BR112013018519B1 - Método para monitorar uma posição de uma ferramenta de serviço em um furo de poço, e conjunto de ferramenta de fundo de poço - Google Patents
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Abstract
método para monitorar uma posição de uma ferramenta de serviço em um furo de poço, e conjunto de ferramenta de fundo de poço. são fornecidos sistemas e métodos para monitorar uma posição de uma ferramenta de serviço em um furo de poço. a ferramenta de serviço pode ter um conjunto de sensor acoplado à mesma e ser posicionada dentro do furo de poço. a ferramenta de serviço pode ser movida dentro do furo de poço. a distância percorrida pela ferramenta de serviço no furo de poço pode ser medida com o conjunto de sensor. a posição da ferramenta de serviço no furo de poço pode ser determinada comparando a distância percorrida até um ponto de referência estacionário.
Description
[001] As modalidades descritas aqui se referem genericamente ao monitoramento da posição de uma ferramenta no fundo do poço em um furo de poço. Mais particularmente, as modalidades referem-se ao monitoramento da posição de uma ferramenta de serviço durante operações de controle de areia.
[002] Operações de controle de areia convencionais incluem uma ferramenta de serviço e um conjunto de completação inferior. A ferramenta de serviço é acoplada ao conjunto de completação inferior e os dois componentes são passados no furo juntos. Após atingirem a profundidade desejada, um obturador acoplado ao conjunto de completação inferior é colocado para fixar o conjunto de completação inferior no furo de poço. Após colocação do obturador, a ferramenta de serviço é liberada do conjunto de completação inferior. Após liberada, a ferramenta de serviço pode ser utilizada no processo de enchimento com cascalho.
[003] O processo de enchimento com cascalho requer mover a ferramenta de serviço dentro do furo de poço para alinhar um ou mais orifícios de cruzamento na ferramenta de serviço com um ou mais orifícios de completação em ou acima do conjunto de completação inferior. Como tal, o alinhamento dos orifícios requer posicionamento preciso da ferramenta de serviço. Forças poço abaixo, entretanto, tal como pressão, arrasto no tubo de perfuração e/ou contração e expansão do tubo de perfuração afetarão genericamente a posição da ferramenta de serviço, tornando difícil alinhar os orifícios. O que é necessário, portanto, é um sistema e método aperfeiçoados para monitoramento da posição da ferramenta de serviço no furo de poço.
[004] Sistemas e métodos para monitoramento da posição de uma ferramenta de serviço em um furo de poço são fornecidos. Em um aspecto, o método pode ser realizado posicionando a ferramenta de serviço no furo de poço, e a ferramenta de serviço pode ter um conjunto de sensor acoplado à mesma. A ferramenta de serviço pode ser movida dentro do furo de poço. A distância percorrida pela ferramenta de serviço no furo de poço pode ser medida com o conjunto de sensor. A posição da ferramenta de serviço no furo de poço pode ser determinada comparando a distância percorrida até um ponto de referência estacionário.
[005] Em um aspecto, o sistema pode incluir um conjunto de completação e uma ferramenta de serviço. Um obturador pode ser acoplado ao conjunto de completação e adaptado para fixar o conjunto de completação em uma posição estacionária dentro de um furo de poço. A ferramenta de serviço pode ser acoplada ao conjunto de completação e a ferramenta de serviço pode ser adaptada para liberar do conjunto de completação após fixação do obturador. Um conjunto de sensor pode ser acoplado à ferramenta de serviço. O conjunto de sensor pode incluir uma roda que é adaptada para contatar e rolar ao longo de uma parede do furo de poço à medida que a ferramenta de serviço move uma distância dentro do furo de poço. O conjunto de sensor pode ser adaptado para medir a distância percorrida pela ferramenta de serviço, e a distância pode corresponder a inúmeras revoluções da roda. O conjunto de sensor pode ser adaptado para determinar uma posição da ferramenta de serviço no furo de poço comparando a distância percorrida até um ponto de referência estacionário.
[006] Para que as características mencionadas possam ser entendidas em detalhes, pode-se ter uma descrição mais específica, brevemente resumida acima, mediante referência a uma ou mais modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos apensos. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos apensos ilustram somente modalidades típicas e, portanto, não devem ser considerados limitadores de seu escopo, visto que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.
[007] A figura 1 representa uma vista em seção transversal de um conjunto de ferramenta de fundo de poço tendo um conjunto de sensor em uma posição desengatada, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[008] A figura 2 representa uma vista em seção transversal do conjunto de ferramenta de fundo de poço da figura 1 tendo o conjunto de sensor em uma posição engatada, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[009] A figura 3 representa uma vista em perspectiva de um conjunto de sensor ilustrativo na posição desengatada, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0010] A figura 4 representa uma vista em perspectiva do conjunto de sensor ilustrativo da figura 3 na posição engatada, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0011] A figura 5 representa uma vista em perspectiva de outro conjunto de sensor ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0012] A figura 6 representa uma vista em seção transversal do conjunto de sensor da figura 5, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0013] A figura 7 representa uma roda ilustrativa que pode ser acoplada ao conjunto de sensor, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0014] A figura 8 representa um sensor ilustrativo disposto próximo à roda da figura 7, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0015] A figura 9 representa outro conjunto de sensor ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0016] A figura 10 representa outro conjunto de sensor ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0017] A figura 11 representa uma vista em seção transversal da ferramenta de serviço em uma primeira posição em circulação de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0018] A figura 12 representa uma vista em seção transversal da ferramenta de serviço em uma segunda posição de inversão de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0019] A figura 13 representa uma vista em seção transversal de outro conjunto de sensor ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[0020] A figura 1 representa uma vista em seção transversal de um conjunto de ferramenta de fundo de poço 100 tendo um conjunto de sensor 110 em uma posição desengatada, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de ferramenta de fundo de poço 100 pode incluir uma coluna de trabalho 104, uma ferramenta de serviço 106, e um conjunto de completação inferior 108. A coluna de trabalho 104 pode ser acoplada à ferramenta de serviço 106 e adaptado para mover a ferramenta de serviço 106 axial e rotacionalmente em um furo de poço 102.
