BR112013032514A2

BR112013032514A2 - Sistema, método e aparelho para medição ou geração de campo elétrico em fundo de poço

Info

Publication number: BR112013032514A2
Application number: BR112013032514-3A
Authority: BR
Inventors: Andrew Dennis Hibbs; Eli Glezer
Original assignee: Groundmetrics, Inc.
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2020-12-08
Also published as: US10036825B2; RU2013154498A; US20180299576A1; RU2606737C2; AU2012273451B2; MX2013015292A; GB2506790B; WO2012177349A1; US10459108B2; GB201400630D0; MX342046B; US20150160364A1; GB2506790A; CA2840057A1; AU2012273451A1; CA2840057C

Abstract

sistema, método e aparelho para medição ou geração de campo elétrico em fundo de poço a invenção se refere à medição e geração de campos elétricos em fundo de poço. em uma modalidade é provido um sistema que inclui um primeiro condutor elétrico dentro de um poço e em contato elétrico com a terra. um amplificador é conectado ao primeiro condutor elétrico e um segundo condutor completa um circuito elétrico entre os condutores de tal modo que o campo elétrico é orientado em uma direção substancialmente ortogonal em relação ao eixo do poço.

Description

1 e 1/21 SISTEMA, MÉTODO E APARELHO PARA MEDIÇÃO OU GERAÇÃO DE

CAMPO ELÉTRICO EM FUNDO DE POÇO

FUNDAMENTO Campo A presente invenção se refere a métodos e aparelhos para examinar a subsuperfície da terra através de campos elétricos. Mais particularmente, a invenção se refere à geração e à medição de um campo elétrico orientado em uma direção ortogonal em relação ao eixo de um poço revestido. Fundamento As modalidades aqui descritas se referem geralmente as sondagens dentro da Terra com base em campos elétricos. Tal como aqui utilizado, "Terra" geralmente se refere a qualquer região na qual um poço pode ser localizado, incluindo, por exemplo, a litosfera. Sondagens eletromagnéticas (EM) geofísicas examinam condutividade elétrica do solo em função da profundidade. Alvos típicos de interesse incluem corpos de minério, hidrocarbonetos, água e poluentes ambientais. Uma vez que a condutividade de tais alvos e o meio em torno podem ser bem diferentes, eles podem ser discriminados por meio da medição de suas condutividades de subsuperfície quando submetidos a um campo eletromagnético. Utilizando essa metodologia, a profundidade, espessura e extensão lateral de materiais de interesse podem ser determinadas. A fonte do campo EM utilizado em uma sondagem geofísica pode ser originada no ambiente natural, ou ser feito pelo homem. Se feito pelo homem, a fonte pode produzir primeiramente um campo magnético ou um campo elétrico que variano tempo e este campo primário produz um campo secundário na terra condutora. Por exemplo, um campo elétrico produz correntes elétricas na terra que têm um campo magnético associado, e um campo magnético com variação de tempo induz correntes elétricas que resultam em um campo elétrico. As propriedades elétricas da terra e taxa de alteração do campo determinam as magnitudes relativas dos campos secundários e primários. A combinação dos campos primários e secundários resulta em interação eletromagnética combinada com a terra, mesmo para uma fonte posicionada para produzir apenas um campo elétrico ou magnético. Enquanto a maioria das sondagens geofísicas EM são realizadas com sensores e fontes EM sobre a superfície da Terra, um poço pode prover acesso físico à subsuperfície. Medição do campo elétrico ou magnético dentro de um

: ' 2/21 poço pode ser referida ao campo elétrico ou magnético na terra ao redor do poço, ou os campos que existem na terra, na ausência do poço.

Similarmente, a conexão de uma fonte de campo elétrico ou de campo magnético com a Terra por meio de um poço provê uma forma de produzir campos dentro da Terra em profundidades desejadas sem a atenuação e as incertezas que podem resultar se os campos fossem originados a partir de uma fonte na superfície da Terra.

Um fator comum em sondagens geofísicas com base em campos elétricos é a necessidade de acoplar um circuito elétrico na Terra a fim de medir ou aplicar um potencial elétrico.

Na modalidade mais simples para a medição, o potencial elétrico local é acoplado a um amplificador por um condutor elétrico, ou um eletrodo em contato com a terra.

Para sondagens de um poço a abordagem mais simples é inserir remotamente um eletrodo em um poço em uma localização adjacente de uma área de interesse, como uma formação contendo hidrocarboneto.

No entanto, poços são tipicamente preenchidos com fluido, o que eleva o aumento de ruído de eletrodo, devido ao fluxo de potenciais, juntamente com o ruído relacionado ao movimento dos sensores dentro do poço.

Como resultado, métodos baseados no campo elétrico que requerem altas medições de sensibilidade não têm sido aplicados em um poço.

Além disso, a maioria dos poços são envolvidos com tubular metálico conhecido, como tubo para revestimento de poços ou envolvedor, que provêm boa condutividade elétrica.

Para sondagens eletromagnéticas com base em campos magnéticos, tubo para revestimento de poços produz uma pequena distorção no campo magnético que está sendo produzido ou sentido.

No entanto, para sondagens EM com base em campos elétricos, tubo para revestimento de poçostem um efeito significativo e deve ser levado em consideração ao organizar um eletrodo que é acoplado na terra.

Uma abordagem é a de localizar o eletrodo ou eletrodos no lado de fora do tubo para revestimento de poços de metal.

No entanto, esta abordagem não é realista, visto que o tubo para revestimento de poços é tipicamente cimentado no poço e qualquer eletrodo instalado no momento que o tubo para revestimento de poços é inserido teria que ter um tempo de vida comparável com a do tubo para revestimento de poços de.

Porque contato elétrico "galvânico" convencional entre um eletrodo e a Terra requer troca eletroquímica de átomos do eletrodo com a terra em torno e fluidos, os eletrodos inevitavelmente falham antecipadamente.

Além disso, a presença do tubo para revestimento de poços em tal proximidade com o eletrodo causa distorção significativa dos campos que o eletrodo é destinado para medir.

. 3/21 Existe uma necessidade de métodos e aparelhos para medição de campos elétricos em um poço enquanto se evitam os problemas associados ao contato galvânico e que proveja a medição e a geração de campos elétricos ortogonais a partir do poço.

RESUMO A invenção se refere à medição e geração de campos elétricos em fundo de poço. Em uma modalidade é provido um sistema que inclui um primeiro condutor elétrico dentro de um poço e em contato elétrico com a Terra. Um amplificador é conectado ao primeiro condutor elétrico e um segundo condutor completa um circuito elétrico entre os condutores, de tal modo que o campo elétrico é orientado em uma direção substancialmente ortogonal em relação ao eixo do poço.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 é uma perspectiva de seção transversal esquemática de um aparelho incluindo eletrodo dentro de um poço, de acordo com os aspectos da presente divulgação.

As figuras 2A - 2D ilustram exemplos de circuitos, em que um eletrodo pode ser utilizado para a medição de um potencial na terra, de acordo com aspectos da presente divulgação.

As figuras 3A - 3B ilustram exemplos de circuitos, em que um eletrodo pode ser utilizado para produzir um campo elétrico na Terra, de acordo com aspectos da presente divulgação.

