BR112014016769B1

BR112014016769B1 - ferramenta sísmica óptica, sistema óptico de levantamento sísmico, e método de instalação de ferramenta sísmica óptica em um poço em um levantamento sísmico do poço

Info

Publication number: BR112014016769B1
Application number: BR112014016769-9A
Authority: BR
Inventors: Pierre Vigneaux; Arthur H. Hartog; Bernard Frignet
Original assignee: Prad Research And Development Limited
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2020-11-10
Also published as: EP2800985A4; WO2013103908A1; BR112014016769A2; US20140376332A1; CA2860566C; RU2612957C2; US9798023B2; BR112014016769A8; RU2014132395A; EP2800985A1; CN104094137A; CA2860566A1

Abstract

FERRAMENTA SÍSMICO, E EM UM POÇO SÍSMICA ÓPTICA, SISTEMA ÓPTICO DE LEVANTAMENTO MÉTODO DE INSTALAÇÃO DE FERRAMENTA SÍSMICA ÓPTICA EM UM LEVANTAMENTO SÍSMICO DO POÇO. São divulgados um sistema, um aparelho e um método para a instalação de fibra óptica em um poço em levantamento óptico sísmico. Modalidades da presente divulgação podem incluir métodos de instalação de um sensor distribuído de fibra óptica enrolado em carretel dentro do poço integrado a um lastro ou peso para uma ferramenta óptica sísmica, a fim de realizar a instalação de um cabo de fibra óptica leve descartável contra as paredes do poço através da gravidade. O método pode incluir ainda o desenrolar de um sensor distribuído de fibra óptica enrolado em carretel e c) uso da fibra óptica como um receptor sísmico distribuído. Após a instalação do sensor distribuído de fibra óptica de acordo corri os métodos da presente divulgação, levantamentos podem ser obtidos e processados por vários métodos.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] Levantamentos sísmicos de perfuração estão entre as medições de fundo do poço usadas na indústria de hidrocarbonetos. Originalmente, levantamentos sísmicos de perfuração eram limitados a imagens sísmicas de superfície com base em tempo correlatas a perfis de poço com base em profundidade e modelos de reservatório com base em profundidade com a finalidade de tomar decisões de perfuração. Aplicações sísmicas de perfuração modernas, entretanto, estendem-se além de correlações simples de profundidade-tempo para gerar uma variedade de informação útil sobre extensão, geometria e heterogeneidade de reservatório, assim como conteúdo de fluido e pressão de poro, propriedades mecânicas de rocha, progresso aprimorado de recuperação de óleo, parâmetros de anisotropia elástica, geometria de rupturas induzidas e orientação e intensidade de ruptura natural. Medições sísmicas de perfuração também se estenderam além de aplicações na indústria de hidrocarbonetos para incluir aplicações na hidrologia e nas indústrias de captura e armazenamento de carbono subterrâneo.

[0002] Independentemente da aplicação, instalação de ferramentas de levantamento sísmico em poços pode estar restrita por custo e considerações de formato físico. Por exemplo, na indústria de produção de hidrocarboneto, ferramentas de levantamento sísmico de perfuração podem ter um diâmetro de duas ou mais polegadas e, assim, podem não se encaixar fisicamente em um poço caso tanto uma coluna de perfuração ou tubulação esteja no lugar (a menos que detectores estejam colocados na coluna de perfuração antes que a perfuração comece). Como resultado, a execução de um levantamento sismico de perfuração pode envolver puxar a coluna de perfuração ou tubulação de produção (se um ou outro está no lugar) , guiar uma matriz de ferramentas de levantamento para dentro do poço, conduzir o levantamento, puxar a matriz de ferramentas e então substituir a coluna de perfuração ou tubulação (se necessário). Por essa razão, um levantamento sismico pode custar muito, tanto em termos de tempo de sonda quanto, em alguns casos, produção perdida enquanto o levantamento está sendo realizado.