[0021] A ferramenta de serviço 106 pode incluir um ou mais sensores de posição de ferramenta ou conjuntos de sensores (um é mostrado) 110 adaptado para monitorar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. Se a ferramenta de serviço 106 incluir múltiplos conjuntos de sensores 110, os conjuntos de sensores 110 podem ser axial e/ou circunferencialmente deslocados na ferramenta de serviço 106. O conjunto de sensor 110 na figura 1 é mostrado na posição desengatada significando que o conjunto de sensor 110 não está em contato com uma parede 112 do furo de poço 102. Como utilizado aqui, a parede 112 do furo de poço 102 pode incluir uma parede não revestida do furo de poço 102 ou a superfície interna de um revestimento disposto no furo de poço 102.
[0022] A figura 2 representa uma vista em seção transversal do conjunto de ferramenta de fundo de poço 100 tendo o conjunto de sensor 110 em uma posição engatada, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de completação inferior 108 pode incluir um ou mais obturadores 114. Pelo menos em uma modalidade, os obturadores 114 podem ser obturadores de cascalho. Quando o conjunto de completação inferior 108 foi passado até a profundidade desejada no furo de poço 102, os obturadores 114 podem ser colocados, como mostrado na figura 2, para fixar o conjunto de completação inferior no lugar e isolar um primeiro espaço anular superior 116 de um segundo espaço anular inferior 118.
[0023] Após os obturadores 114 terem sido colocados, o conjunto de sensor 110 pode atuar para a posição engatada de tal modo que pelo menos uma porção do conjunto de sensor 110, por exemplo, uma roda, como descrito adicionalmente abaixo, esteja em contato com a parede 112 do furo de poço 102. O conjunto de sensor 110 pode estar na posição engatada quando a ferramenta de serviço 106 é passada para o furo de poço 102, operado em profundidade no furo de poço 102, por exemplo, em circulação e inversão, e/ou puxado para fora do furo de poço 102. Por exemplo, o conjunto de sensor 110 pode estar na posição desengatada quando a ferramenta de serviço 106 é passada para o furo de poço 102 e na posição engatada quando a ferramenta de serviço 106 é operada em profundidade no furo de poço 102 e puxada para fora do furo de poço 102. Em outra modalidade, o conjunto de sensor 110 pode estar na posição desengatada quando a ferramenta de serviço 106 é passada para o furo de poço 102, na posição engatada enquanto a ferramenta de serviço 106 é operada em profundidade no furo de poço, e na posição desengatada quando a ferramenta de serviço 106 é puxada para fora do furo de poço 102. O conjunto de sensor 110 pode ser acionado para a posição engatada por um motor elétrico, um solenoide, um acionador (incluindo elétrico, hidráulico ou eletro-hidráulico), um acionador baseado em temporizador, uma mola, pressão dentro do furo de poço 102 ou similar. Após estar na posição engatada, o conjunto de sensor 110 pode manter contato com a parede 112 do furo de poço 102 através de uma mola, uma cunha, um acionador, um mecanismo de macaco de parafuso, ou similar.
[0024] O conjunto de sensor 110 pode ativar e começar a tomar medidas para monitorar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 quando o conjunto de sensor 110 aciona para a posição engatada, isto é, contata a parede 112, ou o conjunto de sensor 110 pode ativar em um momento predeterminado, posterior. Por exemplo, o conjunto de sensor 110 pode ativar quando uma pressão ou temperatura predeterminada é atingida ou quando um sinal (através de cabo ou sem fio) é recebido.
[0025] Pelo menos em uma modalidade, após o conjunto de sensor 110 ser ativado, a ferramenta de serviço 106 pode liberar do conjunto de completação inferior 108 de tal modo que a ferramenta de serviço 106 esteja livre para mover axialmente e rotacionalmente no furo de poço 102 com relação ao conjunto de completação inferior estacionário 108. O conjunto de sensor 110 pode ser adaptado para tomar medidas para monitorar a posição axial e/ou rotacional da ferramenta de serviço 106 à medida que a ferramenta de serviço 106 é passada no furo de poço 102, operada em profundidade no furo de poço 102, e/ou puxada para fora do furo de poço 102.
[0026] Outra modalidade do conjunto de sensor 110 pode medir também a rotação da ferramenta de serviço 106 com relação ao conjunto de completação inferior fixado 108 ou ponto de referência 120 no furo de poço 102. Pelo menos em uma modalidade, a ferramenta de serviço 106 pode ser liberada ou desconectada do conjunto de completação inferior fixado 108 por girar a ferramenta de serviço 106 para desenroscar a mesma do conjunto de completação inferior 108. O conjunto de sensor 110 pode ser adaptado para medir tanto o movimento axial como rotacional da ferramenta de serviço 106 com relação ao furo de poço 102.
[0027] A posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 pode ser medida com relação a um ponto de referência 120 tendo uma posição conhecida no furo de poço 102. Por exemplo, o ponto de referência 120 pode ser localizado no conjunto de completação inferior estacionário 108. Pelo menos em uma modalidade, a ferramenta de serviço 106 pode ser puxada para fora do furo de poço 102 após ser liberada do conjunto de completação 108, e uma segunda ferramenta de serviço (não mostrada) pode ser assentada no furo de poço 102. A segunda ferramenta de serviço pode ter também um conjunto de sensor acoplado a mesma e utilizar o ponto de referência 120 no conjunto de completação inferior 108.