A Figura 4 ilustra um exemplo de montagem da Figura 1 em um poço revestido.

A Figura 5 ilustra um eletrodo integralmente alojado em uma seção de um tubo para revestimento de poços, de acordo com aspectos da presente divulgação.

A Figura 6 ilustra um aparelho incluindo um eletrodo embutido em uma parede exterior do tubo para revestimento de poços em contato com uma seção de tubo para revestimento de poços condutor, de acordo com aspectos da presente divulgação.

A Figura 7 ilustra um aparelho, no qual quatro eletrodos podem ser usados para medir e/ou produzir três componentes ortogonais de um campo elétrico, e a Figura 7A ilustra os vários componentes direcionais.

“ 4/21 A Figura 8 ilustra uma seção transversal de um tubo para revestimento de poços com os espaços anulares discretos para o eletrodo e um amplificador, de acordo com aspectos da presente divulgação. A Figura 9 ilusta uma perspectiva da seção transversal de uma configuração dos sensores de poço para isolar componentes eletricamente do fluido do poço, de acordo com aspectos da presente divulgação. A Figura 10 ilustra uma arquitetura geral do circuito de medição para medições elétricas, de acordo com aspectos da presente divulgação. A Figura 11 é um cálculo numérico da distribuição do campo elétrico em um poço para contra-eletrodos localizados em uma distância radial a 0.1, 1,e 3 vezes da profundidade do eletrodo no poço. A Figura 12 ilustra uma configuração de contra-eletrodos posicionados em torno de um poço, de acordo com aspectos da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA Como descrito em mais detalhe abaixo, aspectos da presente divulgação provêm um aparelho e métodos para a medição e/ou a geração de campos elétricos dentro de um poço. O aparelho inclui um eletrodo em contato com a Terra, que está conectado a um amplificador. Para superar os problemas associados com os eletrodos galvânicos, aspectos da presente divulgação implementam um eletrodo que acopla ao potencial elétrico do ambiente dentro do fluido da poço em uma maneira predominantemente capacitiva. Na descrição que se segue, partes semelhantes podem ser marcadas ao longo da especificação e figuras com os mesmos números de referência. À descrição supracitada das figuras é provida para uma compreensão mais completa das figuras. Deve ser entendido, no entanto, que as modalidades não estão limitadas às organizações precisas e configurações mostradas. Embora a concepção e utilização de várias modalidades são discutidas em detalhe abaixo, deve ser apreciado que a presente invenção provê muitos conceitos inventivos que podem ser incorporados em uma grande variedade de contextos. Os aspectos e as modalidades específicas aqui descritas são meramente ilustrativos de formas de fazer e utilizar a invenção, e não limitam o âmbito da invenção. Seria impossível ou impraticável incluir todas as possíveis modalidades e contextos da invenção nesta divulgação. Após a leitura desta divulgação, muitas modalidades da presente invenção serão evidentes para as pessoas versadas na técnica.

. 5/21 A invenção se refere à geofísica de poço, para o qual o objetivo é examinar a Terra a uma distância considerável de um poço. A invenção possibilita a medição dentro de um poço de campos elétricos produzidos por uma fonte eletromagnética remota, ou a geração de campos a partir de um poço, que são medidos por meio de sensores remotos. Em ambos os casos, na utilização prática a invenção irá ser utilizada em junção com uma fonte apropriadamente escolhida comercialmente — disponível! ou sensores comercialmente disponíveis respectivamente. Por exemplo, quando o sistema é utilizado como um dispositivo de medição em um poço, uma fonte eletromagnética de concepção padrão é implantada na superfície do solo ou em outro poço, a fim de produzir um campo ortogonal no poço que é medido pela invenção. Similarmente, quando o sistema é utilizado como uma fonte dentro de um poço , um sensor ou conjunto de sensores é implantado na superfície da terra, ou em um ou mais outros poços a fim de medir um campo produzido pela invenção. Por razões de conveniência denominamos a fonte ou sensores que são utilizados juntamente com a invenção de uma fonte associada ou um sensor associado. Em cada caso, a característica que define é a que a fonte associada ou sensores associados do lado de fora do poço são separados da invenção por uma distância comparável a profundidade de investigação dentro da terra, que em casos práticos, é de pelo menos 100 m. Em contraste, no método de registro de poço, ou, simplesmente, "registro", a fonte e os receptores são reduzidos, ou de outra forma colocadas no mesmo poço, geralmente integrados juntos em um autocontido alojamento conhecido como uma sonda.

Em contraste adicional, em relação à ortogonalidade provida pela invenção, todas as medições de campos elétricos de poços até a data têm-se limitado a medição do campo elétrico ao longo do eixo de um poço, e todas as fontes de campo elétrico até a data têm sido configuradas ao longo do eixo do poço. Em particular, métodos propostos para medir campos elétricos utilizando eletrodos em anel no contato deslizante com rocha ou paredes do tubo para revestimento de poços do poço do presente não medem campos elétricos ortogonais em relação ao eixo do poço, e os métodos para a produção de campos elétricos a partir de uma fonte em um poço revestido do presente resultam em uma fração muito pequena do campo, sendo produzidas distâncias laterais do tamanho da profundidade do poço. A separação substancial que pode ser aplicada entre a invenção e a fonte ou receptora associados é possibilitada pela ortogonalidade do campo elétrico

. 6/21 que é produzido ou medido em relação ao poço. O resultado é que, com todos os outros parâmetros de pesquisa iguais, áreas de subsuperfície muito maiores podem ser mapeadas em uma pesquisa que usa a invenção na sua forma tanto para o sensoriamento da geração, que pode ser atingido através de um sensor de poço anterior, quanto para a fonte de poço anterior. Por exemplo, uma pesquisa de poço em relação à superfície eletromagnética (BSEM) do presente que pode detectar características de formação em terra a uma distância de 1,5 km a partir do poço pode ser estendido a 6 km, utilizando a invenção. Em contraste, A Figura 1 é uma seção transversal esquemática 100 de um eletrodo 110 dentro de um poço 120, de acordo com um aspecto da presente divulgação. O poço 120 é formado na Terra em material que inclui rochas, areia, arenito, solo, sais, material vulcânico ou outro material, em particular, material que é tipicamente capaz de conter hidrocarbonetos. A seção do poço mostrada na Figura 1 é uma seção não envolvida por nenhum membro tubular isolando o interior do poço do material ao seu redor. No exemplo mostrado, o eletrodo é formado com uma superfície externa destinada a complementar a uma superfície interior da parede do poço para facilitar o contato entre as mesmas. Devido à natureza do material compondo as paredes do poço, a superfície do material 130 em contato com o eletrodo 110 pode não ser totalmente lisa e mesmo quando o eletrodo 110, com a sua forma complementar é pressionado contra o material 130, um espaçamento 140 entre o eletrodo 110 e o material 130 pode existir. Deve notar-se que o eletrodo na modalidade da Figura 1 pode ser um único eletrodo em forma anelar contraído e posicionado para facilitar a geração de um campo elétrico entre o eletrodo e outros eletrodos localizados remotamente a —partirdo furo do poço. Em outras modalidades, os eletrodos 110 são na verdade, dois semi-circulares, eletrodos separados e o campo é gerado entre eles, no caso de sensoriamento, eles medem o campo adjacente ao poço.