[0003] Ferramentas de levantamento de perfuração usadas conforme descrito acima podem incluir sensores e eletrônicos no fundo do poço. O duro ambiente no fundo do poço aumenta a complexidade e custo dos sensores e eletrônicos projetados para suportar temperaturas e pressões elevadas para longos periodos de tempo. Consequentemente, ferramentas de levantamento sismico não são geralmente tratadas como descartáveis e podem não ser abandonadas no poço após uso ou deixadas inativas em um poço por longos periodos (como para levantamentos com lapso de tempo) devido a rendimentos perdidos que podem ser obtidos ao se instalar as ferramentas de levantamento em outros locais.

RESUMO

[0004] Este resumo é provido para apresentar uma seleção de conceitos que são mais bem descritos abaixo na descrição detalhada. Este resumo não pretende identificar as características chave ou essenciais do objeto do assunto reivindicado nem se destina a ser usado como um auxilio na limitação do escopo do objeto do assunto reivindicado.

[0005] Em uma modalidade, uma ferramenta sismica óptica é divulgada. A ferramenta sismica óptica pode incluir um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superficie que compreende uma fonte óptica. 0 carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade após a instalação do lastro de dimensões ajustáveis em um poço, o desenrolamento gerando uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica e o poço.

[0006] Em uma modalidade, um sistema de levantamento sismico óptico é divulgado. 0 sistema de levantamento sismico óptico pode incluir uma unidade de controle e coleta de superficie incluindo um controlador e uma fonte óptica. 0 sistema de levantamento sismico óptico pode incluir uma fonte sismica disposta na superficie em ou no poço acoplado à unidade de controle e coleta de superficie que gera sinais sismicos quando ativado pela unidade de controle e coleta de superficie. 0 sistema de levantamento sismico óptico pode incluir uma ferramenta sismica óptica acoplada de maneira removivel à unidade de controle e coleta de superficie. A ferramenta sismica óptica pode incluir um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superficie que compreende uma fonte óptica. 0 carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade após a instalação do lastro de dimensões ajustáveis em um poço, o desenrolamento gerando uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica e o poço. A unidade de controle e coleta de superficie obtém através de um sensor distribuído de fibra óptica, diversas medições ópticas relacionadas a uma característica de um dentre: 1) o poço e 2) uma formação através da qual o poço é perfurado, quando o sensor distribuído de fibra óptica é deformado pelos sinais sísmicos.

[0007] Em uma modalidade, um método é divulgado para instalação de ferramenta sísmica óptica em um poço em levantamento sísmico do poço. O método pode incluir acoplamento em separado de uma ferramenta sísmica óptica na superfície a um equipamento de superfície incluindo uma fonte óptica que lança pulsos ópticos no sensor de fibra óptica distribuído. O método pode incluir instalar a ferramenta sísmica óptica através de um dentre gravidade e uma força de um fluido pressurizado, desenrolando assim o carretel de cabo de fibra óptica. O método pode incluir a geração de uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica e o poço. A ferramenta sísmica óptica compreende um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superfície.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0008] Modalidades de um sistema, um aparelho e um método para a instalação de fibra óptica em um poço em levantamento sísmico óptico são descritos com referência às figuras a seguir. Os mesmos números são usados ao longo das figuras para referenciar características e componentes semelhantes.

[0009] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de seção transversal de um sistema sísmico de poço transversal incluindo uma ferramenta sísmica óptica e um sensor distribuído de fibra óptica instalado, com isso, em um poço sem revestimento, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0010] A FIG. 2 é uma ilustração esquemática de seção transversal de um sistema sismico de poço transversal incluindo uma ferramenta sísmica óptica e um sensor distribuído de fibra óptica instalado, com isso, em um tubo de perfuração em fluido pressurizado, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0011] A FIG. 3 mostra uma ilustração de um aparelho de lançamento com uma ferramenta sísmica óptica em uma posição para lançamento (por exemplo, em um poço não pressurizado) , de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0012] A FIG. 4 é uma ilustração de uma ferramenta sísmica óptica, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