[0028] As medições podem ser processadas na ferramenta de serviço 106 e/ou transmitidas para um operador e/ou dispositivo de gravação na superfície através de um fio ou sem fio. Por exemplo, as medições podem ser transmitidas através de tubo de perfuração com fio, cabo na coluna de trabalho 104, cabo no espaço anular 116, sinais acústicos, sinais eletromagnéticos, telemetria de pulso de lama, ou similar. As medições podem ser processadas na ferramenta de serviço 106 e/ou transmitidas para a superfície contínua ou intermitentemente para determinar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. Pelo menos em uma modalidade, tempo entre o processamento e/ou transmissão das medições pode ser aproximadamente 0,5s a aproximadamente 2s, aproximadamente 2s a aproximadamente 10s, aproximadamente 10s a aproximadamente 30s, aproximadamente 30s a aproximadamente 60s (1 min.), aproximadamente 1 min. a aproximadamente 5 min., aproximadamente 5 min. a aproximadamente 10 min., aproximadamente 10 min. a aproximadamente 30 min., ou mais.
[0029] A figura 3 representa uma vista em perspectiva de um conjunto de sensor ilustrativo 300 na posição desengatada, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de sensor 300 pode incluir um alojamento 302, um motor 304, um ou mais braços (dois são mostrados) 306a, 306b, e uma ou mais rodas (uma é mostrada) 308. O alojamento 302 pode ser acoplado ou integrado à ferramenta de serviço 106 (vide a figura 1). O alojamento 302 pode ser cilíndrico com um furo longitudinal 310 estendendo parcial ou totalmente através do mesmo. O alojamento 302 pode incluir também um recesso 312 no qual o motor 304, braços 306a, 306b, e roda 308 são dispostos quando o conjunto de sensor 300 está na posição desengatada, como mostrado na figura 3.
[0030] A figura 4 representa uma vista em perspectiva do conjunto de sensor ilustrativo 300 da figura 3 na posição engatada, de acordo com uma ou mais modalidades. Para acionar o conjunto de sensor 300 para a posição engatada, o motor 304 pode mover um parafuso 314 axialmente ao longo de um eixo 316 fazendo com que os braços 306a, 306b movam a roda 308 radialmente para fora em direção à parede 112 do furo de poço 102 (vide a figura 1). Após a roda 308 estar em contato com a parede 112, o motor 304 pode ser utilizado para controlar a quantidade de força aplicada à roda 308 para manter contato entre a roda 308 e a parede 112. O motor 304 pode ser também utilizado para retrair a roda 308 de volta para a posição desengatada.
[0031] A figura 5 representa uma vista em perspectiva de outro conjunto de sensor ilustrativo 500, e a figura 6 representa uma vista em seção transversal do conjunto de sensor 500 da figura 5, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de sensor 500 pode incluir primeiro e segundo eixos 502, 504, um ou mais molas (uma é mostrada) 506, um braço ou forquilha 508, uma roda 510, e um ou mais sensores (um é mostrado) 512. O primeiro eixo 502 pode estender através de uma primeira extremidade 514 da forquilha 508, e a mola 506 pode ser disposta em torno do primeiro eixo 502. A mola 506 pode ser adaptada para acionar e manter o conjunto de sensor 500 na posição engatada.
[0032] O segundo eixo 504 pode ser acoplado a e estender através da roda 510 próxima a uma segunda extremidade 516 da forquilha 508. Quando na posição engatada, a roda 510 pode ser adaptada para rolar contra o furo de poço 102, isto é, rolar ao longo da parede 112 do furo de poço 102, à medida que a ferramenta de serviço 106 move dentro do furo de poço 102 (vide a figura 1). O segundo eixo 504 pode ser adaptado para girar através da mesma distância angular que a roda 510, isto é, uma revolução da roda 510 corresponde a uma revolução do segundo eixo 504.
[0033] Pelo menos em uma modalidade, um ou mais ímãs (um é mostrado) 518 pode ser disposto sobre ou no segundo eixo 504 e/ou a roda 510 de tal modo que o ímã 518 seja adaptado para girar através da mesma distância angular que a roda 510. À medida que o ímã 504 gira, o campo magnético produzido pelo ímã 504 pode variar. O sensor 512 pode ser disposto próximo ao ímã 504 e adaptado para detectar ou medir as variações no campo magnético à medida que o ímã 504 gira. Pelo menos em uma modalidade, o sensor 512 pode ser disposto em uma câmara atmosférica 520. Como tal, uma parede 522 pode ser disposta entre o ímã 518 e o sensor 512. A câmara atmosférica 520 pode ser hermética a ar para evitar que o fluido do furo de poço 102 vaze na mesma.
[0034] Um ou mais circuitos (um é mostrado) 524 pode ser também disposto na câmara atmosférica 520 e em comunicação com o sensor 512; entretanto, pelo menos em uma modalidade, o sensor 512 e o circuito 524 podem ser um único componente. O circuito 524 pode ser adaptado para receber as medições do sensor 512 correspondendo às variações no campo magnético e determinar o número de revoluções e/ou revoluções parciais concluídas pela roda 510. O circuito 524 pode medir, então, a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 (vide a figura 1) com base no número de revoluções e/ou revoluções parciais concluídas pela roda 510, como explicado em mais detalhes abaixo.
