BR112013015424B1 - sistema de operação de fundo de poço e ferramenta de fundo de poço - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE OPERAÇÃO DE FUNDO DE POÇO. A presente invenção refere-se a um sistema de operação de fundo de poço para operar uma unidade de condução e uma ferramenta de perfilagem no fundo de poço e transmitir os dados de perfilagem de poço a partir de pelo menos uma ferramenta de perfilagem para um sistema de aquisição de dados de superfície por meio de um cabo de aço. O sistema compreende um transceptor de superfície, um cabo de aço, um transceptor de fundo de poço, uma ferramenta de perfilagem e uma unidade de condução, em que o transceptor de fundo de poço é acoplado ao transceptor de superfície através do cabo de aço e se comunica com o transceptor de superfície através da utilização a multiplexação por divisão de frequência ortogonal para transmitir os dados através do cabo de aço mediante a modulação de um sinal de modulado por largura de pulso (PWM) para o cabo de aço por meio de uma ponte de transistor, enquanto a unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem são alimentadas pelo cabo de aço. Além disso, a invenção se refere a uma ferramenta de fundo de poço.

Description

Campo da Invenção
[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de operação de fundo de poço para operar uma unidade de condução e uma ferramenta de perfilagem no fundo de poço e transmitir os dados de perfi- lagem do poço a partir de pelo menos uma ferramenta de perfilagem para um sistema de aquisição de dados de superfície por meio de um cabo de aço. Além disso, a invenção refere-se a uma ferramenta de fundo de poço.
Antecedentes da Técnica
[0002] A perfuração de petróleo e as operações de produção mo dernas demandam uma grande quantidade de informações que se relacionam aos parâmetros e às condições de fundo de poço. Tais informações incluem tipicamente as características das formações de terra atravessadas pelo furo, juntamente com os dados que se relacionam ao tamanho e à configuração do próprio furo. A coleção de informações que se relacionam às condições de fundo de poço, que é co- mumente denominada como "perfilagem", pode ser executada através do uso de diversos métodos.
[0003] Na perfilagem por cabo de aço de poço de óleo convencio nal, uma sonda, que aloja sensores de formação, é rebaixada no interior do furo de poço quando o poço, ou partes do poço, foram perfuradas e a mesma é usada para determinar certas características das formações atravessadas pelo furo de poço. A extremidade superior da sonda é fixada a um cabo de aço condutor que suspende a sonda no furo de poço. A potência é transmitida aos sensores e à instrumentação na sonda através do cabo de aço condutor. De modo semelhante, a instrumentação na sonda comunica as informações para a superfície por meio de sinais elétricos transmitidos através do cabo de aço.
[0004] Um método de perfilagem alternativo é a coleta de dados durante o processo de perfuração. A coleta e o processamento de dados durante o processo de perfuração eliminam a necessidade de remoção ou desengate do conjunto de perfuração para inserir uma ferramenta de perfilagem por cabo de aço. Isso, consequentemente, permite que o perfurador faça alterações precisas ou correções conforme necessário para aperfeiçoar o desempenho enquanto minimiza o tempo de paralização.
[0005] Os projetos para medir as condições de fundo de poço que incluem o movimento e a localização do conjunto de perfuração ao mesmo tempo em que ocorre a perfuração do poço vieram a ser conhecidas como técnicas de “medição durante a perfuração”, ou "MWD". Tipicamente, os sensores de fundo de poço utilizados em aplicações de MWD são posicionados em um colar de perfuração cilíndrica que é posicionado próximo ao da broca de perfuração. Em seguida, o sistema de MWD emprega um sistema de telemetria em que os dados obtidos pelos sensores são transmitidos para um receptor localizado na superfície.