[0013] A FIG. 5 é um fluxograma de um método para instalação de ferramenta sísmica óptica em um poço em um levantamento sísmico de poço, de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] Na seguinte descrição, inúmeros detalhes são estabelecidos a fim de prover uma compreensão da presente invenção. Entretanto, será entendido por aqueles versados na técnica que a presente divulgação pode ser praticada sem esses detalhes e que inúmeras variações ou modificações das modalidades descritas são possíveis.

[0015] A divulgação está relacionada a diversos métodos para instalação de bom custo-benefício de um sensor distribuído de fibra óptica descartável em um poço como parte de um levantamento sísmico de poço, o sensor de fibra óptica operável para obter medições de sinais sísmicos usando reflectometria no domínio do tempo coerente (na sigla em inglês para Coherent Optical Time-Domain Reflectometry, C- OTDR). Modalidades desta divulgação podem incluir métodos incluindo instalação de um sensor distribuído de fibra óptica enrolada em carretel no poço integrado em um lastro ou peso para uma ferramenta óptica sismica, até instalação completa através de gravidade e/ou por um fluxo de fluido pressurizado. 0 método pode incluir, adicionalmente, desenrolar em carretel o sensor distribuído de fibra óptica enrolado em carretel e usar a fibra óptica como um receptor sísmico distribuído. Além disso, o método pode incluir acionar um sinal sísmico com uma fonte sísmica e registrar o sinal sísmico no poço usando uma reflectometria no domínio do tempo coerente (C-OTDR). Em algumas modalidades, o registro pode ser feito com a C-OTDR, incluindo medição de fase. Assim que o sensor distribuído de fibra óptica é instalado de acordo com métodos da presente divulgação, levantamentos podem ser obtidos e processados por diversos métodos, por exemplo, tais como divulgados no Pedido de Patente Norte-Americana U.S. 2011/10292763 para Coates et al., comumente atribuídos à presente divulgação.

[0016] Em diversos levantamentos e geometrias, levantamentos sísmicos de poço foram realizados ao se registrar sinais sísmicos usando-se um único sensor ou uma matriz de sensores localizada em um poço que se estende da superfície da terra a uma formação sob a superfície. Dependendo da aplicação particular, sinais sísmicos podem ser gerados por uma ou mais fontes sísmicas localizadas na superfície da terra, no poço no qual os sinais sísmicos são detectados, em um poço adjacente, e/ou na formação envolvendo o poço. Uma grande variedade de fontes sísmicas pode ser usada para gerar os sinais sísmicos. Por exemplo, fontes sísmicas de superfície podem incluir armas de ar, quedas de peso acelerado, caminhões vibradores e explosivos. Fontes sismicas comuns no fundo do poço podem incluir pulsadores piezoelétricos, vibradores orbitais, verticais e radiais, martelos, armas de ar comprimido, acendedores, vasilhas implosivas e explosivos. Em alguns casos, tais como em aplicações de monitoração microssismica ou de fraturação hidráulica, os sinais sismicos são emitidos quando rupturas são geradas na formação envolvente ou quando a rocha em cada lado das rupturas existentes desliza uma em relação à outra. Dependendo da aplicação particular na qual a monitoração está sendo realizada, a fonte sismica pode estar localizada em um único local, um número limitado de locais (ou seja, dispostos em uma única fila ao longo do poço ou sobre a superficie do solo), ou em múltiplos locais, de modo a cobrir substancialmente toda a superficie da terra nas proximidades do poço no qual os sensores estão detectando os sinais sismicos (ou seja, dispostos em linhas paralelas múltiplas, em linhas múltiplas irradiando para fora de um único local, em uma espiral ou de uma maneira aleatória ou pseudoaleatória).