Fluidos, por exemplo, lama de perfuração, água, salmoura, e/ou o petróleo, podem estar presentes no espaçamento 140. O eletrodo 110 está em contato elétrico com o material por meio de um meio no espaçamento 140. Por conseguinte, os campos elétricos, em particular, o componente do campo elétrico que é ortogonal em relação ao eixo do poço passa do eletrodo 110 através do meio até o material 130. Dependendo das propriedades elétricas do meio, a impedância eléctrica entre o eletrodo e o material é dominada pelo acoplamento entreoeletrodoeomeio ou através do próprio meio, ou entre o meio e o material. Em todos os casos, é a impedância elétrica total de todas as três impedâncias em

: 7/21 série que determina a diferença de potencial entre o eletrodo 110 e o material

130.

O eletrodo 110 pode ser eletricamente conectado através de um condutor 150 a um ou ambos, um amplificador de medição e uma fonte de potencial elétrico, conforme será descrito em mais detalhes com referência às Figuras 2A - 2D e Figuras 3A - 3B. Este posicionamento de um eletrodo 110 acoplado à superfície do material 130 a uma certa profundidade na Terra é típico de algumas modalidades aqui descritas. De acordo com aspectos da presente divulgação, o eletrodo 110 pode ser utilizado para medir (por exemplo, pelo sensor) o potencial elétrico do material 130. Quando o eletrodo é utilizado desta maneira, o potencial elétrico do material 130 pode ser ligeiramente maior do que o potencial elétrico do elétrodo 110. A montagem mostrada na Figura 1 incluindo o eletrodo, condutor e qualquer amplificador pode ser inserida no poço de qualquer maneira bem conhecida, incluindo a rede fixa, coluna de trabalho ou flexitubo. No caso de um poço que está sob pressão, a montagem pode ser inserida na bobina da tubagem por meio de um lubrificante a fim de manter a pressão do poço.

As figuras 2A - 2D ilustram exemplos de circuitos elétricos, nos quais o eletrodo 110 pode ser utilizado para a medição de um potencial elétrico na Terra, de acordo com aspectos da presente divulgação. A impedância total de contato entre o eletrodo e o material é representada pelo elemento do circuito 220 colocado entre o potencial 210 do material 130 e o eletrodo 110. Em cada uma das Figuras 2A - 2D, o eletrodo 110 é conectado a um amplificador de medida 230 por meio do condutor 150 a fim de amplificar e tamponar o potencial do eletrodo 110 de modo que ele possa ser processado por adicionais elementos analógicos e digitais conhecidos dos versados na técnica. Em uma modalidade, tanto o eletrodo 110 quanto o condutor 150 podem ter resistência elétrica insignificante comparada ao contato por impedância 220.

A figura 2A ilustra um circuito elétrico 200A, em que o acoplamento por impedância 220 conecta o potencial elétrico 210 da Terra (por exemplo, material) eoeletrodo 110, de acordo com aspectos da presente divulgação. A impedância 220 é composta do contato elétrico por impedância do eletrodo 110 com o fluido no espaçamento em série com a impedância em massa do fluido e o contato por impedância do fluido com o material 130. No caso em que o fluido não está presente, a impedância 220 é o contato por impedância do eletrodo 110 com a superfície domaterial 130.

: 8/21 A figura 2B ilustra um circuito elétrico 200B, em que o acoplamento por impedância do eletrodo 110 com o material 130 é primeiramente galvânico. Por conseguinte, o acoplamento por impedância 220 da Figura 2A pode ser representado por um resistor 222.

A figura 2C ilustra um circuito elétrico 200C, em que o acoplamento por impedância de eletrodo 110 com o material 130 é primeiramente capacitivo, de acordo com aspectos da presente divulgação. Tal acoplamento por impedância capacitiva aumentaria se o espaçamento 140 fosse preenchido com um gás, tal como ar ou metano, ou se eletrodo 110 fosse tratado de modo que a sua superfície tivesse acoplamento galvânico insignificante com o material 130 ou espaçamento 140. Conforme mostrado na Figura 2C, o acoplamento por impedância 220 da Figura 2A pode ser representado por um capacitor 224, quando a conexão elétrica é primeiramente capacitiva.

A figura 2D ilustra um exemplo de circuito elétrico 200D com um capacitor de bloqueio 226, em que a conexão elétrica do eletrodo é primeiramente galvânica, de acordo com aspectos da presente divulgação. Semelhante à Figura 2B, o resistor 222 pode ser utilizado em vez de acoplamento por impedância 220, tal como utilizado na Figura 2A. No entanto, na Figura 2D, o capacitor de bloqueio 226 é adicionado em série para impedir o fluxo de corrente DC a partir do eletrodo para o meio. Bloqueando a corrente DC pode se reduzir a degradação eletroquímica do eletrodo no ambiente corrosivo do furo e isolar amplificador 230 dos desvios de tensões DC que podem aumentar no eletrodo 110 devido ao acoplamento galvânico.

Referindo-se novamente à Figura 1, de acordo com aspectos da presente divulgação, o eletrodo 110 pode ser utilizado como parte de uma fonte, por exemplo, para gerar um campo elétrico a ser aplicado ao material 130. Quando o eletrodo é utilizado desta maneira, o potencial elétrico do eletrodo 110 pode ser ligeiramente maior do que o potencial elétrico do material 130. A diferença de potencial elétrico pode depender do acoplamento por impedância elétrica entre o eletrodo220 e o material, como ilustrado, por exemplo, na Figura 3A.

As figuras 3A - 3B ilustram circuitos exemplos 300A, 300B que retratam um eletrodo 110 conectado à saída de um amplificador elétrico 320 para geração de um campo elétrico. O eletrodo 110 pode estar conectado à saída do amplificador 320 por meio de condutor 150. Em uma modalidade o amplificador está localizado na superfície da Terra e o condutor 150 estende-se entre o amplificador e o eletrodo localizado dentro de um poço.

. 9/21 Na figura 3A, o eletrodo 110 é acoplado ao material 130 por meio de acoplamento por impedância 220 em uma maneira semelhante ao caso de sensoriamento mostrado na Figura 2A. Neste caso, o eletrodo é utilizado como parte de uma fonte para geração de um campo elétrico, o material 130 é representado no circuito por meio de um resistor elétrico 310. Ao se gerar um campo elétrico, o acoplamento por impedância 220 pode ser predominantemente galvânico ou capacitivo. Além disso, um capacitor de bloqueio pode ser utilizado com uma fonte, por exemplo, na Figura 3B, um capacitor de bloqueio 228 pode ser utilizado em junção com um eletrodo galvânico 110.