[0035] O número de revoluções concluídas pela roda 510 e/ou a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 podem ser transmitidos para um operador ou dispositivo de gravação na superfície através de um fio ou sem fio. Por exemplo, um cabo ou fio (não mostrado) pode ser adaptado para receber sinais a partir do sensor 512 e/ou circuito 524 através de um anteparo 526. O cabo pode estender através de um canal 528 na forquilha 508 e para fora de uma abertura 530 através da extremidade 514 da forquilha 508. Pelo menos em uma modalidade, a forquilha 508 pode ser feita de um material não magnético. Por exemplo, a forquilha 508 pode ser feita de uma liga metálica, como uma ou mais ligas INCONEL®.
[0036] A figura 7 representa uma roda ilustrativa 700 que pode ser acoplada ao conjunto de sensor 110, 300, 500, de acordo com uma ou mais modalidades. Após em contato com a parede 112 do furo de poço 102 (vide a figura 1), a roda 700 pode ser adaptada para rolar contra o furo de poço 102 quando a ferramenta de serviço 106 move dentro do furo de poço 102. À medida que a roda 700 gira, a distância axial e/ou rotacional percorrida pela ferramenta de serviço 106 pode ser medida, por exemplo, pelo sensor 512 e/ou circuito 524 na figura 6. Uma revolução completa da roda 700 representa uma distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 calculada pela seguinte equação:
[0037] onde D é a distância, e n é a constante matemática pi, e R é o raio da roda 700. A velocidade da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 também pode ser calculada pela seguinte equação: V = D/t
[0038] onde V é a velocidade, D é a distância, e t é tempo. A aceleração também pode ser calculada pela seguinte equação: A = V/t
[0039] onde A é a aceleração, V é a velocidade e t é tempo.
[0040] O raio R da roda 700 é uma quantidade conhecida e pode variar de tão baixo quanto aproximadamente 0,05 cm, aproximadamente 1 cm, aproximadamente 2 cm, ou aproximadamente 3 cm até tão alto quanto aproximadamente 5 cm, aproximadamente 10 cm, aproximadamente 20 cm, aproximadamente 40 cm, ou mais. Por exemplo, o raio R da roda 700 pode se de aproximadamente 1 cm até aproximadamente 3 cm, aproximadamente 3 cm a aproximadamente 6, aproximadamente 6 cm a aproximadamente 10 cm, ou aproximadamente 10 cm a aproximadamente 20 cm.
[0041] Um ou mais alvos (seis são mostrados) 702a-f podem ser dispostos em posições circunferenciais diferentes na roda 700. À medida que o número de alvos 706a-f aumenta, a precisão da medição da distância D pode também aumentar. A distância D percorrida pela ferramenta de serviço 106 pode ser calculada pela seguinte equação:
[0042] onde S é o número de alvos 702a-f detectados ou contados pelo sensor, por exemplo, sensor 800 na figura 8, e N é o número total de alvos 702a-f dispostos na roda 700. Por exemplo, se a roda 700 girar metade de uma revolução, a distância D percorrida pela ferramenta de serviço 106 é igual a (2*n*R*3)/6 porque a roda exemplar 700 inclui 6 alvos, e 3 alvos serão detectados ou contados quando a roda 700 girar metade de uma revolução. O número N de alvos 702a-f dispostos na roda 700 pode variar de tão baixo quanto aproximadamente 1, aproximadamente 2, aproximadamente 3, aproximadamente 4, ou aproximadamente 5 até tão alto quanto aproximadamente 6, aproximadamente 8, aproximadamente 10, aproximadamente 12, aproximadamente 24, ou mais. Por exemplo, o número N de alvos 702a-f pode ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 12, de aproximadamente 2 a aproximadamente 10, ou de aproximadamente 4 a aproximadamente 6.
[0043] Os alvos 702a-f podem ser dispostos na extremidade axial ou lateral 704 da roda 700, como mostrado, ou os alvos 702a-f podem ser dispostos na extremidade radial 706 da roda 700. Por exemplo, os alvos 702a-f podem ser dispostos em um ou mais recessos (não mostrados) na extremidade radial 706 da roda 700 de modo que os alvos 702a-f não entrem em contato direto com a parede 112 do furo de poço 102 (vide a figura 1) à medida que a roda 700 gira. Pelo menos em uma modalidade, a extremidade radial 706 da roda pode incluir um revestimento ou camada tendo um coeficiente de fricção elevado que evita que a roda 700 deslize ou escorregue à medida que a roda 700 gira ao longo da parede 112 do furo de poço 102. O revestimento ou camada também pode ter uma resistência a desgaste elevada para melhorar a longevidade.
[0044] A figura 8 representa um sensor ilustrativo 800, disposto próximo à roda 700 da figura 7, de acordo com uma ou mais modalidades. O sensor 800 pode estar disposto no conjunto de sensor 110, 300, 500 de tal modo que o sensor 800 seja estacionário com relação à roda giratória 700. Além disso, o sensor 800 pode ser disposto no conjunto de sensor 110, 300, 500 de tal modo que o sensor 800 possa detectar ou contar os alvos 702a-f na roda 700 à medida que alvos 702a-f passam pelo sensor 800 quando a roda 700 gira. Desse modo, o sensor 800 pode ser disposto próximo ao lado 704 da roda 700 se os alvos 702a-f forem dispostos no lado 704 da roda 700, como mostrado na figura 7, ou o sensor 800 pode ser disposto próximo à extremidade radial 706 da roda 700 se os alvos 702a-f forem dispostos na extremidade radial 706 da roda 700.