[0006] Existem vários sistemas de telemetria na técnica anterior que busca a transmissão de informações com referência aos parâmetros de fundo de poço para a superfície sem requerer a utilização de um cabo de aço. Dentre os mesmos, o sistema de pulsação de lama é um dentre os sistemas de telemetria mais amplamente usados para aplicações de MWD. O sistema de pulsação de lama de telemetria cria os sinais de pressão “acústicos” no fluido de perfuração que é circulado sob pressão através da coluna de perfuração durante as operações de perfuração. As informações obtidas pelos sensores de fundo de poço são transmitidas mediante a temporização adequada da formação de pulsos de pressão na corrente de lama. As informações são recebi- das e decodificadas por um transdutor de pressão e um computador na superfície. Um problema com os sistemas de pulsação de lama é que a taxa de transferência de dados se torna insuficiente para quantidades aumentadas de informações.
[0007] Uma alternativa ao sistema de pulsação de lama é a utiliza ção do cabo de aço usado para rebaixar uma ferramenta de perfilagem no interior do poço. A transferência de dados através de um cabo de aço tem sido desenvolvida mediante a utilização de modulação por multitom discreto (DMT). Tal sistema tipicamente compreende um transceptor de superfície, um cabo e um transceptor de fundo de poço acoplados ao transceptor de superfície através do cabo. O transceptor de fundo de poço se comunica com o transceptor de superfície através da utilização de modulação DMT para transmitir as informações de telemetria ao longo de um conjunto de subcanais de frequência alocado para as comunicações de enlace ascendente. Da mesma forma, o transceptor de superfície pode se comunicar com o transceptor de fundo de poço através da utilização da modulação DMT para transmitir as informações de um conjunto de subcanais de frequência alocado para as comunicações de enlace descendente. O número de comunicações de subcanais de enlace ascendente e de enlace descendente é preferencialmente variável e, pode ser, preferivelmente, modificado dependendo do modo de operação do sistema. Isso permite que sub- canais adicionais sejam reservados para as comunicações de enlace descendente durante a programação e a configuração do equipamento de fundo de poço e que os subcanais adicionais sejam alocados para as comunicações de enlace ascendente durante as operações de per- filagem normais.
[0008] Porém, a operação de fundo de poço se torna cada vez mais exigente em termos de potência abastecida para um sistema de operação de fundo de poço. A utilização de unidades de condução pa ra serem capazes de se mover ao redor do poço, a utilização de uma ou diversas técnicas de perfilagem em um sistema de operação de fundo de poço e, tipicamente, a utilização de diversas ferramentas elétricas diferentes para alterar ou manter o poço aumentou a necessidade de potência no fundo de poço significativamente. Quando há aumento de abastecimento de potência a um cabo, tensões de transmissão de dados mais altas são necessárias para a transmissão de dados por meio de DMT devido a um aumento de nível de ruído a partir de um aumento da tensão de abastecimento. Simplesmente por aumentar a tensão de transmissão de dados em sistemas conhecidos leva a mais calor dissipado nos componentes eletrônicos do sistema de transmissão de dados, que é um problema comum nas ferramentas de operação de fundo de poço, visto que a transferência de calor pode ser praticamente impossível em um ambiente de fundo de poço. A dissipação de calor aumentada limita a capacidade de transferência de dados em taxas altas enquanto fornece potência alta para o sistema de operação de fundo de poço em sistemas conhecidos.
[0009] Informação é a chave para ser rentável em indústrias de óleo e gás. Quanto mais informações se tem referentes à localização e aos padrões de migração de hidrocarbonetos no interior de um reservatório de hidrocarboneto, mais possível é que esse reservatório possa ser aproveitado em sua posição ideal e utilizado em todo seu potencial. Para esse fim, disposições de sensor novas e mais sofisticadas são rotineiramente criadas e dispostas em sondas de cabo de aço, de modo que a capacidade de transporte de informações das técnicas de telemetria por cabo de aço tradicionais está se tornando inadequada. Também devido à necessidade crescente de potência em sistemas de operação de fundo de poço, seria desejável ter uma técnica de comunicação que pudesse suportar tanto as comunicações de altas velocidade entre os sensores de fundo de poço quanto uma instalação de superfície enquanto uma potência alta para o sistema de operação de fundo de poço é fornecida.
Sumário da Invenção
[00010] É um objetivo da presente invenção superar total ou parcialmente as desvantagens acima referidas e os inconvenientes da técnica anterior. Mais especificamente, é um objetivo fornecer um sistema de operação de fundo de poço aprimorado para operar uma unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem e para transferir dados a partir de uma ferramenta de perfilagem para a superfície.