As semelhanças entre o circuito elétrico utilizado para a medição de potencial elétrico na Terra ilustrado nas Figuras 2A - 2D e o circuito elétrico utilizado para a geração de um potencial elétrico na Terra ilustrado nas Figuras 3A - 3B pode ser evidente para os versados na técnica. De acordo com aspectos da presente divulgação, o eletrodo 110 pode ser utilizado alternadamente tanto quanto um sensor (por exemplo, para a medição de um campo elétrico na Terra) quanto para uma fonte (por exemplo, para geração de um campo elétrico dentro da Terra). Em algumas modalidades, um único aparelho realiza uma ou ambas as funções de medição e geração. Meios apropriados conhecidos aos versados na técnica podem ser empregues para isolar o amplificador de medição 230 das Figuras2A-2Deo amplificador de potência 320 das Figuras 3A - 3B.

A figura 5 ilustra um eletrodo alojado em uma seção de um tubo para revestimento de poços do poço 500. Quando um poço 120 é envolvido com tubo para revestimento de poços520, um eletrodo 110 pode manter contato pelo menos parcial com o material 130, fazendo o eletrodo 110 uma parte do tubo para revestimento de poços520, em que uma superfície exterior do eletrodo substitui uma parede exterior do tubo para revestimento de poços do poço. Isoladores elétricos 510 podem isolar eletricamente o eletrodo 110 do restante do tubo para revestimento de poços do poço 520. Em uma modalidade, o isolador é em si uma seção separada ou "sub" que está disposta entre as seções adjacentes do tubo para revestimento de poços com uma parte isolante na extremidade. A seção do tubo para revestimento de poços 110 pode ser acessada eletricamente por um cabo elétrico isolado colocado permanentemente em uma ranhura no lado de fora da seção 510, ou por um cabo semelhante instalado permanentemente no lado de dentro do tubo para revestimento de poços, ou por um condutor elétrico interior, queé inserido no furo eletricamente conectado ao eletrodo, a fim de realizar uma atividade de medição ou geração.

. 10/21 A figura 4 ilustra uma montagem como mostrado na Figura 1 alinhado a um poço revestido. Na modalidade da Figura 4, o condutor elétrico interno 610 pode ser conectado a uma fonte de energia elétrica e/ou um amplificador para a detecção de um campo elétrico por meio de conexão 150.

O condutor elétrico interno 610 pode ser configurado, por exemplo, pela expansão mecânica ou contato deslizante, para fazer contato elétrico com o tubo para revestimento de poços do poço 520 sobre uma região definida. Em uma modalidade, a montagem é alinhada a um poço revestido e em seguida, por meio de comando à distância, o eletrodo é estendido para fora e em contato com a parede do tubo para revestimento de poços. Conforme ilustrado na Figura 4, o condutor interno 610 pode servir como o eletrodo e o tubo para revestimento de poços do poço 520 pode tornar-se parte do acoplamento por impedância 220, conforme ilustrado na Figura 2A, para a medição de um potencial elétrico ou como ilustrado na figura 3A para a geração de um potencial elétrico na Terra.

Desta maneira, o acoplamento do condutor elétrico interno 610 com o material 130 pode se espalhar ao longo do comprimento do tubo para revestimento de poços do poço 520.

Semelhantemente, o condutor elétrico interno 610 pode estar dentro de uma seção de cano dentro de um poço, e por expansão ou não, fazer contato como cano.0O cano pode então tornar-se ainda uma parte do acoplamento por impedância 220. Independentemente do meio específico no espaçamento, se um cano e/ou tubo para revestimento de poços estiver presente no poço, ou do material específico 130, definimos o eletrodo para estar em contato elétrico com a Terra, quando a acoplamento por impedância 220 é menor que 10"? Q.

A figura 6 ilustra um eletrodo embutido na parede exterior do tubo para revestimento de poços do poço 700. Colocando um ou mais eletrodos 110 sobre a superfície externa de um tubo para revestimento de poços do poço 710 permite aos eletrodos serem nivelados com a superfície externa do tubo para revestimento de poços para facilitar a inserção no poço. Os eletrodos 110 podem estarem contato mecânico firme com o material 130, incluindo qualquer camada de cimento disposta entre o poço e o tubo para revestimento de poços. De acordo com aspectos da presente divulgação, os eletrodos 110 podem estar embutidos, por exemplo, para reduzir a fadiga mecânica durante a instalação do tubo para revestimento de poços 710 no poço 120. Se o eletrodo 110 fosse embutido, um espaçamento (não mostrado na Figura 6) existiria entre a sua superfície exterior e o material 130. Este espaçamento poderia ser preenchido por uma combinação

. 11/21 de cimento, hidrocarbonetos, água ou outro líquido que vaze a partir do material

130. A figura 7 ilustra um exemplo de montagem 400, no qual quatro eletrodos, 420, 430, 440 e 450 podem ser usados para medir três componentes ortogonais (Ex Ey, e Ez) do campo elétrico, de acordo com aspectos da presente divulgação. Ex e Ey representam os componentes do campo elétrico ortogonais em relação ao eixo do poço 410, e Ez representa o componente do campo elétrico paralelo ao eixo do poço 410 ao longo da linha central, como ilustrado pelas linhas direcionais na Figura 7A. A montagem 400 pode ser inserida dentro de um poço sem tubo para revestimento de poços tal como na configuração mostrada na Figura 1, ou ser implementada por seções isoladas separadas de um tubo para revestimento de poços do poço, como na Figura 5, ou ser posicionada no lado de fora de um tubo para revestimento de poços, como na Figura 6. Para a medição, cada um dos dois eletrodos 420 e 430 podem ser posicionados em oposição em cada lado do eixo do poço 410, a fim de medir o campo elétrico ortogonal em relação ao eixo do poço 410. Por exemplo, os eletrodos 420 e 430 podem ser utilizados para medir o componente ortogonal Ey. Quando utilizados como uma fonte para gerar um campo elétrico, eletrodos separados podem ser acionados independentemente para produzir um padrão desejado de campo elétrico no dentro da Terra, ou eletrodos 420 e 430, por exemplo, podem ser conectados juntos como um eletrodo único, ou como eletrodos opostos, para exemplo 420 e 430, podem ser implementados como um eletrodo único, por exemplo, como um cilindro contínuo ao redor do eixo 410. Nas equações ilustradas abaixo, V1 e V2 representam potenciais elétricos dos eletrodos configurados para medir Ex, o eletrodo 440 e um eletrodo equivalente 450 no lado inverso de montagem 400 (não visível na Figura 7) e V3 e V4 representam os potenciais elétricos dos eletrodos 420 e 430 configurados para medir Ey. Para a configuração ilustrada na figura 7: EX = kx(V1-V2), Ey = ky(V3-V4), e Ez = kz(Vi+V2 - V3-V4), onde kx, ky, e kz representam constantes com unidades de 1/comprimento. As constantes kx, ky, e kz podem ser referidas à distância entre as respectivas placas de sensoriamento do eletrodo. As constantes podem ser estimadas por — modelos ou medidas diretamente pela colocação da montagem em um campo

. 12/21 elétrico conhecido.

Por exemplo, para uma montagem 400 com diâmetro interno de 15 cm e distância axial de 2 m entre os eletrodos de 420 e 440, kx=ky=6m ' ekz=0.5m". A Figura 7 e as expressões para Ex, Ey e Ez ilustram a diferença fundamental entre a invenção e os métodos de registro que medem o fluxo de corrente elétrica a partir de um tubo para revestimento de poços do poço em torno do meio.