[0045] A comunicação entre os alvos 702a-f e o sensor 800 pode ser magnética, mecânica, óptica ou contato direto. Por exemplo, os alvos 702a-f podem ser ímãs, como descrito acima. Em outra modalidade, os alvos 702a-f podem ser etiquetas de identificação de radiofreqüência (na sigla em inglês para radio frequency identification, RFID). A distância entre o sensor 800 e os alvos 702a-f pode variar de baixo de aproximadamente 0 cm (contato direto), aproximadamente 0,1 cm, aproximadamente 0,2 cm, ou aproximadamente 0,3 cm até alto de aproximadamente 0,5 cm, aproximadamente 1 cm, aproximadamente 5 cm, aproximadamente 10 cm, ou mais. Por exemplo, a distância entre o sensor 800 e os alvos 702a-f pode ser de aproximadamente 0 cm a aproximadamente 0,2 cm, aproximadamente 0,2 cm a aproximadamente 0,5 cm, aproximadamente 0,5 cm a aproximadamente 1 cm, ou aproximadamente 1 cm a aproximadamente 4 cm.
[0046] A figura 9 representa outro conjunto de sensor ilustrativo 900, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de sensor 900 pode incluir uma roda 902, um eixo 904, e um sensor 906 disposto em um alojamento 908. Na posição engatada, a roda 902 pode estar em contato com a parede 112 do furo de poço 102 (vide a figura 1) e adaptada para girar quando a ferramenta de serviço 106 move dentro do furo de poço 102. O eixo 904 pode ser acoplado à roda 902 e adaptado para girar através da mesma distância angular que a roda 902. O eixo 904 pode estar em comunicação com o sensor 906 no alojamento 908. O sensor 906 pode medir o número de revoluções e/ou revoluções parciais do eixo 904, que pode ser utilizado para calcular a distância D percorrida pela ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 (vide a figura 1). O sensor 906 pode incluir um contador de dentes de engrenagem, um codificador óptico, um codificador mecânico, um codificador de contato, um resolvedor, um transformador de diferencial variável giratório (na sigla em inglês para Rotary variable differential transformer, RVDT), um sincro, um potenciômetro giratório ou similar.
[0047] A figura 10 representa outro conjunto de sensor ilustrativo 1000, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de sensor 1000 pode incluir uma roda 1002, um eixo 1004, uma engrenagem 1006, um sensor 1008, e um alojamento 1010. Na posição engatada, a roda 1002 pode estar em contato com a parede 112 do furo de poço 102 (vide a figura 1) e adaptado para girar quando a ferramenta de serviço 106 move dentro do furo de poço 102. O eixo 1004 pode ser acoplado à roda 1002 e adaptado para girar através da mesma distância angular que a roda 1002. A engrenagem 1006 e o sensor 1008 podem ser dispostos no alojamento 1010, e uma vedação 1012, como uma vedação giratória, pode ser utilizada para evitar que fluido entre no alojamento 1010.
[0048] A engrenagem 1006 pode ser acoplada ao eixo 1004 e adaptada para girar através da mesma distância angular que o eixo 1004. A engrenagem 1006 pode incluir um ou mais dentes 1014 dispostos em uma superfície radial ou axial externa do mesmo. O número de dentes 1014 pode variar de tão baixo quanto aproximadamente 1, aproximadamente 2, aproximadamente 4, aproximadamente 5, ou aproximadamente 6 até tão alto quanto aproximadamente 8, aproximadamente 10, aproximadamente 12, aproximadamente 20, aproximadamente 24 ou mais. Por exemplo, o número de dentes 1014 pode variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 4, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, de aproximadamente 8 a aproximadamente 12, ou de aproximadamente 12 a aproximadamente 24.
[0049] O sensor 1008 pode estar em contato direto ou indireto com a engrenagem 1006 e adaptado para detectar ou contar o número de dentes 1014 que passam à medida que a engrenagem 1006 gira. Essa medição pode ser utilizada para calcular a distância D que a ferramenta de serviço 106 move no furo de poço 102. Essa medição pode ser também utilizada para calcular a velocidade V e/ou a aceleração A da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. Pelo menos em uma modalidade, a engrenagem 106 pode estar em contato direto com a parede 112 do furo de poço 102, e o sensor 1008 pode ser exposto, isto é, não disposto dentro do alojamento 1010.
[0050] A figura 11 representa uma vista em seção transversal da ferramenta de serviço 106 em uma primeira posição em circulação de acordo com uma ou mais modalidades descritas. Após os obturadores 114 terem sido colocados e o conjunto de sensor 110 estar na posição engatada e ativada, a ferramenta de serviço 106 pode ser liberada do conjunto de completação inferior 108. Após liberado, os elevadores de sonda (não mostrados) podem mover a ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. À medida que a ferramenta de serviço 106 move, o conjunto de sensor 110 pode medir a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. Por exemplo, a distância percorrida pode corresponder ao número de revoluções da roda 308, 510, 700, 902, 1002 no conjunto de sensor 110. A posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 pode ser então determinada em relação ao ponto de referência estacionário 120.
[0051] Pelo menos uma de (1) a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 e (2) a posição da ferramenta de serviço 106 pode ser transmitida para um operador ou dispositivo de gravação na superfície. Após a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 e/ou posição da ferramenta de serviço 106 serem conhecidas, o operador ou dispositivo de gravação pode mover a ferramenta de serviço 106 para locais precisos dentro do furo de poço 102. Por exemplo, a ferramenta de serviço 106 pode ser movida para a primeira posição em circulação para alinhar um ou mais de orifícios de cruzamento 130 (vide a figura 12) dispostos através da ferramenta de serviço 106 com um ou mais orifícios de completação 132 dispostos através do conjunto de completação inferior 108.
