mais condutores de energia. Os condutores de energia podem compreender condutores elétricos, fibras ópticas, e uma combinação deles. Os condutores podem ser configurados como condutores únicos, condutores trançados, condutores coaxiais, e uma combinação deles. Como aqui usado, um cabo liso compreende um membro de resistência de filamento único tendo uma superfície externa relativamente lisa. Enquanto o membro de resistência do fio liso possa ser metálico, ele não é usado para conduzir sinais elétricos ou potência. Genericamente, um cabo liso não contém um condutor de energia.

Fio Liso Afunilado

[0009] Um fio liso pode ser usado para conduzir instrumentos de memória e dispositivos mecânicos para o interior dos poços. Ele pode também fornecer serviços mecânicos tais como desviar luvas, remover tampões, esgoto e limpeza. O fio precisa ser capaz de conduzir o equipamento como também suprir uma transmissão de força mecânica para as ferramentas no interior do furo do poço. Uma limitação para os projetos atuais dos fios lisos é a razão entre a tensão e o peso. Isto limita a profundidade em que o cabo pode suportar carga e realizar um trabalho mecânico nas profundidades objetivo. Devido ao peso do material usado para confeccionar o cabo, quanto mais o cabo descer no interior do poço mais pesado se torna e maior a carga a ser suportada pelo cabo no topo do poço. Em adição, em poços de desvio, o arraste do cabo ao longo dos lados do furo do poço se soma ao problema, e o cabo não mais possui a capacidade de conduzir as ferramentas ou instrumentos que estavam intencionados para uso. A máxima profundidade que a linha poderá alcançar será menor do que a própria linha poderia alcançar devido às ferramentas ou cargas. A carga é geralmente maior em diâmetro externo OD (da sigla em Inglês para Outside Diameter). Se a operação do fio liso se torna presa no furo, isto ocorrerá genericamente na carga desde que esta possui o maior OD. E por esta razão é que o fio liso precisa ser projetado para puxar a carga para fora de um ponto fraco ou por outros meios. Mas em certa profundidade não existe nenhum fator de segurança para este ponto fraco. Então, a profundidade máxima seguramente alcançada é atualmente menor do que a profundidade que o próprio cabo poderia alcançar.

[00010] Em uma modalidade da presente invenção, ver a FIG. 2, um fio liso afunilado 200 está mostrado. O fio liso afunilado compreende um membro de resistência 210 que é afunilado a partir de um diâmetro maior di próximo da superfície e pelo menos um diâmetro menor d2, ds próximo do fundo do poço. Tal cabo é mais leve no fundo e mais pesado e maior no topo onde é requerida uma maior capacidade de tração. O fio liso afunilado pode ser projetado em múltiplos diâmetros pelo comprimento do fio liso. O comprimento das seções afuniladas Ti, T2 pode variar de poucas polegadas até várias centenas de pés. Qualquer número de diâmetros e de seções afuniladas pode ser usado.

[00011] Como alguém mais versado na técnica poderá vislumbrar um equipamento comum de controle de pressão na superfície 114 (ver Fig.l), pode ser projetado para trabalhar com um fio liso de diâmetro substancialmente constante. Em uma modalidade de exemplo, o material de revestimento 205 é aderido ao cabo de tal forma que o diâmetro do material de revestimento do seja compatível com o equipamento de controle de pressão 114. Em um exemplo, o material de revestimento 205 pode ser aplicado pelo comprimento do membro de resistência 210. Em outro exemplo, o material de revestimento 205 pode ser aplicado exatamente pelos diâmetros menores do, ds e misturado com o maior diâmetro di do membro de resistência. Neste exemplo, di será selecionado para coincidir com o diâmetro requerido para o equipamento de controle de pressão 114. O revestimento adequado poderá ser selecionado com base em fatores operacionais apropriados incluindo, mas não se limitando a, pressão na superfície, pressão no furo de perfuração, temperatura no furo de perfuração, a profundidade do trabalho, requisitos de sobretracionamento, propriedades de corrosão do fluido de furo abaixo, e fatores de fricção. Em um exemplo, quando economicamente viável, o revestimento do fio liso e a seleção do diâmetro podem ser selecionados para uma localização específica.