Um objetivo da invenção é medir um campo elétrico que está presente dentro do poço.

Medição desses campos não requer um bom baixo contato por impedância com um tubo para revestimento de poços que é metal.

De fato, a invenção destina-se a funcionar se completamente envolto pelo ar ou fluido dentro do poço sem qualquer contato mecânico com o tubo para revestimento de poços, ou se o tubo para revestimento de poços é um não condutor, ou se o poço é aberto.

Em alguns casos, pode não ser necessário que todos os três componentes do campo elétrico sejam medidos, ou que sejam utilizados quatro eletrodos.

Por exemplo, uma modalidade de montagem 400 pode ter quatro eletrodos, como mostrado, mas apenas serem configurados eletricamente para produzir as saídas Ex e Ey.

Em uma outra modalidade, um terceiro par de eletrodos pode ser montado na superfície de montagem 400 em uma maneira semelhante aos eletrodos 420 e 430, porém axialmente deslocados a partir de 420 e, 430, a fim de prover uma medição do campo Ey em uma localização axial diferente do primeira medição de Ey.

Em geral, os eletrodos podem estar localizados em qualquer posição axial e radial referida.

Semelhantemente, os eletrodos 420 e 440 não têm de ter o mesmo tamanho ou forma, ou ser posicionados simetricamente.

Por exemplo, eletrodos em uma localização axial, por exemplo, 440 e 450 podem ser combinados como cilindro único, enquanto que os eletrodos 420 e 430 são placas planas individuais.

Tal configuração pode ser utilizada para medir os campos Ey e Ez.

Devido ao espaço confinado dentro do poço 120, os eletrodos 110 podem ser relativamente finos em pelo menos uma dimensão.

Implementar o eletrodo na superfície externa do tubo para revestimento de poços do poço 710 (Figura 6) pode separar o eletrodo 110 da região interna do poço 120. Esta separação pode isolar os eletrodos do ruído dentro do poço 120, e de possíveis variações na resistência que conecta o eletrodo com outras regiões dentro do poço, devido ao fluxo de fluido, por exemplo, alterações na proporção de petróleo em relação á

. 13/21 salmoura. A configuração ilustrada na Figura 6 também pode ter fluido muito limitado e o movimento do fluido na proximidade imediata dos eletrodos 110. A localização de um eletrodo 110 do lado de fora do tubo para revestimento de poços do poço 710 pode complicar o acesso aos amplificadores 230 das Figuras2A-2D e 320 das Figuras 3A - 3B. De acordo com aspectos da presente divulgação, um cabo, por exemplo, o cabo 150 da Figura 1 pode fazer o contato elétrico com o eletrodo 110 por meio de uma conexão isolada que passa através da parede do tubo para revestimento de poços 710. A Figura 8 ilustra uma seção transversal de um tubo para revestimento de poços do poço 710 com um espaço anular 815 para um eletrodo 110 e um espaço anular separado 820 para um amplificador 830, conectado por um condutor 150 que é distribuído por meio de um conector isolado 840, de acordo com aspectos da presente divulgação. O posicionamento da Figura 8 permite ao eletrodo 110 ser exposto à alta pressão no poço, enquanto a placa 850 forma um compartimento selado no espaço anular 820, protegendo assim o amplificador e outros sensores eletrônicos 830.

O posicionamento físico de um eletrodo dentro de um poço ser acionado por dois fatores. Em primeiro lugar, para um dado amplificador de tensão, nível de ruído, ruído de ambiente insignificante, a sensibilidade de uma medição do campo elétrico podem ser melhorados afastados dos eletrodos, tais como onde 420 e 430 estão localizados. Em segundo lugar, um condutor colocado no fluido do poço pode atuar como um caminho de baixa impedância do fluido, atraindo o campo elétrico dentro dele e minimizando o campo elétrico que atravessa ele.

O primeiro fator leva a uma configuração na qual os eletrodos podem ser posicionados perto das paredes do poço, a fim de maximizar a separação de eletrodo. No entanto, isto pode deixar um volume relativamente grande de fluido de poço entre os eletrodos. Porque a condutividade do fluido de poço pode ser altamente variável entre os diferentes poços, pode ser preferencial isolar eletricamente o fluido entre eletrodos das regiões onde os eletrodos medem potenciais elétricos associados com um campo elétrico. Além disso, pode haver um risco de que os potenciais elétricos produzidos em outra localização no poço possam aparecer como uma interferência elétrica. Semelhantemente, o movimento de partículas magnéticas e as variações na composição e densidade do fluido podem gerar ruído de campo elétrico dentro do fluido do poço. Assim, emum esforço paramaximizar a sensibilidade de uma medição de campo elétrico dentro de um poço, pode ser adicionalmente vantajoso proteger, ou de outra

- 14/21 forma evitar que o ruído emitido a partir da região do fluido do poço entre os eletrodos seja gravado pelos eletrodos. A Figura 9 ilustra uma seção transversal de um poço 900 com uma proteção de acordo com aspectos da presente divulgação. Uma proteção 910, 920 pode ser inserida entre o eletrodo 110 e o fluido de poço, em um esforço para isolar eletricamente o fluido em massa do poço 930 do fluido do poço 940 nas proximidades do eletrodo 110. Na modalidade mostrada, a proteção é compreendida por um componente condutor 910 e um limitador 920 que pode ser pelo menos parcialmente isolante.

A espessura do limitador isolante 920 da proteção pode ser suficiente para limitar o acoplamento capacitivo através da proteção a um nível insignificante. Isto pode ter o efeito de guiar o campo elétrico ao redor e para fora do fluido na região de massa, reduzindo assim o efeito de variações de condutividade e permissividade no fluido em massa do poço 930 sobre os potenciais elétricos nos eletrodos 110. O componente de condutor da proteção 910 pode prevenir o ruído produzido no fluido em massa 930 de passar para a região de sensoriamento 940.

A proteção condutora 910 pode melhorar a precisão da medição do campo elétrico em uma direção ortogonal em relação ao eixo do poço (por exemplo, Ex). O campo elétrico ortogonal em relação ao eixo do poço pode ser difícil de atingir umalto sinal de medição em relação à proporção de ruído (SNR), por exemplo, devido ao reduzido afastamento da placa que pode ser atingido dentro de um poço. De acordo com aspectos da presente divulgação, a proteção 910 pode estender-se além das extremidades dos eletrodos que medem os eixos ortogonais, por exemplo, 420, 430. Ruído de campo elétrico ao longo do eixo do poço pode ser reduzido em uma maneira semelhante, tal como ilustrado na Figura 9 para os eixos ortogonais. Uma placa, pelo menos parcialmente isolante, com uma camada interior, pelo menos parcialmente condutora em relação à placa, pelo menos parcialmente isolante, pode ser utilizada nas proximidades de cada uma das placas de sensores Ez para funcionar de uma maneira análoga em relação aos eletrodos utilizados para campos de eixos ortogonais. As proteções de eixos paralelos em cada placa do eletrodo podem ser conectadas juntas para proteger o fluido em massa na região entre as placas. Quando as proteções de eixos paralelas são utilizadas elas podem ser perfuradas em suas extremidades para permitir que o fluido de poço flua através delas.