[0052] A distância que a ferramenta de serviço 106 necessita percorrer, por exemplo, a distância entre os orifícios 130, 132 quando a ferramenta de serviço 106 é liberada do conjunto de completação inferior 108, pode ser uma quantidade conhecida. O conjunto de sensor 110 pode medir então a distância que a ferramenta de serviço 106 se desloca, para facilitar alinhamento dos orifícios 130, 132. Por exemplo, a distância entre o orifício de cruzamento 130 e o orifício de completação 132 pode ser 1 m quando a ferramenta de serviço 106 é liberada do conjunto de completação inferior 108. Se o raio R (também uma quantidade conhecida) da roda 308, 510, 700, 902, 1002 no conjunto de sensor 110 for 10 cm (0,1 m), uma única revolução da roda 308, 510, 700, 902, 1002 representa uma distância D percorrida calculada pela seguinte equação:
[0053] O número de revoluções que a roda 308, 510, 700, 902, 1002 terá de completar para mover a ferramenta de serviço 1 m pode ser calculado pela seguinte equação:
[0054] (0,628 m) / (1 revolução) = (1 m)/(X revoluções)
[0055] Nessa modalidade exemplar, X é igual a aproximadamente 1,6 revoluções, e desse modo, quando a roda 308, 510, 700, 902, 1002 completa aproximadamente 1,6 revoluções, a ferramenta de serviço 106 terá movido 1 m, e os orifícios 130, 132 serão alinhados.
[0056] Após alinhamento dos orifícios 130, 132, o espaço anular inferior 118 pode ser preenchido com cascalho. Um fluido de tratamento, como uma pasta de cascalho incluindo uma mistura de um fluido transportador e cascalho, pode fluir através da ferramenta de serviço 106, através dos orifícios 130, 132, e para dentro do espaço anular inferior 118 entre uma ou mais telas 134 no conjunto de completação inferior 108 e a parede 112 do furo de poço 102. Um fluido transportador da pasta de cascalho pode fluir de volta para dentro da ferramenta de serviço 106 deixando o cascalho disposto no espaço anular 118. O cascalho forma uma massa permeável ou “vedação” entre uma ou mais telas 134 e a parede 112 do furo de poço 102. A vedação de cascalho permite que fluidos de produção fluam através da mesma enquanto substancialmente bloqueia o fluxo de qualquer material em partículas, por exemplo, areia.
[0057] Em certos momentos durante uso da ferramenta de serviço 106, a ferramenta de serviço 106 pode mover axialmente dentro do furo de poço 102 devido a várias forças que atuam sobre a mesma. As forças podem incluir pressão, arrasto na coluna de trabalho 104, e contração e expansão da coluna de trabalho 104 devido a alterações em temperatura. Por exemplo, durante o processo de circulação, as forças de pressão líquida na ferramenta de serviço 106 podem empurrar a ferramenta de serviço 106 para cima no furo de poço 102. Esse movimento para cima da ferramenta de serviço 106 pode ser composto pela contração da coluna de trabalho 104 à medida que esfria durante bombeamento. O conjunto de sensor 110 pode ser utilizado para determinar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 tanto axialmente como rotacionalmente, e em resposta à posição determinada, peso e/ou rotação adicional pode ser adicionado ou removido na superfície para manter a ferramenta de serviço 106 na posição desejada, por exemplo, com os orifícios 130, 132 alinhados. O monitoramento da posição da ferramenta de serviço 106 e a variação correspondente em peso na superfície podem ser utilizados para outras operações também, incluindo quando a ferramenta de serviço 106 está nas posições secundárias de liberação, compressão, vedação de descarga, ou inversão.
[0058] A figura 12 representa uma vista em seção transversal da ferramenta de serviço 106 em uma segunda posição de inversão de acordo com uma ou mais modalidades. Após circulação do fluido de serviço, a ferramenta de serviço 106 pode mover dentro do furo de poço 102 para uma posição de inversão onde o orifício de cruzamento 130 é posicionado acima dos obturadores 114. Por exemplo, a distância entre o orifício de cruzamento 130 e os obturadores 114 pode ser de 2 m, e como tal, um operador pode decidir que a ferramenta de serviço necessita ser movida para cima 2,5 m para colocar o orifício de cruzamento 130 acima dos obturadores 114. Continuando com o exemplo acima tendo uma roda com um raio R de 10 cm, o número de revoluções que a roda 308, 510, 700, 902, 1002 terá de completar para mover a ferramenta de serviço 2,5 m pode ser calculado pela seguinte equação: (0,628 m)/(1 revolução) = (2,5 m)/(X revoluções)
[0059] onde X é o número de revoluções da roda. Por exemplo, quando X é igual a aproximadamente 4 revoluções, e desse modo, quando a roda 308, 510, 700, 902, 1002 completa aproximadamente 4 revoluções, a ferramenta de serviço 106 terá movido 2,5 m, e o orifício de cruzamento 130 estará na posição desejada acima dos obturadores 114.
[0060] Uma vez na posição de inversão, pressão pode ser aplicada ao espaço anular 116 para inverter a pasta de cascalho restante na ferramenta de serviço 106 de volta para a superfície. A pressão elevada no espaço anular 116 pode forçar um fluido de furo de poço no espaço anular 116 através do orifício 130, desse modo forçando a pasta de cascalho na ferramenta de serviço 106 para a superfície. Com a posição da ferramenta de serviço 106 conhecida, o bombeamento pode começar assim que a ferramenta de serviço 106 entra na posição de inversão e antes da pressão anular sangrar totalmente.
[0061] A figura 13 representa uma vista em seção transversal de outro conjunto de sensor ilustrativo 1300, de acordo com uma ou mais modalidades. O conjunto de sensor 1300 pode ser acoplado a ou integrado com a ferramenta de serviço 106. Por exemplo, o conjunto de sensor 1300 pode incluir um alojamento 1301 tendo primeiro e segundo conectores 1302, 1304 adaptados para conectar o conjunto de sensor 1300 à ferramenta de serviço 106. O conjunto de sensor 1300 pode incluir também um furo 1306 estendendo parcialmente ou totalmente através do mesmo. Pelo menos uma porção do conjunto de sensor 1300 pode incluir um compensador 1308 que estende radialmente para fora da porção restante do conjunto de sensor 1300.