[00012] Exemplos não limitadores de material para revestimento incluem as poliolefinas, polímeros politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter (MFA), polímeros perfluoro-alcoxialcanos (PFA), polímeros politetrafluoroetileno (PTFE), polímeros etileno-tetrafluoroetilenos ETFE), copolimeros etileno-propilenos (EPC), poli (4-metil-l-pentano), outros fluoropolímeros, polímeros poliariletereter cetona (PEEK), polímeros de polifenileno sulfeto (PPS), polímeros de polifenileno sulfeto modificados, polímeros de polieter cetona (PEK), polímeros modificados de anidro maleico, polímeros perfluoralcoxi, polímeros de etileno e propileno fluorados, polímeros de fluoreto polivinidileno (PVDF), polímeros de politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter, polímeros de poliamida, poliuretano, poliuretano termoplástico, polímeros de etileno cloro- trifluoroetilenos, polímeros de propileno etileno clorados, polímeros autorreforçados com base em uma estrutura poli (1,4-fenileno) substituída onde cada anel fenileno tem um grupo R substituinte derivado de uma larga variedade de grupos orgânicos, ou similares, ou qualquer mistura entre eles.

[00013] Em um exemplo, o revestimento pode ser selecionado com um peso específico menor do que a do fluido do furo de perfuração para fornecer um içamento por flutuação para as partes inferiores do cabo. Isto pode reduzir um peso parasita da parte inferior do cabo. Equilibrando a flutuação e a fricção pode se reduzir não somente o peso, mas também o arraste. Em um exemplo, um material de revestimento é selecionado com base em suas características de dilatação na presença dos fluidos do furo de perfuração, o que pode melhorar a flutuação.

[00014] Em outro exemplo, um material para o fio liso pode ser selecionado com uma razão tensão por peso aperfeiçoada. Por exemplo, o titânio pode ser usado como o material para o membro de resistência para fornecer um membro de resistência que é quase tão forte quanto o aço, porém muito mais leve. Em outro exemplo, materiais resistentes à corrosão podem ser usados incluindo, mas não se limitando a: MP35-N, 27-7 MO, 25-6 MO, e 31 MO.

[00015] Em algumas modalidades, o material de revestimento pode não ter propriedades mecânicas suficientes para resistir a alta tração ou forças de compressão na medida em que o cabo é recolhido, por exemplo, sobre polias, e similares, e pode ainda incluir pequenas fibras. Enquanto quaisquer fibras apropriadas podem ser usadas para fornecer as propriedades suficientes para resistir a tais forças, os exemplos incluem, mas não necessariamente se limitam a, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras aramídicas, fibras de polímeros de cristal líquido aromático, quartzo, nano carbono, ou qualquer outro material apropriado.

Fio Liso Inteligente Conformado

[00016] Uma desvantagem dos sistemas de fio liso comuns é a falta de um sistema em tempo real de potência/telemetria. Um sistema em tempo real de potência e telemetria poderia permitir a coleta de dados em tempo real e a segurança de que os dados sejam válidos. E também poderia permitir uma interpretação visual em tempo real dos dados para uma tomada de decisão mais rápida. Pela alteração da forma do fio liso é possível permitir a introdução de condutores de energia no interior do membro de resistência do fio liso o que habilitaria o fio liso para comportar-se como um cabo metálico. Se o(s) condutor(es) do fio liso for largo o suficiente para conduzir potência para um trator de furo abaixo então o serviço do fio liso pode ser capaz de operar em poços horizontais.

[00017] As iniciativas prévias para comercializar um fio liso inteligente obtiveram sucesso limitado. A tentativa original foi introduzir um condutor dentro de uma tubulação. Este híbrido serviu para combinar os problemas de um fio metálico e os de um fio liso. O problema era que o condutor tinha um tamanho menor e podia fornecer somente uma potência limitada e a parede da tubulação tinha um tamanho menor e poderia ser usada somente em operações do tipo de perfilagem devido à limitada capacidade de tração, o que eliminava o seu uso em operações com fio liso.

[00018] Outras tentativas têm sido realizadas para usar o próprio fio liso por meio de um revestimento do fio liso. Entretanto isto limita severamente a potência e a telemetria, mas permite algumas limitadas funções do fio liso. A confiabilidade de um fio liso revestido é problemática, especialmente em poços mais profundos e com desvio.