[00011] Os objetivos acima, juntamente com numerosos outros objetivos, vantagens e características, que se tornarão evidentes a partir da descrição abaixo, são alcançados através de uma solução de acordo com a presente invenção por um sistema de operação de fundo de poço para operar uma unidade de condução e uma ferramenta de per- filagem no fundo de poço e transmitir os dados da perfilagem do poço a partir de pelos menos uma ferramenta de perfilagem para um sistema de aquisição de dados de superfície por meio de um cabo de aço, sendo que o sistema compreende: - um transceptor de superfície, - um cabo de aço, - um transceptor de fundo de poço, - uma ferramenta de perfilagem, e - uma unidade de condução em que o transceptor de fundo de poço é acoplado ao transceptor de superfície através do cabo de aço e se comunica com o transceptor de superfície através da utilização de multiplexação por divisão de frequência ortogonal para transmitir os dados através do cabo de aço e em que a unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem é alimentada pelo cabo de aço mediante a mo- dulação de um sinal modulado por largura de pulso (PWM) para o cabo de aço por meio de uma ponte de transistor, enquanto a unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem são alimentadas pelo cabo de aço.
[00012] Em uma modalidade, o cabo de aço pode ser um monocabo.
[00013] Em outra modalidade, um sinal de transmissão de dados pode ser modulado por uma tensão de sinal alternada preferencialmente por mais do que 30 volts, ainda mais preferencialmente mais do que 40 volts e ainda mais preferencialmente mais do que 50 volts.
[00014] Ademais, uma unidade de modulação pode ser acoplada a um circuito de abastecimento de potência por meio de um acoplamento capacitivo.
[00015] Além disso, a amplificação do sinal transmitido pode ser de modulado por largura de pulso por meio de uma ponte de transistor.
[00016] Em uma modalidade, uma unidade de modulação pode ser acoplada a um circuito de potência abastecida por meio de um acoplamento capacitivo.
[00017] Além disso, uma tensão de abastecimento aplicada ao cabo de aço na superfície pode ser de pelo menos 600 volts, preferencialmente pelo menos 800 volts, mais preferencialmente de pelo menos 1.000 volts, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 1.200 volts durante uma extração de corrente de pelo menos 4 amperes, preferencialmente de pelo menos 6 amperes, mais preferencialmente de pelo menos 8 amperes, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 10 amperes.
[00018] Ademais, o cabo de aço pode ser de pelo menos 10 quilômetros de extensão, preferencialmente pelo menos 15 quilômetros de extensão, e mais preferencialmente pelo menos 20 quilômetros de extensão.
[00019] Além disso, a invenção se refere a uma ferramenta de fundo de poço, em que uma tensão de sinal pode ser de modulada por largura de pulso através de uma ponte de transistor.
[00020] Além disso, uma unidade de modulação pode ser acoplada a um circuito de fonte de alimentação por meio de um acoplamento capacitivo.
[00021] Finalmente, a tensão aplicada a uma ferramenta de fundo de poço pode ser de pelo menos 400 volts, preferencialmente pelo menos 500 volts, mais preferencialmente pelo menos 600 volts e ainda mais preferencialmente pelo menos 700 volts durante uma extração de corrente de pelo menos 4 amperes, preferencialmente pelo menos 6 amperes, mais preferencialmente pelo menos 8 amperes, e ainda mais preferencialmente pelo menos 10 amperes.
Breve Descrição dos Desenhos
[00022] A invenção e suas muitas vantagens serão descritas em mais detalhes abaixo com referência aos desenhos esquemáticos anexos, que para propósitos de ilustração, mostram algumas modalidades não limitativas e em que:
[00023] A Figura 1 mostra um sistema de operação de fundo de poço, de acordo com a invenção para a operação de fundo de poço e a perfilagem de poço e as características de formação,
[00024] A Figura 2 mostra uma vista esquemática da transmissão de dados entre um computador poço acima e um sistema de operação de fundo de poço, de acordo com a invenção,
[00025] A Figura 3 mostra uma vista esquemática das etapas da transmissão de dados através da utilização de um cabo de aço,
[00026] A Figura 4 mostra um diagrama elétrico de um circuito mo- dulador de acordo com a invenção,
[00027] A Figura 5 mostra uma ferramenta de operação de fundo de poço, de acordo com a invenção,
[00028] A Figura 6 mostra uma vista esquemática de um circuito modulador de acordo com a invenção, e
[00029] A Figura 7 mostra uma vista de corte transversal de um monocabo.