[0062] O conjunto de sensor 1300 pode incluir um braço ou forquilha 1310 tendo uma roda 1312 acoplada ao mesmo. A forquilha 1310 e roda 1312 podem ser substancialmente similares à forquilha 508 e roda 510 descritas acima, e desse modo não serão descritas novamente em detalhes. Um ou mais componentes eletrônicos 1314 podem ser dispostos no alojamento 1301. Os componentes eletrônicos 1314 podem incluir um ou mais circuitos adaptados para receber os dados da roda 1312, por exemplo, o número de revoluções. Pelo menos em uma modalidade, os componentes eletrônicos 1314 podem ser adaptados para medir a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 com base nos dados da roda 1312. Em outra modalidade, os componentes eletrônicos 1314 podem ser adaptados para medir a distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 e determinar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 com base nas medições de distância. Como descrito acima, os componentes eletrônicos podem ser adaptados para transmitir a distância percorrida e/ou a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço para um operador ou dispositivo de gravação na superfície.
[0063] Uma ou mais baterias 1316 podem ser também dispostas no alojamento 1301. Por exemplo, as baterias 1316 podem formar um grupo de bateria anular no alojamento 1301. As baterias 1316 podem ser adaptadas para fornecer energia para a forquilha 1310, o motor acionando a forquilha 1310, os componentes eletrônicos 1314, ou outros dispositivos de fundo de poço.
[0064] Com referência novamente às figuras 1, 2, 11 e 12, o conjunto de sensor 110 pode ser utilizado para monitorar e identificar quando a ferramenta de serviço 106 inicia, para, ou de outro modo move, para determinar mais precisamente os pesos para cima, para baixo e neutros utilizados na superfície. Esses dados podem ser então correlacionados contra modelos de previsão de engenharia, em tempo real ou casamento histórico pós-trabalho para calibrar os modelos. A calibragem pode ser obtida por variar uma ou mais variáveis, como fatores de fricção viscosa de fluido/bombeamento no revestimento ou uma seção de furo aberto, até que a previsão case com a medição efetiva.
[0065] O conjunto de sensor 110 descrito aqui pode ser utilizado por qualquer ferramenta de fundo de poço para medir distâncias de fundo de poço e determinar posições de fundo de poço. Por exemplo, o conjunto de sensor 110 pode ser utilizado em um centralizador utilizado em outras ferramentas de cabo, ferramentas de perfilagem de medição e perfuração, ferramentas de deslocamento, e ferramentas de pescar que são utilizadas para, por exemplo, criar perfis de informações sobre a formação adjacente ou mapear a formação adjacente. Como tal, a posição da ferramenta de fundo de poço pode ser correlacionada com perfis, mapas ou similares.
[0066] Tecnologias alternativas para medir e monitorar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102 podem incluir técnicas acústicas, magnéticas e eletromagnéticas. A posição da ferramenta de serviço 106 pode ser também medida e monitorada com um transformador de diferencial variável linear ou uma amarra ou cabo acoplado à ferramenta de serviço 106. Por exemplo, uma extremidade de uma amarra pode ser acoplada à ferramenta de serviço 106, e a outra extremidade da amarra pode ser acoplada ao conjunto de completação inferior estacionária 108 ou obturadores 114. A amarra pode estar em tensão à medida que a ferramenta de serviço 106 move dentro do furo de poço 102. Desse modo, à medida que a ferramenta de serviço 106 move com relação ao conjunto de completação inferior estacionário 108 ou obturadores 114, o comprimento da amarra pode variar. O comprimento da amarra pode ser medido para determinar a posição da ferramenta de serviço 106 no furo de poço 102. Após conclusão do trabalho, a amarra pode ser liberada ou cortada do conjunto de completação inferior 108 ou obturadores 114 permitindo que a ferramenta de serviço 106 seja puxada para fora do furo de poço 102.
[0067] Em outra modalidade, o conjunto de sensor 110 pode incluir um sensor acústico ou transceptor, e o ponto de referência 120 pode incluir um alvo. O alvo 120 pode ser colocado no conjunto de completação inferior estacionário 108 ou obturadores 114. O conjunto de sensor 110 pode ser adaptado para enviar sinais acústicos para e receber sinais acústicos do alvo 120. Os sinais podem ser utilizados para determinar uma distância percorrida pela ferramenta de serviço 106 e/ou posição da ferramenta de serviço 106 o furo de poço 102. Pelo menos uma da distância percorrida e posição da ferramenta de serviço 106 pode ser então transmitida para um operador ou registrador na superfície, e após a posição ser conhecida ou determinada (com base na distância percorrida), a ferramenta de serviço 106 pode ser movida para locais precisos no furo de poço 102.
[0068] Vários termos foram definidos acima. Até o ponto em que um termo utilizado em uma reivindicação não seja definido acima, a ele deve ser dada a definição mais ampla que as pessoas na técnica pertinente deram àquele termo como refletida em pelo menos uma publicação impressa ou patente expedida. Além disso, todas as patentes, procedimentos de teste e outros documentos citados neste pedido são totalmente incorporados a título de referência até o ponto em que tal revelação não seja incompatível com esse pedido e para todas as jurisdições nas quais tal incorporação seja permitida.
[0069] Embora o acima seja dirigido a modalidades da presente invenção, outras modalidades e modalidades adicionais da invenção podem ser idealizadas sem se afastar do escopo básico da mesma, e o escopo básico da mesma é determinado pelas reivindicações que seguem.