Para maximizar SNR em geometrias confinadas dentro de um poço, uma superfície protetora 810 pode ser adicionada, tal como ilustrado na Figura 8, (e

. 15/21 915 na Figura 9). A superfície é acionada por retorno no mesmo potencial que os eletrodos que sentem os potenciais alvos a fim de reduzir o acoplamento capacitivo dentro do sistema e para prover proteção eletromagnética. Protetores podem ser integrados em estreita proximidade com os elementos sensores potenciais. Os protetores para um dado eixo de medição de campo elétrico podem ter tamanhos e posições similares como as proteções para esse eixo. Proteções parcialmente isolantes, proteções pelo menos parcialmente condutoras, e elementos protetores podem ser referidos como dispositivos de redução de ruído, independentemente da sua geometria específica e método de operação. Por razões de clareza, deve notar-se que um dispositivo de redução de ruído, tal como aqui ensinado pode ser um dispositivo que modifica o campo elétrico na proximidade de um eletrodo, onde o campo elétrico é medido com o propósito de melhorar SNR da medição. Um dispositivo de redução de ruído não é especificamente um dispositivo que mede a algum outro parâmetro físico do ambiente (por exemplo, condutividade de fluido ou taxa de fluxo) para os propósitos de melhorar a medição de campo elétrico.

As configurações ilustradas nas Figuras 1 e 4-9 podem ser particularmente benéficas para um ambiente de poço, porque elas podem prover uma região central aberta para a passagem de fluido ou equipamento, tal como uma ferramenta de registro. Semelhantemente, um ou mais eletrodos podem ser montados na proximidade de uma ferramenta de perfuração para prover uma capacidade de medir o ambiente local. Quando combinadas com uma fonte apropriada, tal medição pode prover uma capacidade para guiar a direção do curso durante a orientação de perfuração, por exemplo, para melhorar a atravessar um poço dentro de um alvo de formação geológica.

Em algumas situações, por exemplo, quando o fluido do poço é imóvel, pode não ser necessário proteger os eletrodos do fluido em massa. A proteção condutora 910 e/ou limite isolante 920 podem ser removidos. Além disso, embora possa ser preferencial, por razões de sensibilidade imergir os eletrodos diretamente no fluido do poço, os eletrodos podem ser separados mecanicamente a partir do fluido, colocando-os em um compartimento semelhante em relação a um 820 utilizado para a eletrônica. Tal compartimento é evacuado e/ou preenchidos com gás, produzindo assim isolamento elétrico do eletrodo semelhante àquele obtido para o sensoriamento de campos elétricos no ar.

Circuitos de medição particularmente adequados para a medição de campos

. 16/21 elétricos no ar são ensinados na patente No.

US6.686.800 e esta patente é aqui incorporada por referência na sua totalidade.

Os eletrodos podem operar primeiramente por meio de acoplamento galvânico, uma mistura de um acoplamento galvânico e capacitivo ou através de acoplamento predominantemente capacitivo.

O acoplamento capacitivo é benéfico porque permite o eletrodo ser protegido contra o ambiente químico do poço, aumentando assim a sua vida operacional.

Especificamente, o eletrodo é posicionado para ser eletroquimicamente segregado em relação à terra, produzindo o que é denominado como um "acoplamento capacitivo operacional" entreo eletrodo e seu ambiente.

Por conveniência, o aspecto do eletrodo de que tem efeito na segregação eletroquímica é aqui denominado uma "barreira". Há várias abordagens possíveis para alcançar a segregação eletroquímica da placa de sensores 210. Em primeiro lugar, o eletrodo pode, por exemplo, compreender um condutor, (por exemplo, um metal, tal como o cobre), involucrado com uma camada passiva, que não reage quimicamente com a terra.

Exemplos de tal invólucro podem incluir plástico, Teflon &, ou outro invólucro quimicamente não reativo.

A barreira, neste caso, seria compreenderia a camada passiva.

Alternativamente, o eletrodo pode ser feito de um material, incluindo, mas não limitado a alumínio (AI), tântalo (Ta) e titânio (Ti), que podem ser tratados de modo a formar uma camada protetiva na sua superfície externa.

Por exemplo, uma camada de óxido pode ser formada sobre a superfície externa do material.

Em tal caso, a barreira compreenderia a camada protetiva.

Em ambos os casos, é preferencial que a camada passiva ou a camada protetiva seja impermeável a fluidos que estão potencialmente presentes na terra.

Como outra forma de afetar a barreira para segregar eletroquimicamente o eletrodo a partir do seu ambiente, o eletrodo pode ser feito inteiramente de um material que é suficientemente inerte quimicamente nas condições ambientais pretendidas, incluindo, mas não limitado a grafite, fibra de carbono, titânio, ou aço inoxidável.

Neste caso, a natureza do material inerte quimicamente provê a barreira.

Em alguns casos, pode ser desejável incluir múltiplas barreiras, ou seja, incorporando múltiplos métodos de redução de reações eletroquímicas do eletrodo com o seu ambiente.

Em todos os casos, compreende-se que uma ou mais barreiras são deliberadamente adicionadas ao sistema como parte de sua concepção e fabricação.

Considerando a duração desejada das condições de monitoramento e químicas emumpoço,o acoplamento capacitivo pode ser implementado em um nível que é necessário e rentável para uma dada aplicação.

. 17/21 O acoplamento por impedância elétrica 220 entre o eletrodo e a terra pode ser representado por uma combinação paralela de uma capacitância de acoplamento Ce e resistência de acoplamento Re. A resistência em massa do eletrodo é em geral insignificante em comparação com as outras impedâncias e pode ser considerada para ser incluída no valor de Re. Definimos "acoplamento capacitivo operacional" entre o eletrodo 110 da presente invenção e o material 130 compreendendo a terra, através do meio 140, quando criado por uma barreira, que provê segregação eletroquímica do eletrodo em relação ao seu ambiente, que resulta em um valor de Re > 10 kQ e Ce > 2000 pF sobre a gama defrequência de operação do sensor inteira.

A Figura 10 ilustra uma arquitetura de circuito 1000 para medições de potencial elétrico, de acordo com aspectos da presente divulgação. O potencial do ambiente está representado pela fonte de tensão, V1 e a impedância do fluido no espaçamento pela resistência R1. O eletrodo acopla ao fluido pela capacitância conforme C1 e R2 em paralelo. Esta capacitância depende do tamanho do eletrodo e da natureza do ambiente. Por exemplo, na água do mar C1 pode ser tão alta como 100 mF. Para uma medição em um poço, C1 e R2 dependem da composição do fluido do poço, particularmente do teor de sal. Um limite inferior para C1, no caso de fluido com muito baixa condutividade pode ser da ordem de 1 uF,correspondente a uma impedância de 160 kQ) em 0,1 Hz e 1,6 kKO0) em 10 Hz. A resistência paralela R2Q depende da qualidade da eletroquímica passiva que é aplicada ao eletrodo e da natureza do fluido, com o qual está em contato. O sinal que está acoplado à entrada do amplificador U1 depende dos valores relativos da impedância combinada formada pela combinação de R1, R2 e C1 e da impedância de entrada do amplificador (formado por R3 e C2). Em todos os casos práticos esta impedância de entrada do amplificador é de longe a maior impedância e a tensão V1 aparece na entrada do amplificador sem atenuação significativa. Por conseguinte, o fator-chave para o desempenho do circuito de medição de potencial elétrico é o seu nível de ruído interno. Este ruído é definido pelo próprio amplificador e o ruído térmico produzido pelos resistores R1 e R2. Ruído espectral em 1 Hz e 100 Hz para um sensor de campo elétrico construído de acordo com um aspecto da invenção e de operação de uma amostra de petróleo bruto quase puro (muito pouco componente de salmoura) à temperatura ambiente é provido na Tabela1. Os valores projetados para a mesma amostra de petróleo a125ºC e para salmoura, também estão listados na Tabela 1. Quando combinado com outros aspectos da invenção, as sensibilidades relatadas na