[0017] Como uma alternativa a uma variedade de tipos de sensores sismicos conhecidos descritos acima, tais como hidrofones, geofones, acelerômetros ou uma combinação desses, acoplados a componentes elétricos no fundo do poço que amplificam, condicionam (ou seja, filtro passa-faixa) e digitalizam os sinais elétricos gerados pelos sensores em resposta à detecção de um evento sismico, conforme modalidades da presente divulgação, sinais sismicos (incluindo sinais microssismicos) propagando-se através de uma formação de terra por fora de um poço podem ser detectados usando-se um ou mais sensores de vibração distribuída por fibra óptica (ou seja, cabo de fibra óptica) instalados no poço no lugar de uma pluralidade de sensores distintos instalados em vários locais no poço. 0 pequeno diâmetro do cabo de fibra óptica (por exemplo, um diâmetro externo de 125 microns ou 250 microns com o isolamento em torno da fibra, ou em outro exemplo, variando entre fibras de 80 e 200 microns e, opcionalmente, não deve exceder 500 microns (l/50"l/4 de polegada ou menos) permite a instalação de sensor distribuído de fibra óptica dentro da coluna de perfuração, ou em um poço aberto e não coberto. Adicionalmente, um sistema de detecção de sinal sismico de fibra óptica reduz a eletrônica onerosa no fundo do poço. Em vez disso, a eletrônica para se adquirir dado sismico do sensor de fibra óptica pode estar localizada na superfície. O sensor de fibra óptica relativamente barato é instalado no fundo do poço e, devido a sua natureza não tóxica, pode ser abandonado ou deixado inativo no poço após uso. Em outras palavras, o sensor de fibra óptica pode ser tratado como um item descartável.

[0018] A fim de medir sinais sismicos usando um sensor de vibração distribuído de fibra óptica, pulsos ópticos podem ser lançados no sensor distribuído de fibra óptica e luz refletida ou dispersa gerada em resposta aos pulsos pode ser detectada ao longo de um periodo de tempo prolongado. A luz dispersa que é gerada quando ondas sismicas originando fora do poço incidem ao longo do comprimento do sensor distribuído de fibra óptica pode prover informação sobre características da formação envolvendo o poço, incluindo mudanças nessas características ao longo de um periodo de tempo. Tais características podem incluir extensão, geometria e heterogeneidade de reservatório, assim como conteúdo de fluido e pressão de poro, propriedades mecânicas de rocha, progresso aprimorado de recuperação de óleo, progresso de sequestro de CO2, parâmetros de anisotropia elástica, geometria de rupturas induzidas e orientação e intensidade de ruptura natural. Em algumas modalidades, o sensor distribuído de fibra óptica pode ser acoplado de maneira removível à eletrônica de superficie para interrogar e adquirir dados de eventos sismicos ou microssismicos detectados pelo sensor distribuído de fibra óptica.

[0019] Em algumas modalidades, o cabo de fibra óptica é enrolado em um dispositivo de armazenamento tal como um carretel, produzindo um sensor distribuído de fibra óptica enrolada em carretel. Embora um carretel seja descrito nessa modalidade simplificada, outras modalidades podem não estar limitadas a este exemplo. O sensor distribuído de fibra óptica pode estar contido dentro de um compartimento circunferencial externo no qual o eixo central do compartimento é paralelo ao eixo da ferramenta ou poço. Adicionalmente, o sensor distribuído de fibra óptica pode ser enrolado em torno de uma polia de roda livre, um eixo de um motor ou qualquer de um número de mecanismos usados para permitir o armazenamento e instalação de cabo e/ou linha.

[0020] Em qualquer uma das modalidades aqui descritas, o sensor distribuído de fibra óptica pode ser uma fibra de modelo único ou uma fibra de modelos múltiplos, dependendo da aplicação particular assim como do equipamento de superficie particular com um equipamento de unidade de interrogação e aquisição de dados (na sigla em inglês para surface equiopment having na interrogation and data aquisition unit, SIDAU) 110 usado para coletar dados do sensor de fibra óptica.