Claims (17)
1. Método para monitorar uma posição de uma ferramenta de serviço (106) em um furo de poço (102), compreendendo: posicionar a ferramenta de serviço (106) tendo um conjunto de sensor (110) acoplado à mesma dentro do furo de poço (102), em que o conjunto de sensor (110) compreende uma roda que rola contra o furo de poço à medida que a ferramenta de serviço move dentro do furo de poço; mover a ferramenta de serviço (106) dentro do furo de poço (102); medir uma distância percorrida pela ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) com o conjunto de sensor (110); ao determinar a posição da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) comparando a distância percorrida até um ponto de referência estacionário (120), em que distância percorrida corresponde a um número de revoluções da roda (510), caracterizado pelo fato de detectar variações em um campo magnético produzido por um ímã (518) que gira através da mesma distância angular que a roda (510), em que o ímã (518) é disposto sobre ou em um eixo (504) que estende através da roda (510).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor C compreende um sensor acústico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância medida é pelo menos uma de uma distância axial e uma distância rotacional.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda calcular pelo menos uma de uma velocidade da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) e uma aceleração da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ponto de referência estacionário (120) é disposto em um conjunto de completação estacionário (108).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: transmitir pelo menos uma da distância medida e da posição da ferramenta de serviço (106) para pelo menos um de um operador e um registrador; e mover a ferramenta de serviço (106) para o furo de poço (102) em resposta a pelo menos uma da distância transmitida percorrida e da posição transmitida da ferramenta de serviço (106).
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de serviço (106) compreende pelo menos uma de uma ferramenta de cabo de aço, uma ferramenta de deslocamento, uma ferramenta de pescar e uma ferramenta de perfilagem de medição e perfuração.
8. Método para monitorar uma posição de uma ferramenta de serviço (106) em um furo de poço (102), caracterizado pelo fato de que compreende: passar um conjunto de ferramenta de fundo de poço (100) para o furo de poço (102), em que o conjunto de ferramenta de fundo de poço (100) compreende a ferramenta de serviço (106) acoplada a um conjunto de completação (108), em que a ferramenta de serviço (106) compreende um conjunto de sensor (110), e em que o conjunto de completação (108) compreende um obturador (114); colocar o obturador (114) em uma posição fixa no furo de poço (102), desse modo fazendo o conjunto de completação estacionário (108) dentro do furo de poço (102); acionar o conjunto de sensor (110) para uma posição engatada de tal modo que uma roda (510) do conjunto de sensor (110) esteja em contato com uma parede (112) do furo de poço (102); liberar a ferramenta de serviço (106) do conjunto de completação (108) após o obturador (114) ser colocado de tal modo que a ferramenta de serviço (106) seja adaptada para mover dentro do furo de poço (102) com relação ao conjunto de completação estacionário (108); mover a ferramenta de serviço (106) dentro do furo de poço (102) com relação ao conjunto de completação estacionário (108), em que a roda (510) é adaptada para rolar ao longo da parede (112) do furo de poço (102) à medida que a ferramenta de serviço (106) move; medir uma distância percorrida pela ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102), em que a distância corresponde a um número de revoluções da roda (510); e determinar a posição da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) em relação à posição fixa do conjunto de completação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda transmitir pelo menos uma da distância percorrida pela ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) e da posição da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) para pelo menos um de um operador e um registrador.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover a ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) em resposta a pelo menos uma da distância transmitida percorrida e da posição transmitida da ferramenta de serviço (106) para alinhar um ou mais orifícios de cruzamento (130) dispostos através da ferramenta de serviço (106) com um ou mais orifícios de completação (132) dispostos através do conjunto de completação (108).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fluir um fluido de tratamento através dos um ou mais orifícios de cruzamento (130) e dos um ou mais orifícios de completação (132) e para um anular formado entre o conjunto de completação (108) e a parede (112) do furo de poço (102) e abaixo do obturador (114).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mover a ferramenta de serviço (106) para uma posição de inversão de tal modo que os um ou mais orifícios de cruzamento (130) sejam dispostos acima do obturador (114).
13. Conjunto de ferramenta de fundo de poço (100), caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de completação (108); um obturador (114) acoplado ao conjunto de completação (108) e adaptado para fixar o conjunto de completação (108) em uma posição estacionária dentro de um furo de poço (102); uma ferramenta de serviço (106) acoplada ao conjunto de completação (108), em que a ferramenta de serviço (106) é adaptada para liberar do conjunto de completação (108) após o obturador (114) ser fixado; e um conjunto de sensor (110) acoplado à ferramenta de serviço (106), em que o conjunto de sensor (110) compreende uma roda (510) que é adaptada para contatar e rolar ao longo de uma parede (112) do furo de poço (102) à medida que a ferramenta de serviço (106) move por uma distância dentro do furo de poço (102), em que o conjunto de sensor (110) é adaptado para medir a distância percorrida pela ferramenta de serviço (106), em que a distância corresponde a um número de revoluções da roda (510), e em que o conjunto de sensor (110) é adaptado para determinar uma posição da ferramenta de serviço (106) no furo de poço (102) comparando a distância percorrida até um ponto de referência estacionário (120).
14. Conjunto (100), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor (110) compreende ainda: um eixo (504) estendendo através da roda (510); e um ímã (518) disposto sobre ou no pelo menos um do eixo (504) e da roda (510), em que o ímã (518) é adaptado para girar através da mesma distância angular que a roda (510).
15. Conjunto (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensor (110) compreende ainda um sensor (512) adaptado para detectar variações em um campo magnético produzido pelo ímã (518) à medida que o ímã gira.
16. Conjunto (100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um circuito em comunicação (524) com o sensor (512).
17. Conjunto (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do sensor (512) e do circuito (524) é disposto em uma câmara atmosférica (520).
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