[00019] Em uma modalidade, ver FIG. 3, um conjunto em linha lisa conformada 300 compreende uma forma de elemento reforçado 301 tendo um condutor de energia 303 disposto em um canal que se estende axialmente instalado no interior do elemento reforçado conformado. Pela alteração da forma do elemento de resistência do fio liso a partir de um exterior arredondado, existe várias formas que podem ser desenvolvidas e que irão permitir instalar um ou mais condutores de energia no seu interior. Como indicado previamente, o condutor de energia pode compreender condutores elétricos, de fibras ópticas, ou de uma combinação deles. Os condutores de energia aqui usados podem ser condutores de energia desencapados, ou alternativamente pode ter coberturas de proteção. Tais condutores, tanto elétricos quanto ópticos, estão disponíveis comercialmente e não são aqui descritos em detalhes.

[00020] No exemplo mostrado na FIG. 3, pela alteração da forma do membro de resistência 301 a partir de um exterior arredondado para um quadrado, o canal 304 pode ser instalado ao longo do lado do quadrado para permitir que o condutor 303 seja manufaturado no interior do membro de resistência 301. O condutor de energia 303 pode ser fixado no interior do canal 304 por um material de fixação, por exemplo, um material de epóxi e/ou termoplástico 302. Materiais termoplásticos apropriados incluem, mas não se limitam a, as poliolefinas, polímeros politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter (MFA), polímeros perfluoro-alcoxialcanos (PFA), polímeros politetrafluoroetileno (PTFE), polímeros etileno-tetrafluoroetilenos ETFE), copolimeros etileno-propilenos (EPC), poli (4-metil-l-pentano), outros fluoropolímeros, polímeros poliarileteréter cetona (PEEK), polímeros de polifenileno sulfeto (PPS), polímeros de polifenileno sulfeto modificados, polímeros de polieter cetona (PEK), polímeros modificados de anidro maleico, polímeros perfluoralcoxi, polímeros de etileno e propileno fluorados, polímeros de fluoreto polivinidileno (PVDF), polímeros de politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter, polímeros de poliamidas, poliuretanos, termoplásticos de poliuretano, polímeros de etileno clorotrifluoroetilenos, polímeros de propileno etileno clorados, polímeros autorreforçados com base em uma estrutura de poli (1,4-fenileno) substituída onde cada anel fenileno tem um grupo R substituinte derivado de uma larga variedade de grupos orgânicos, ou similares, ou qualquer mistura entre eles. Reforço de fibras pode ser adicionado ao adesivo para aumentar a resistência da ligação e minimizar o potencial para a ligação a ser extrusada do fio quando passa através do lubrificante. As fibras apropriadas podem incluir, mas não estão limitadas a, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras aramídicas, fibras de polímeros aromáticos de cristal líquido, quartzo, nanocarbono, ou qualquer outro material apropriado.

[00021] Em outra modalidade de exemplo, ver FIG. 4, os canais 304 são formados em lados opostos do membro de resistência 401 fornecendo dois canais para os condutores de energia 303. Os condutores de energia 303 podem ser os mesmos, ou diferentes, no conjunto de fio liso 400.

[00022] Ainda em outro exemplo, ver FIG. 5, o conjunto do fio liso 500 compreende um condutor reforçado 501 tendo uma forma substancialmente retangular. Os condutores de energia 503 e o material de fixação 502 são similares àqueles anteriormente descritos.

[00023] Ainda em outra modalidade, ver FIG. 6, um conjunto de fio liso com condutor simples 600 compreende um membro de resistência 601 tendo uma forma em arco. O condutor de energia 603 e o material de fixação 602 são similares àqueles anteriormente descritos.

[00024] Em outra modalidade, ver FIG. 7, um conjunto de fio liso 700 pode ser manufaturado em uma forma oblonga, também chamada de oval, ou de "futebol". Esta forma pode permitir uma montagem mais fácil do conjunto do fio liso no equipamento de controle de pressão. Isto poderia permitir ranhuras para a instalação de um ou mais condutores de energia 703 nos canais 704. Os condutores de energia 703 podem ser fixados no interior das ranhuras por um material de fixação 702.