[00030] Todas as figuras são altamente esquemáticas e não necessariamente em escala e as mesmas mostram somente aquelas partes que necessárias com a finalidade de elucidar a invenção, outras partes são omitidas ou apenas sugeridas.
Descrição Detalhada da Invenção
[00031] A Figura 1 mostra um sistema de operação de fundo de poço 100 para operar uma unidade de condução 5 e uma ferramenta de perfilagem 4 e transmitir dados a partir de uma ferramenta de perfila- gem 4 para a superfície através de um cabo de aço 2. Uma coluna de ferramenta de fundo de poço 6 é mostrada submersa no poço através de um cabo de aço 2 a partir de uma plataforma ou uma embarcação 101. A embarcação 101 compreende um meio de rebaixamento 103 na forma de um guindaste. O meio de rebaixamento 103 é conectado a uma coluna de ferramenta de fundo de poço 6 através do cabo de aço 2 para rebaixar a coluna de ferramenta de fundo de poço 6 no interior do alojamento 102 do furo de poço 104. A Figura 2 é uma vista esquemática do sistema de operação de fundo de poço 100 para operar uma unidade de condução 5 e uma ferramenta de perfilagem de fundo de poço 4 e a transmitir os dados de perfilagem do poço a partir de pelo menos uma ferramenta de perfilagem para um sistema de aquisição de dados de superfície 105 por meio de um cabo de aço 2. O sistema 100 compreende um transceptor de superfície 1 para enviar e receber dados através do cabo de aço 2 e a partir de um transceptor de fundo de poço 3 acoplado ao transceptor de superfície através do cabo de aço 2, em que o transceptor de fundo de poço se comunica com o transceptor de superfície por meio da multiplexação por divisão de frequência ortogonal para transmitir os dados através do cabo de aço 2 mediante a modulação de um sinal modulado por largura de pulso (PWM) para o cabo de aço por meio de uma ponte de transistor enquanto um sinal de tensão é modulado por largura de pulso (PWM) por meio de uma ponte de transistor. Isso permite a transmissão alta de potência e de dados simultaneamente através do cabo de aço sem o risco de dissipação de calor alta no fundo de poço. A coluna de ferramenta de fundo de poço 6 compreende uma unidade de condução 5 usada para navegar a coluna de ferramenta 6 no interior do furo de poço 104 por meio de rodas 51 que engatam o alojamento 102 do furo de poço 104. Além disso, a coluna de ferramenta 6 compreende uma ferramenta de perfilagem 4 para informações de características de per- filagem.
[00032] A ferramenta de perfilagem 4 pode registrar as informações de característica na formação circundante do furo de poço 104, as informações na condição do alojamento 102 do furo de poço 104, ou outras estruturas de fundo de poço, tais como válvulas ou reforços do alojamento 102. O sistema de operação de fundo de poço (100) compreende uma unidade de condução 5 e pelo menos uma ferramenta de perfilagem 4, sendo ambas alimentadas pelo cabo de aço 2. Como o tempo é um fator muito importante quando se explora poços de óleo, especialmente poços marítimos de óleo devido a um custo extremamente alto de execução de plataformas de óleo e embarcações, o tempo operacional no poço sempre deve ser considerado com muito cuidado. Trabalhar com ferramentas elétricas no fundo de poço, tal como ferramentas de limpeza, e navegar tais ferramentas no furo de poço 104 através de uma unidade de condução 5 é cada vez mais usado e requer alta potência e, desse modo, altas tensões para a coluna de ferramenta de fundo de poços 6. Além disso, diversas ferramentas de perfilagem de fundo de poço 4 para a perfilagem de infor- mações das características na formação em torno do poço 104 ou no alojamento 102 são também extensamente usadas e diversas maneiras de transmissão de dados a partir de tais ferramentas existentes de perfilagem.