. 18/21 Tabela 1 são adequadas para se detectar campos elétricos produzidos por uma fonte de campo elétrico localizado a uma distância considerável do poço, por exemplo, a partir de uma fonte a mais que 100 m de distância.

Amostra ondutividade Ruído no SensorRuído no Senso medida ou em 1 Hzem 100 Ha prevista (mS/m) (nV/mYHz) nhv/mYHz) (20 OC) (25C) o Tabela 1. Ruído interno para um sensor de campo elétrico construído de acordo com um aspecto da invenção quando Medindo uma Amostra de Petróleo Bruto. Dados Reais são para petróleo bruto a 20C.

Os circuitos elétricos das Figuras 2A - 2D, 3A - B, e 10 ilustram um eletrodo único conectado a um circuito em referência a um ponto de aterramento. Em um sistema de poço prático, este ponto de aterramento pode ser implementado dentro da eletrônica do sistema e uma segunda conexão física com a Terra pode ser necessária para completar o caminho de corrente elétrica do eletrodo. Por conveniência, o segundo eletrodo pode ser referido como um contra-eletrodo.

Dentro de um poço a segunda conexão elétrica pode estar sujeita aos mesmos requerimentos físicos e de ambiente como o primeiro eletrodo. Por conseguinte, nos sistemas de poço o contra-eletrodo pode ser implementado de uma maneira idêntica ao primeiro eletrodo (por exemplo, os eletrodos 420 e 430 da Figura 7).

De acordo com os aspectos, o primeiro eletrodo e o contra-eletrodo que completam o circuito elétrico de entrada podem ser idênticos e intermutáveis.

De acordo com aspectos da presente divulgação, tanto o eletrodo quanto o contra-eletrodo podem ser localizados no poço. Em um outro aspecto, o eletrodo pode ser localizado em um poço o contra-eletrodo pode ser localizado em um outro poço ou na superfície do solo. A última configuração pode ser particularmente efetiva quando o eletrodo é utilizado como parte de uma fonte de um campo elétrico. Ao prover tal fonte podem se gerar campos eletromagnéticos substanciais a distâncias substanciais (> 2 km) de um poço a uma profundidade de uma formação geológica de interesse.

. 19/21 A Figura 11 ilustra um contra-eletrodo localizado no solo ou perto do solo e campos elétricos gerados entre o contra-eletrodo e o poço. Para produzir campos eletromagnéticos utilizando um eletrodo e um contra-eletrodo se requer um componente ortogonal substancial de campo elétrico no poço. Em um esforço para produzir tal campo ortogonal, o contra-eletrodo pode ser localizado a uma distância radial do furo comparável à profundidade do eletrodo localizado dentro do furo. Por exemplo, para um eletrodo a 1 km de profundidade o contra-eletrodo pode estar localizado a uma distância de 200 m, ou 1 km, ou 5 km. Por exemplo, a Figura 11 é uma ilustração gerada por computador do campo elétrico gerado dentroda terra por um eletrodo 1150 a uma profundidade de 2000 m em um poço, com tubo para revestimento de poços condutor 520 com um contra-eletrodo 1210 na superfície da Terra, a uma distância radial de 3000 m. O campo elétrico em um ponto dentro da Terra é representado por linhas 1160. Neste modelo, a terra é compreendida de uma camada superior 1120 de condutividade de 200 Om, uma segunda camada 1130 de condutividade de 10 Om, uma camada de hidrocarbonetos 1140 de condutividade de 10 Om e de um nível inferior 1170 de condutividade de 200 O.

Está claro na Figura 11, que o campo elétrico dentro da terra tem orientação substancialmente ortogonal em relação ao eixo do poço, não apenas muito perto do poço, por exemplo, a 5 m, porém a uma distância radial do poço comparável a distância radial do contra-eletrodo. Esta grande projeção do campo por meio de sua orientação ortogonal em relação ao poço possibilita a subsuperfície ser examinada ao longo de uma grande área, por exemplo, pela medição feita por um ou mais sensores sobre a superfície do solo. A localização do contra-eletrodo determina a região que é examinada pelo campo. Em contraste, para os métodos que usam um eletrodo de superfície como parte de uma medição de fluxo de corrente a partir de um tubo para revestimento de poços na terra pelas proximidades do tubo para revestimento de poços, a localização do contra-eletrodo não é importante, desde que esteja suficientemente longe de onde a maioria da corrente injetada no tubo para revestimento de poços entra na formação.

Enquanto a Figura 11 ilustra os campos associados a um contra-eletrodo único, para atingir uma ampla área de cobertura dois ou mais contra-eletrodos são normalmente implantados. Estes eletrodos são todos conectados ao mesmo amplificador de modo que agem como se fossem um eletrodo único dividido em um número de partes em diferentes localizações. A Figura 12 ilustra uma

. 20/21 configuração 1200 de múltiplos contra-eletrodos divididos mostrados em vista plana na superfície da terra, de acordo com aspectos da presente divulgação. Dividir os contra-eletrodos em dois ou mais eletrodos individuais 1210 promove a propagação de um campo elétrico na terra ao redor do poço em múltiplas direções. Em uma modalidade, os elementos de eletrodos individuais 1210 podem estar afastados a uma distância radial aproximadamente igual ao redor do poço

1220. Se desejado, a distância radial de cada eletrodo individual pode ser selecionada com base em um modelo de condutividade do solo na proximidade do poço, a fim de produzir uma distribuição desejada de campo elétrico dentro do solo. Além disso, contra-eletrodos individuais, por exemplo, 1210a, 1210b e 1210c podem ser utilizados seletivamente, por exemplo, pelo fechamento de um interruptor, enquanto outros contra-eletrodos não são utilizados, por exemplo, pela abertura de um interruptor, a fim de concentrar o campo dentro do solo em uma desejada direção azimutal. Se desejados, contra-eletrodos individuais 1210, ou grupos de contra-eletrodos 1210a 1210b podem ser ativados em série em tempo para produzir um campo elétrico no solo que gira ou de outra forma altera sua distribuição azimutal ao redor do poço 1220. De acordo com aspectos da presente divulgação, dois ou mais dos contra-eletrodos divididos 1210 podem ser localizados a uma profundidade dentro de um poço. Independentemente da localização dos contra-eletrodos divididos 1210, um ou mais contra-eletrodos individuais podem ser conectados eletricamente juntos por cabos de modo que funcionem como um contra-eletrodo único e distribuído.