[00025] Em outro exemplo, ver FIG. 8, a forma de futebol pode permitir que os canais 804 tenham retentores de ressalto montados em mola 805, de tal forma que os condutores de energia 803 sejam retidos no interior dos canais 804. Os condutores de energia 803 são localizados ao longo de um eixo x-x do conjunto do fio liso 800 o que minimizará as tensões sofridas pelos condutores 803 quando o fio liso se curvar em torno do eixo x-x.

[00026] A FIG. 9 mostra outro exemplo de um conjunto de fio liso 900 de forma oblonga tendo um membro de resistência 901 que tem pelo menos um canal 904 em cada extremidade do eixo maior x-x. Os condutores de energia 903 são retidos nos canais por um material de fixação 602 de forma similar àqueles descritos anteriormente.

[00027] Deve ser notado que as formas dos conjuntos de fio liso descritas acima que compreendem condutores de energia podem ser usados sem condutores de energia também. Em adição os conjuntos de fio liso com, ou sem, condutores de energia podem também ser afunilados como aqui descrito previamente. Um conjunto de fio liso, afunilado, de forma não circular, como descrito, pode também compreender um revestimento externo, como descrito previamente, de tal maneira que a forma exterior e uma seção transversal da área externa do cabo permaneça substancialmente constante pelo comprimento do cabo. Em uma modalidade, o material de revestimento e o material de fixação podem ser do mesmo material. Em outra modalidade, o material de revestimento e o material de fixação podem ser diferentes.

Fio Metálico Profundo

[00028] A tecnologia atual para cabos metálicos para aplicações no furo abaixo possui limitações que não podem ser vencidas pelos projetos atuais. O cabo metálico é usado para conduzir instrumentos, explosivos e dispositivos mecânicos nos poços. O cabo metálico precisa ser capaz de conduzir o equipamento como também suprir meios para a transmissão de dados e de potência. Uma das limitações dos atuais projetos de cabos metálicos é a razão resistência para peso. Isto limita as profundidades em que o cabo metálico pode entregar cargas e realizar trabalhos mecânicos nas profundidades objetivo, com segurança. Devido ao peso do material usado para produzir os cabos de blindagem quanto mais cabo metálico mergulhar no interior do poço mais pesado ele se toma e maior a carga a ser suportada pelo cabo metálico no topo do poço.

[00029] Uma segunda limitação dos projetos dos atuais cabos metálicos é que a superfície exterior dos cabos, como o de qualquer projeto padrão de cabo trançado, não é lisa devido ao fato de que todos os cabos da blindagem estar trançados. Isto torna difícil formar um selo ao redor do cabo metálico na medida em que ele adentra na cabeça do poço em poços com pressão. Em poços de gás, obter o selo é ainda mais difícil. Isto limita o OD cabo que pode ser usado sob pressão porque quanto maior o OD do cabo metálico maior o OD dos cabos da blindagem exterior, que cria espaços ocos maiores entre o interior e o exterior. Portanto a tensão cabo metálico que pode ser utilizado será limitada pela capacidade de vedação do equipamento de pressão usado para imprimir uma vedação ao redor do cabo metálico e conter a pressão no interior do poço. O projeto do trançado também traz preocupações ambientais quando o controle da pressão é exigido devido à perda de graxa usada para formar o selo ao redor do cabo metálico.

[00030] Outra limitação devido ao exterior em um projeto de um cabo trançado padrão é que ele adiciona fricção ao contato com os lados do furo do poço reduzindo ainda mais as profundidades alcançáveis. Esta mesma fricção pode causar o desgaste ao interior do equipamento de completação, o que pode ser muito caro para um cliente reparar.

[00031] Em uma modalidade, ver FIG. 10, a presente descrição incorpora um OD exterior único uniforme, o que reduz os problemas com o controle da pressão e pode fornecer uma fricção reduzida quando o fio metálico entra em contato com o lado do furo do poço, o que facilitará a entrada e a saída do poço e também reduzir os danos ao equipamento de completação no interior do poço. Uma modalidade afilada nas partes descendentes mais profundas do cabo metálico pode fazê-lo mais leve e, em algumas condições, flutuante neutra ou positivamente.