[00033] A mudança entre a coluna de ferramenta 6 que compreende as ferramentas elétricas e a coluna de ferramenta que compreende as ferramentas de perfilagem é demorada e extremamente dispendiosa e, portanto, devem ser evitadas. A operação simultânea de ferramentas que consomem potência durante a transmissão de dados de perfilagem em um ritmo de transferência alto tem sido problemático devido aos níveis crescentes de barulho quando tensões altas são aplicadas ao cabo de aço 2. Porém, a utilização da modulação de mul- tiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) para a transmissão de dados através do cabo de aço 2, de acordo com essa invenção, permite uma taxa de transferência alta de transmissão de dados e o abastecimento de tensões altas simultaneamente. Portanto, um sistema de operação de fundo de poço 100 de acordo com a invenção é capaz de evitar o comprometimento entre a taxa de transferência de dados e o abastecimento de potência no fundo de poço.
[00034] A unidade de condução 4 exige que uma alta tensão esteja disponível para operar satisfatoriamente e devido à atenuação elevada da tensão aplicada na superfície ao trabalhar com cabos muito extensos tipicamente mais do que 10 quilômetros e em alguns casos excedem 15 quilômetros, a tensão abastecida na superfície deve ser alta quando as tensões altas são exigidas no interior do poço. Por exemplo, se 600 volts são exigidos no interior do poço, 1.200 volts pode ter que ser aplicados na superfície devido à atenuação. Por isso, trabalhar com altas tensões em um sistema de operação de fundo de poço exige uma alta tensão de abastecimento V2 na superfície, que como uma consequência, exige um alto sinal V1 para assegurar relação de sinal- ruído suficiente em taxas altas de transferência de dados. Portanto, um sistema de operação de fundo de poço 100 de acordo com a invenção pode utilizar, tipicamente, um sinal de transmissão de dados S1 modulado por uma tensão de sinal alternada alta V1, por exemplo, um sinal de tensão de 50 volts e uma tensão de abastecimento de 1.200 volts. Se a tensão de abastecimento exigida V2 for inferior, um sinal de tensão menor V1 pode ser suficiente e vice-versa.
[00035] A Figura 3 mostra uma vista esquemática simplificada da utilização de um cabo de aço 2 para transmitir os dados. A ferramenta de perfilagem 4 fornece um fluxo de bits que é convertido em um sinal analógico por meio de circuitos elétricos que compreendem componentes, tais como conversores digital-analógico (DAC), moduladores de amplitude em quadratura (QAM) e/ou moduladores de largura de pulso (PWM) e o sinal analógico é subsequentemente transferido através do cabo de aço 2. Na superfície, o sinal analógico é aceito, em seguida, a partir do cabo de aço 2 e subsequentemente convertidos de volta em um fluxo de bits digital por meio de circuitos elétricos que compreendem componentes, tal como conversores digital-analógico (DAC), moduladores de amplitude em quadratura (QAM) e/ou modula- dores de largura de pulso (PWM) e do sinal digital é subsequentemente transmitido para um meio de processamento, tal como um computador.