Os aspectos aqui descritos podem ser implementados em um poço existente de acordo com várias configurações anteriormente descritas. Em alguns casos,tais como, para a recuperação aprimorada de petróleo, poços nos locais desejados podem ser envolvidos na produção e, portanto, podem não estar disponíveis para a instalação de eletrodos. Por conseguinte, um poço personalizado pode ser perfurado para a instalação dos eletrodos a uma profundidade desejada. Tal poço pode não ter que ser utilizado para o transporte de fluidos ou gases e pode ser inteiramente preenchido pela montagem aqui descrita. Além disso, um poço perfurado personalizado exclusivamente para a operação de medição/geração pode ser de diâmetro mínimo r (por exemplo, um buraco de linha fina) e pode reduzir custos de perfuração. Como aqui descrito, aspectos da presente divulgação melhoram a uso de campos elétricos em um poço ou ao redor de um poço para propósitos geofísicos. É bem conhecido pelos versados na técnica que a medição subordinada tomada

Claims

. 21/21 em locais apropriados pode ser utilizada para melhorar a utilidade de uma medição do campo elétrico. Por exemplo, uma medição do campo magnético local pode ser combinada com dados do campo elétrico para inferir a condutividade do solo. Medições eletromagnéticas separadas podem ser utilizadas para identificar uma fonte de interferência. Por conseguinte, o sensor de campo elétrico do poço aqui descrito pode ser combinado com outros sensores, tanto do lado de dentro como do lado fora do poço, para melhorar o valor dos dados que produz. Um ou mais dos sensores adicionais podem ser integrados ou de outra forma anexados ao sensor de campo elétrico.

Embora descrito com referência as modalidades preferenciais da invenção, deve ser prontamente entendido que alterações variadas e/ou modificações podem ser feitas à invenção sem se afastar do espírito da mesma. Em geral, a invenção destina-se apenas a ser limitada pelo âmbito das seguintes reivindicações.

. 114

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para geração ou medição de um fundo de poço com campo elétrico caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro eletrodo dentro de um poço, o eletrodo em contato elétrico comalTerra; um amplificador conectado ao primeiro eletrodo; um segundo eletrodo completando um circuito elétrico entre os eletrodos de tal modo que o campo elétrico é orientado em uma direção substancialmente ortogonal em relação ao eixo do poço; e um sensor associado que mede um campo elétrico produzido pelo sistema, ou uma fonte associada que produz um campo elétrico que é medido pelo sistema, em que o sensor ou fonte estão localizados do lado externo do poço.

2. Sistema da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo eletrodo é disposto no poço oposto ao primeiro eletrodo e o sistema mede o campo elétrico entre os eletrodos.

3. Sistema da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema gera o campo elétrico entre os eletrodos.

4, Sistema da reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo eletrodo é localizado remotamente a partir do poço.

5. Sistema da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o poço tem um tubo para revestimento de poços de metal.

6. Sistema da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eletrodo estabelece contato elétrico por meio de acoplamento caparcitivo operacional.

7. Aparelho para medição de um fundo de poço com campo elétrico caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro par de eletrodos dentro de um poço, os condutores em contato elétrico com a Terra; onde os condutes são construídos e posicionados para medir um campo elétrico “Ex” substancialmente ortogonal em relação ao poço; e um amplificador conectado ao primeiro eletrodo configurado para medir o — campo elétrico e para transmitir um valor do campo para outra localização.

8. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o poço é envolvido com o tubo para revestimento de poços e os eletrodos são dispostos em uma seção do tubo para revestimento de poços, a seção isolada eletricamente do tubo para revestimento de poços na parte de cima e abaixo.

. 2/4

9. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o poço é envolvido com o tubo para revestimento de poços e os eletrodos são dispostos na parede exterior do mesmo.

10. Aparelho da reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os eletrodos são embutidos na parede exterior, construídos e posicionados para serem eletricamente isolados do tubo para revestimento de poços.

11. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os eletrodos estabelecem contato elétrico por meio de acoplamento caparcitivo operacional.

12. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um segundo par de eletrodos no poço, o segundo par construído e posicionado para medir um campo elétrico “Ey" substancialmente ortogonal em relação ao poço.

13. Aparelho da reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo par de eletrodos são construídos e posicionados para medir um campo elétrico “Ez”.

14. Aparelho da reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que Ex, Ey e Ez são medidos em um poço.

15. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o aparelho é substancialmente aberto para permitir a passagem de fluido através do poço.

16. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ainda inclui um dispositivo para redução de ruído.

17. Aparelho da reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a fonte do campo elétrico é localizada a mais de 100 m do sistema de sensores.

18. Aparelho para geração de um campo elétrico na terra caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro eletrodo disposto no poço, o eletrodo em contato elétrico com a Terra; dois ou mais contra-eletrodos dispostos no lado de fora da poço; e um amplificador conectado ao primeiro e aos contra-eletrodos, o amplificador fazendo uma corrente elétrica fluir na Terra entre os eletrodos; onde o campo elétrico gerado na Terra é substancialmente ortogonal em relação ao eixo do poço.

19. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o poço incluium tubo para revestimento de poços metálico.

. 3/4

20. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que um ou mais contra-eletrodos são localizados na superfície da Terra.

21. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dois ou mais contra-eletrodos são localizados em uma distancia radial a partir do poço a maisde0.2 vezes da profundidade do primeiro eletrodo no poço.

22. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dois ou mais contra-eletrodos são localizados em uma distancia radial a partir do poço a mais de 0.5 vezes da profundidade do primeiro eletrodo no poço.

23. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dois ou mais contra-eletrodos são localizados em uma distancia radial a partir do poço a mais de 1 km.

24. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dois ou mais contra-eletrodos são localizados em uma distancia radial a partir do poço a mais de 3 km.

25. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o campo elétrico é seletivamente produzido entre o primeiro eletrodo no poço e qualquer um dos dois ou mais contra-eletrodos.

26. Aparelho da reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que um conjunto de sensores para acompanhamento de campo elétrico é localizado na superfície da Terra.

27. Método de medição de um campo elétrico dentro de um poço, caracterizado pelo fato de que compreende: colocação de um par de eletrodos no poço adjacente ao campo, os eletrodos construídos e posicionados para medir o campo ortogonal em relação aoeixoda poço; medição do campo no espaço definido entre os eletrodos para determinar um valor; amplificação do valor; e transmissão do valor.

28. Método de geração de um campo elétrico dentro de um poço, caracterizado pelo fato de que compreende: colocação de pelo menos um eletrodo no poço e pelo menos um eletrodo no lado de fora do poço; geração de um campo entre os eletrodos; medição do campo com um ou mais sensores associados localizados no lado de fora do poço para determinar um valor; e

. 4/4 transmissão do valor.

29. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é instalado dentro do solo para monitorar a alteração da quantidade de fluido dentro do solo.

30. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é instalado dentro do solo a fim de prover dados que são utilizados para recuperação aprimorada de petróleo

. 1/10 100 150

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