[00032] Em uma modalidade, ver FIG. 10, um fio liso afunilado 1000 está mostrado. Um fio liso afunilado compreende um ou mais condutores de energia 1006 que pode ser condutores de energia elétricos e/ou ópticos. Helicoidalmente trançados ao redor dos condutores de energia está uma pluralidade de membros de resistência com cabos de blindagem 1010. Múltiplas camadas de membros de resistência 1010 podem ser usadas. Os membros de resistência 1010 podem ser de um material de aço. Alternativamente, os membros de resistência 1010 podem ser de um material de titânio. Em outro exemplo, materiais resistentes à corrosão podem ser usados incluindo, mas não se limitando a: MP35-N, 27-7 MO, 25-6 MO, e 31 MO. Na modalidade mostrada, os membros de resistência 1010 podem cada um ser afunilado sobre pelo menos uma parte do seu comprimento, Ti, de tal forma que o diâmetro externo, di, do trançado dos membros de resistência trançados 1010 seja maior próximo da extremidade superior na superfície, e afunilar para pelo menos um diâmetro menor d2, ds, próximo do fundo do poço. Tal cabo é mais leve no fundo e mais pesado e maior no topo onde uma maior capacidade de tração é requerida. O cabo metálico afunilado pode ser desenhado com múltiplos diâmetros sobre o comprimento do cabo metálico. O comprimento das seções afuniladas Ti, T2 pode variar de poucas polegadas até várias centenas de pés. Qualquer número de diâmetro e de seções afuniladas pode ser empregado.

[00033] Em uma modalidade, o cabo metálico afunilado pode ser construído pelo entrelaçamento em conjunto de cabos de diferentes tamanhos. Em outra modalidade, os membros de resistência de fio de blindagem 1010 podem ser desenhados com diferentes diâmetros afunilados sobre o comprimento de cada membro de resistência 1010. O comprimento Ti, T2 sobre o qual o diâmetro do membro de resistência é alterado, pode ser de várias polegadas até várias centenas de pés.

[00034] Em outra modalidade, o cabo metálico poderá ser construído com um primeiro número de camadas de membros de resistência de fio de blindagem no topo, ou no diâmetro maior, e um segundo número de camadas de membros de resistência de fio de blindagem em uma localização mais baixa para criar um cabo de menor OD.

[00035] Em ainda a outra modalidade a seção mais elevada do cabo metálico, pode compreender um primeiro número de membros de resistência de fio de blindagem. Uma seção mais baixa pode compreender um segundo número menor de membros de resistência de fio de blindagem logo reduzindo o OD do cabo metálico. Reduções adicionais do OD do cabo para podem ser novamente obtidas diminuindo o número de membros de resistência de fio de blindagem. Em ainda outra modalidade, membros de resistência com cabos maiores podem ser usados na primeira seção mais elevada do cabo metálico. Um número parecido de membros de resistência de diâmetro menor pode ser usado em uma segunda seção mais baixa para reduzir o OD do cabo. Em ainda outra modalidade, combinações das técnicas acima podem ser empregadas combinando pelo menos duas de: diferente número de camadas de membros de resistência em localizações diferentes ao longo do cabo; diferente número de membros de resistência em localizações diferentes ao longo do cabo; e diferentes diâmetros dos membros de resistência em localizações diferentes ao longo do cabo. Em uma modalidade, os membros de resistência de diferentes diâmetros em localizações diferentes ao longo do cabo podem compreender diâmetros fixos em diferentes localizações e/ou diâmetros afunilados ao longo do cabo.

[00036] Como pode ser vislumbrado por alguém mais versado na técnica, o equipamento de controle de pressão na superfície comum 114 (ver Fig. 1), pode ser projetado para trabalhar com um cabo metálico com um diâmetro substancialmente constante. Em uma modalidade de exemplo, um material de revestimento 1005 é colado aos membros de resistência do cabo de tal forma que o diâmetro do material de revestimento do seja substancialmente constante para assegurar a compatibilidade com o equipamento de controle de pressão 114. Em um exemplo, o material de revestimento 1005 pode ser aplicado sobre o comprimento do membro de resistência 1010. Em outro exemplo, o material de revestimento 1005 se pode ser aplicado exatamente sobre os diâmetros menores d2, ds, e misturado com o membro de resistência de maior diâmetro di. Neste exemplo, di deverá ser selecionado para coincidir com o diâmetro requerido para o equipamento de controle de pressão 114. O revestimento apropriado pode ser selecionado com base em apropriados fatores operacionais incluindo, mas não se limitando a, pressão na superfície, pressão de furo abaixo, temperatura de furo abaixo, profundidade do trabalho, requisitos de sobretracionamento, propriedades de corrosão do fluido de perfuração no interior do furo, e fatores de fricção. Em um exemplo, quando economicamente viável, o revestimento do cabo metálico e a escolha do diâmetro externo podem ser selecionados para as condições de uma locação específica.