[00036] A Figura 4 mostra uma vista esquemática mais detalhada de um circuito de acordo com a invenção, que modula o sinal na coluna de ferramenta de fundo de poço 6, que pode ser localizada na ferramenta de perfilagem 4 ou em outro lugar em uma coluna de ferramenta 6 e ser eletricamente conectada em uma extremidade ao cabo de aço 2 e na outra extremidade da ferramenta 4. A ferramenta 4 é conectado a um circuito de modulação 300 através de uma interface de ferramenta 301 e um processador digital de sinal de interface de ferramenta (DSP) 302. A interface de ferramenta DSP 302 é opcionalmente conectada ao circuito de modulação 300 através de um recep- tor/transmissor assíncrono universal (UART). O circuito de modulação 300 compreende uma modulação DSP 303 conectada a interface de ferramenta DSP 302 para duas finalidades. A primeira, ao receber um sinal a partir da ferramenta 4, isto é, os dados perfilados, da modulação DSP 303 transmitem (Tx) a transformação de Fourier rápida inversa (IFFT) do sinal aos circuitos de transmissão 304 e, além disso, a um sinal de meios de condicionamento 305 e mais uma vez mais no sentido do cabo de aço 2. A segunda, o propósito da modulação DSP 303 é que quando os sinais são aceitos (Rx) a partir de cabo de aço 2, o sinal a partir do cabo de aço passa através de uma recepção de sinal de condicionamento 308 para um amplificador 307 e é convertido por um conversor analógico- digital (ADC). Subsequentemente, o sinal recebido é transformado mediante a modulação DSP 303 que utiliza a transformação de Fourier rápida (FFT) e o mapeamento de símbolo QAM para converter o sinal em um fluxo de bits do sinal para a interface de ferramenta DSP 302 e adicionalmente na ferramenta 4 a fim de controlar a ferramenta. A parte de transmissão 303, 304, 305 do circuito de modulação 300 pode ser conectada em paralelo com a parte de recepção 303, 306, 307, 308 do circuito de modulação, como mostrado na Figura 4.
[00037] A Figura 5 mostra uma modalidade da unidade de modulação 400 compreendida por um conversor CC/CC 401 que abastece uma tensão de modulação e uma ponte de metade do transistor 402 que está disponível para modular um sinal modulado por largura de pulso (PWM) ao cabo de aço 2 pelo recebimento de um sinal de controle a partir de um transistor DSP 403. A unidade de modulação 400 é protegida de alta tensão de abastecimento por um acoplamento capa- citivo 404. A vantagem da utilização de um acoplamento capacitivo 404 nesse tipo de circuito é que a alternativa típica ao acoplamento capacitivo é um acoplamento indutivo. O acoplamento indutivo tem as desvantagens no fundo de poço de dissipar mais calor devido à necessidade alta de corrente para uma coluna de ferramenta 6 do que o acoplamento capacitivo 404 e, além disso, um acoplamento indutivo adequado para correntes altas é maior do que o acoplamento capaciti- vo, que também é uma desvantagem no equipamento de fundo de poço. Mediante a utilização de uma ponte de transistor modulado PWM 402, é evitado o uso dos amplificadores lineares ou quase lineares. Os amplificadores lineares são geralmente preferidos quando um sinal muito bom é exigido, tal como em amplificadores de áudio alta definição. Porém, o amplificador linear dissipa mais calor do que uma ponte de transistor modulado PWM, que é uma desvantagem no equipamento de fundo de poço e especialmente quando tensões altas são moduladas, que é exigida na extensão dos cabos devido à alta atenuação do cabo, tal como uma tensão de abastecimento V2 de 600 volts de modulação com uma tensão de abastecimento V1 de 50 volts de modulação a partir de 575 volts a 625 volts através da utilização uma metade do transistor 402. A ponte de transistor 402 recebe um sinal de controle modulado PWM a partir de transistor DSP 403. A tensão de sinal (V1) é fornecido para o conversor CC/CC 401 e aterrado por uma conexão terra 406, tal como uma conexão ao alojamento ou ao chassi da ferramenta 4.
[00038] Quando o fundo de poço é operado com um sistema de operação de fundo de poço 100 de acordo com a invenção, a tensão de abastecimento V2 aplicada ao cabo de aço 2 na superfície é muito alta, preferencialmente pelo menos 600 volts, mais preferencialmente pelo menos 800 volts, ainda mais preferencialmente pelo menos 1.000 volts e mais preferencialmente pelo menos 1.200 volts durante uma extração de corrente de pelo menos 4 amperes, preferencialmente pe- lo menos 6 amperes, mais preferencialmente pelo menos 8 amperes, e ainda mais preferencialmente pelo menos 10 amperes. Essa alta tensão é necessária a fim de operar a unidade de condução 5, também conhecida como um trator de poço. Um trator de poço é tipicamente usado para navegar uma extensa coluna de ferramenta 6, tal como retratado na Figura 6, que compreende as ferramentas de perfilagem 4 e outras ferramentas, tal como ferramentas de curso, ferramentas de limpeza, ferramentas de moagem etc. e por isso exige uma extensiva quantidade de potência para operar simultaneamente todas ou diversas ferramentas e da unidade de condução 5.