[00037] Exemplos não limitadores de materiais de revestimento incluem as poliolefinas, polímeros politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter (MFA), polímeros perfluoro-alcoxialcanos (PFA), polímeros politetrafluoroetileno (PTFE), polímeros etileno-tetrafluoroetilenos ETFE), copolímeros etileno-propilenos (EPC), poli (4-metil-l-pentano), outros fluoropolímeros, polímeros poliarileteréter cetona (PEEK), polímeros de polifenileno sulfeto (PPS), polímeros de polifenileno sulfeto modificados, polímeros de polieter cetona (PEK), polímeros modificados de anidro maleico, polímeros perfluoralcoxi, polímeros de etileno e propileno fluorados, polímeros de fluoreto polivinidileno (PVDF), polímeros de politetrafluoroetileno-perfluorometilvinil éter, polímeros de poliamidas, poliuretanos, termoplásticos de poliuretano, polímeros de etileno clorotrifluoroetilenos, polímeros de propileno etileno clorados, polímeros autorreforçados com base em uma estrutura de poli (1,4-fenileno) substituída onde cada anel fenileno tem um grupo R substituinte derivado de uma larga variedade de grupos orgânicos, ou similares, ou qualquer mistura entre eles.

[00038] Em um exemplo, o revestimento é selecionado com um material tendo um peso específico menor do que aquela do fluido no furo do poço para fornecer uma flutuante elevada para as partes inferiores do cabo. Em um exemplo, contas de vidro ocas podem ser misturadas ao revestimento para aumentar a flutuação. Um exemplo é a 3M Bolhas de Vidro fornecidas pela 3M Corporation, St. Paul, MN. Isto pode reduzir peso morto da parte inferior do cabo. O equilíbrio entre a flutuação e a fricção poderá reduzir não somente o peso, mas também o arraste. Em um exemplo um material de revestimento pode ser selecionado para dilatar na presença dos fluidos de perfuração no interior do furo, que pode melhorar a flutuação. Em outro exemplo, um material para o cabo metálico pode ser selecionado com uma razão tensão sobre peso aperfeiçoada. Por exemplo, o titânio pode ser usado como o material para um membro de resistência e fornecer um membro de resistência que seja quase tão forte quanto o aço, porém muito mais leve. Em outro exemplo, materiais resistentes à corrosão podem ser usados incluindo, mas não se limitando a: MP35-N, 27-7 MO, 25-6 MO, e 31 MO.

[00039] Em algumas modalidades, o material de revestimento pode não ter suficientes propriedades mecânicas para resistir a fortes tracionamentos ou forças compressivas na medida em que o cabo é puxado, por exemplo, sobre polias, e dessa forma, pode ainda incluir fibras pequenas. Enquanto qualquer fibra apropriada pode ser usada para fornecer as suficientes propriedades para resistir às tais forças, os exemplos incluem, mas não estão necessariamente limitados a, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de cerâmica, fibras aramídicas, fibras de polímeros aromáticos de cristal líquido, de nanocarbono, ou qualquer outro material apropriado.

[00040] Em outra modalidade, ver FIGS. 11 e 12, os membros de resistência 1101 e 1201 estão conformados. Os membros de resistência 1101 e 1201 envolvem pelo menos um condutor de energia 1103 e 1203, respectivamente. Em adição, os isoladores 1102 e 1202 estão encaixados no interior dos membros de resistência 1101 e 1201, respectivamente. Desta forma o cabo metálico pode ser construído com um menor diâmetro externo (OD) com a mesma massa de metal. Isto habilitará uma maior tensão com um menor OD, e fornecerá uma maior potência de tracionamento reduzindo as limitações impostas pelo equipamento de controle de pressão.