[00039] Em uma modalidade da invenção, o cabo de aço 2 é de pelo menos 10 quilômetros de extensão, preferencialmente pelo menos 15 quilômetros de extensão e mais preferencialmente pelo menos 20 quilômetros de extensão. A invenção é particularmente relevante ao trabalho com muitas extensões de cabos de aço 2 devido à alta atenuação de sinais nas extensões dos cabos de aço, que aumenta a necessidade de trabalhar com altas tensões a fim de obter alta saída de potência no fundo de poço.
[00040] A Figura 6 mostra uma ferramenta de fundo de poço 200 sendo fixável a um cabo de aço 2 e compreendendo uma unidade de modulação 400 conectada a uma ferramenta de perfilagem 4 e a uma unidade de condução 5.
[00041] A Figura 7 mostra uma vista em corte transversal de um monocabo 21. O monocabo 21 compreende um condutor interno 22 circundado por uma camada isolante tubular flexível 24, por exemplo, uma camada de Teflon, que é circundada por uma camada externa 25, geralmente referida como uma camisa ou camada da camisa. Externo à camisa 25, uma blindagem de condução tubular que compreende uma pluralidade de condutores de retorno 23 é enrolada em torno do cabo. A blindagem de condução tubular é algumas vezes referida co mo a armadura do cabo desde que proteja o cabo. Além disso, um monocabo, tal como aquele retratado na Figura 7, compreende duas camadas de armaduras que compreende uma pluralidade de condutores de retorno 23; uma camada de enrolada em uma direção e uma camada enrolada na outra (não mostrado na Figura 7), tal que quando o cabo é torcido, simultaneamente uma camada afrouxa e uma camada aperta, que fortifica o cabo. Em outros monocabos, uma camada de blindagem coaxial separado atua como condutor de retorno. O uso de monocabos 21 oferece algumas vantagens importantes sobre os cabos multicondutores quando trabalhado em um ambiente de fundo de poço. O monocabo 21 é extensamente usado em instalações de exploração de óleo de gás e por isso fornece acessibilidade fácil e barata nos sítios em que um sistema de operação de fundo de poço 100 de acordo com a invenção destina-se a ser usado. Além disso, quando a exploração marítima da área de locação do poço, e especialmente da área de locação do poço em áreas profundas, a segurança do poço depende da proteção de pressão entre o poço e a água do mar. Essa proteção de pressão compreende tipicamente uma cabeça de injetor de graxa para vedação do poço durante as operações de cabo de aço. O tamanho da cabeça de injetor de graxa é proporcional à espessura do cabo que necessita estar vedada, e quanto mais espesso o cabo, mais difícil é para a cabeça de injetor de graxa vedar o poço, que, além das dificuldades, aumenta o custo tanto do cabo quanto da cabeça de injetor de graxa. Além disso, os vazamentos de uma porção de graxa da cabeça de injetor de graxa no ambiente marítimo, que é também proporcional à espessura do cabo, e assim, um cabo mais grosso leva a mais poluição do ambiente marítimo.
[00042] Por fluido ou fluido de poço entende-se qualquer tipo de fluido que pode estar presente em poços de óleo e gás no fundo de poço de poços de óleo e gasosos, tal como gás natural, óleo, lama de óleo, óleo bruto, água, etc. Por gás entende-se qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, conclusão, ou furo aberto, e por óleo entende-se qualquer tipo de composição de óleo, tal como óleo bruto, um fluido contendo óleo, etc. Gás, óleo e fluidos de água podem todos, assim, compreender outros elementos ou substâncias que não gás, óleo e/ou água, respectivamente.
[00043] Por alojamento entende-se qualquer tipo de tubo, tubulação, tubular, linear, coluna etc. usado em fundo de poço em relação à produção de gás natural e óleo.
[00044] No caso em que as ferramentas não são submersíveis por todo o alojamento, um trator de fundo de poço pode ser usado para puxar as ferramentas por todo caminho na posição no poço. Um trator de fundo de poço é qualquer tipo de ferramenta de capaz de empurrar ou puxar ferramentas em um fundo de poço, tal como um Well Tractor®.
[00045] Embora a invenção tenha sido descrita no exemplo acima em conexão com modalidades preferenciais da invenção, será evidente para um versado na técnica que várias modificações são concebíveis sem desviar da invenção conforme definido pelas seguintes reivindicações.

Claims (11)

1. Sistema de operação de fundo de poço (100) para operar uma unidade de condução (5) e uma ferramenta de perfilagem (4) no fundo do poço e transmitir os dados de perfilagem do poço a partir de pelo menos uma ferramenta de perfilagem para um sistema de aquisição de dados de superfície (105) por meio de um cabo de aço (2), o sistema compreendendo: um transceptor de superfície (1), um cabo de aço, um transceptor de fundo de poço (3), uma ferramenta de perfilagem, e uma unidade de condução caracterizado pelo fato de que o transceptor de fundo de poço é acoplado ao transceptor de superfície através do cabo de aço e se comunica com o transceptor de superfície através do uso de multi- plexação por divisão de frequência ortogonal para transmitir os dados através do cabo de aço mediante a modulação de um sinal de Largura de Pulso Modulada (PWM) para o cabo de aço por meio de uma ponte de transistor, enquanto a unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem são abastecidas pelo cabo de aço.
2. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabo de aço é um monocabo (21).
3. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um sinal de transmissão de dados (S1) é modulado por uma tensão de sinal alternada (V1) de preferencialmente mais de 30 volts, ainda mais preferencialmente mais do que 40 volts e ainda mais preferencialmente mais do que 50 volts.
4. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma unidade de modulação (400) é acoplada a um circuito de fonte de alimentação (405) por meio de um acoplamento capacitivo (404).
5. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a amplificação do sinal transmitido (S1) é a Modulada por Largura de Pulso por meio de uma ponte de transistor (402).
6. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma unidade de modulação é acoplada a um circuito de fonte de alimentação por meio de um acoplamento capacitivo.
7. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma tensão de abastecimento (V2) aplicada ao cabo de aço na superfície é de pelo menos de 600 volts, preferencialmente pelo menos 800 volts, mais preferencialmente pelo menos 1.000 volts, e ainda mais preferencialmente pelo menos 1.200 volts durante uma extração de corrente de pelo menos 4 amperes, preferencialmente pelo menos 6 amperes, mais preferencialmente pelo menos 8 amperes e ainda mais preferencialmente pelo menos 10 amperes.
8. Sistema de operação de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o cabo de aço é de pelo menos 10 quilômetros de extensão, preferencialmente pelo menos 15 quilômetros de extensão e mais preferencialmente pelo menos 20 quilômetros de extensão.
9. Ferramenta de fundo de poço (200) caracterizada pelo fato de que compreende um transceptor de fundo de poço adaptado para ser acoplado a um transceptor de superfície através de um cabo de aço e se comunica com o transceptor de superfície através do uso de multiplexação por divisão de frequência ortogonal para transmitir dados através do cabo de aço mediante a modulação de um sinal Modulado por Largura De Pulso (PWM) para o cabo de aço por meio de uma ponte de transistor, enquanto uma unidade de condução e pelo menos uma ferramenta de perfilagem são abastecidas pelo cabo de aço, em que um sinal de tensão (V1) é Modulada por Largura de Pulso através de uma ponte de transistor.
10. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que uma unidade de modulação é acoplada ao circuito de fonte de alimentação por meio de um acoplamento capacitivo.
11. Ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que a tensão aplicada à ferramenta de fundo de poço é de pelo menos 400 volts, preferencialmente pelo menos 500 volts, mais preferencialmente pelo menos 600 volts e ainda mais preferencialmente pelo menos 700 volts durante uma extração de corrente de pelo menos 4 amperes, preferencialmente pelo menos 6 amperes, mais preferencialmente pelo menos 8 amperes, e ainda mais preferencialmente pelo menos 10 amperes.
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