[00041] O cabo metálico pode ser projetado com uma forma interior e uma blindagem exterior, e que quando montados irá fornecer uma a superfície externa praticamente lisa. A forma pode ser tal que quando os cabos de blindagem forem montados em conjunto para formar a blindagem, a superfície externa venha a ser praticamente lisa. A forma da blindagem pode assumir qualquer uma de diferentes formas. Esta poderia ser, por exemplo, como a de uma serpentina do tipo flexível que assume a forma de um "S", ver FIG.ll. Ela pode assumir a forma de um disco curvado, ver FIG. 12. Existem vários números de forma que podem ser combinadas para criar um exterior quase liso e arredondado quando o cabo for montado. A forma da blindagem pode ser feita durante um tracionamento do cabo para o seu tamanho ao se puxar o cabo através de uma fôrma. Isto também poderá ser feito em uma maneira desenhada para a nano tecnologia onde os cabos são raspados para aumentar o alinhamento dos cristais do metal e aperfeiçoar as características do metal e da tensão que resultam em um cabo metálico mais forte. Em adição, as formas da blindagem podem ser afuniladas ao longo do seu comprimento. Quando afuniladas, o diâmetro externo pode ser coberto com revestimentos similares àqueles previamente descritos para os cabos afunilados, de maneira a assegurar um diâmetro externo do cabo substancialmente constante.

[00042] Devido ao desenho helicoidal duplo do cabo metálico, a direção das formas das blindagens internas do cabo pode estar em direção oposta às das formas da blindagem externa do cabo.

[00043] Embora não seja um requisito para que as blindagens internas tenham uma forma, ao fazê-lo, poderá trazer benefícios para ajudar na redução de espaços ocos durante as operações de controle de pressão. Estas modalidades podem ser usadas com quaisquer condutores (incluindo os condutores coaxiais) e fibras ópticas. Isto inclui os cabos multicondutores, por exemplo, cabos de sete condutores, pacotes de sete condutores resistentes à compressão fechados em um material do tipo jaqueta, condutor simples, uma fibra óptica simples, fibras ópticas múltiplas, e uma combinações dos mesmos.

[00044] A unidade de peso para um cabo metálico, por exemplo, libras/pé, pode ser reduzida nas partes inferiores pela redução da unidade de peso dos membros de resistência nas partes inferiores do cabo. Alguém mais versado na técnica poderá vislumbrar que a unidade de peso dos membros de resistência é diretamente proporcional à densidade do material do membro de resistência e à área da seção transversal do membro de resistência em uma localização ao longo do cabo. Pela redução da área da seção transversal total dos membros de resistência em uma localização mais baixa com relação a uma localização mais elevada, e assumindo uma densidade do material substancialmente constante, a unidade de peso do cabo irá proporcionalmente diminuir nas localizações mais baixas. A técnica de afunilar com os membros de resistência, descrita acima, é uma maneira de atingir esta redução. As FIGS. 13A-C mostram outras modalidades onde a área total de uma seção transversal dos membros de resistência do cabo pode ser reduzida nas localizações mais baixas. A FIG. 13A mostra uma extremidade superior do cabo 1300 contendo uma camada interna 1302 e uma camada externa 1303 de cabos de blindagem dos membros de resistência 1304. Os membros de resistência 1304 são trançados ao redor do condutor de energia 1301. Como descrito previamente, o condutor de energia 1301 pode ser um ou mais condutores de energia ópticos e/ou elétricos conhecidos na técnica. Os membros de resistência de fio de blindagem podem ser qualquer um daqueles aqui previamente descritos. A FIG. 13B mostra um exemplo da parte da extremidade inferior do cabo 1300 que tem apenas uma camada 1302 de membros de resistência de fio de blindagem 1304. A área de seção transversal da camada singela 1302 é claramente menor do que a da camada dupla da FIG. 13 A, com uma correspondente diminuição da unidade de peso da seção mais baixa do cabo 1300 comparada com a seção mais alta. A FIG. 13C representa outro exemplo da extremidade inferior do cabo 1300. Como mostrado, a extremidade inferior tem duas camadas modificadas 1302' e 1303x quando comparada com a extremidade superior da FIG. 13 A. O número reduzido de cabos de blindagem dos membros de resistência corresponde a uma redução da área da seção transversal dos membros de resistência na extremidade inferior quando comparada com a da extremidade superior, com uma correspondente redução da unidade de peso do cabo na extremidade inferior. Ainda em outro exemplo de modalidade, as combinações das técnicas de redução de área da seção transversal/peso podem ser empregadas. Por exemplo, em uma transição, o número de camadas pode permanecer o mesmo com uma redução do número de membros de resistência. Uma redução adicional em outra seção pode compreender uma redução do número de camadas. Enquanto o cabo 1300 está mostrado com duas camadas, qualquer número de camadas pode ser usado.

[00045] As FIGS. 14A-C mostram cabos similares àqueles das FIGS. 13A-C, mas contendo um revestimento 1401, por exemplo, quaisquer dos revestimentos como aqui previamente descritos, e aderidos aos membros de resistência de fio de blindagem para fornecer um diâmetro externo liso. Em uma modalidade, e o diâmetro externo é substancialmente constante ao longo do comprimento do cabo. Em outra modalidade, o revestimento 1401 pode ser aderido somente em uma parte do comprimento do cabo 1300.

[00046] Numerosas de variações que modificações se tornarão aparentes para aqueles mais versados na técnica. Está intencionado que todas as reivindicações que se seguem sejam interpretadas para abraçar todas essas variações e modificações.

Claims (17)

1. Cabo liso, compreendendo: um membro de resistência (210) que se estende axialmente ; e um material de revestimento (205) aderido a pelo menos uma parte do comprimento do membro de resistência (210) para formar um diâmetro externo uniforme ao longo do cabo liso; caracterizado pelo fato de que o membro de resistência (210) que se estende axialmente tendo um primeiro diâmetro próximo a extremidade superior e pelo menos um segundo diâmetro menor distante da extremidade superior.

2. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo uniforme do cabo (210) é selecionado a partir de um grupo que consiste de: o primeiro diâmetro; e um predeterminado diâmetro maior do que o primeiro diâmetro.

3. Cabo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um material termoplástico.

4. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem um peso específico menor do que o peso específico de um fluido em um furo do poço.

5. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento (205) dilata quando exposto ao fluido do furo do poço.

6. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende pelo menos um de: uma pluralidade de fibras de reforço e uma pluralidade de contas de vidro ocas.

7. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de resistência (210) se afunila continuadamente a partir do primeiro diâmetro até pelo menos um segundo diâmetro.

8. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos segundo diâmetro compreende uma pluralidade de diâmetros monotonicamente decrescentes a partir da extremidade superior até uma extremidade inferior do cabo.

9. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um canal (304) que se estende axialmente em uma superfície externa do membro de resistência, e pelo menos um condutor de energia (303) que se estende axialmente disposto em pelo menos um canal (304) que se estende axialmente.

10. Método para produzir um cabo liso, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: formar um membro de resistência (210) que se estende axialmente tendo um primeiro diâmetro próximo a uma extremidade superior e pelo menos um segundo diâmetro menor distai da extremidade superior; e aderir um material de revestimento (205) a pelo menos uma parte do comprimento do membro de resistência (210) metálico para formar um diâmetro externo uniforme ao longo do cabo.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um material termoplástico.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem um peso específico menor do que o peso específico de um fluido em um furo do poço.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento (205) dilata quando exposto ao fluido do furo.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente misturar pelo menos um de uma pluralidade de fibras de reforço e uma pluralidade de contas de vidro ocas, no revestimento.

15. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que que compreende adicionalmente afunilar continuadamente o membro de resistência (210) metálico a partir do primeiro diâmetro até pelo menos um segundo diâmetro.

16. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o pelo menos segundo diâmetro compreende uma pluralidade de diâmetros monotonicamente decrescentes a partir da extremidade superior até uma extremidade inferior do cabo.

17. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente formar pelo menos um canal (304) que se estende axialmente em uma superfície externa do membro de resistência metálico, e dispor pelo menos um condutor de energia (303) que se estende axialmente em pelo menos um canal (304) que se estende axialmente.

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