[0021] Independentemente do local e técnica de instalação usada, sinais sísmicos (gerados durante um levantamento sísmico, por exemplo) podem ser detectados por qualquer um ou mais dos sensores distribuídos de fibra óptica, conforme mostrado na FIG. 1,. Como exemplo, qualquer um dos tipos de levantamento sísmico a seguir pode ser realizado com um ou mais sensores de vibração distribuídos de fibra óptica sendo usados no lugar de matrizes receptoras tradicionais: Checkshot, Levantamentos Sal-Proximidade, Perfil sísmico vertical de afastamento zero (na sigla em inglês para Vertical Seismic Profile, VSP), VSP Walkabove, VSP Offset, VSP MultiOffset, VSP Walkaway, VSP Walk-Around, VSP Walkaway Multiazimutal, VSP 3D, Sísmica de poço transversal, Monitoração de Fraturação Hidráulica (na sigla em inglês para Hydrofracturing Monitoring, HFM), Monitoração Microssísmica, e Sísmica de perfuração com lapso de tempo. Os levantamentos mencionados acima são providos como exemplos somente e as técnicas e sistemas de monitoração sísmica aqui descritos podem ser usados para monitorar sinais sísmicos gerados em outros cenários, tanto estimulados quanto de ocorrência natural.

[0022] FIG. 1 é uma ilustração esquemática de seção transversal de um sistema sísmico de poço transversal 100 incluindo uma ferramenta de instalação sísmica óptica 102 incluindo um sensor distribuído de fibra óptica instalado, com isso, em um poço sem revestimento 103, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Um cabo de fibra óptica 104 é enrolado (ou seja, em um dispositivo de armazenamento tal como um carretel 106), produzindo um carretel de fibra óptica enrolado em carretel. Embora um carretel 106 seja descrito nessa modalidade simplificada, outras modalidades podem não estar limitadas a este exemplo,

[0023] Como mostrado na FIG. 1, nesta modalidade um cabo de fibra óptica 104 é enrolado em um carretel 106 e acoplado a um lastro 108 a fim de instalar a uma dada profundidade através da gravidade. O peso do lastro 108 pode ser ajustado e o formato configurado para facilitar instalação de gravidade. 0 uso de transporte por gravidade pode ser apropriado para poços de baixo desvio nos quais o ângulo do poço 103 permite que a gravidade supere forças de fricção, levando assim a ferramenta sismica óptica 102 à profundidade total (na sigla em inglês para Total Depth, TD).

[0024] Em outras modalidades envolvendo um poço desviado (ou seja, que pelo menos desvia parcialmente da vertical), um motor de tração ou o fluido pressurizado ao redor no poço 103 pode ser usado para instalar a ferramenta sismica óptica 102. Em uma modalidade, também é possível substituir o lastro usado para instalar a fibra através de gravidade, com um transportador ativo incluindo um trator, um propulsor ou qualquer sistema similar, para deslocar o transportador em um poço desviado (ou seja, horizontal) quando a gravidade está inativa para instalar a fibra. Tais dispositivos agem no transportador, no lastro ou qualquer outro conjunto mecânico revestindo o carretel de fibra, mas não na fibra por si só, de tal modo que o cabo de fibra seja instalado de maneira passiva pelo deslocamento do transportador. 0 comprimento da fibra extraido do carretel está assim relacionado diretamente ao deslocamento do transportador, mesmo que o cabo de fibra esteja retorcido para resultar em um formato helicoidal quando instalado no poço.

[0025] Em alguns casos, modalidades do cabo de fibra óptica 104 são enroladas antes em um carretel que geralmente é independente. Em outras palavras, após a bobina ter sido enrolada e curada, nenhuma anterior é necessária para manter o cabo de fibra óptica 104 no carretel. Um exemplo de uma bobina curada e enrolada é descrito na Patente Norte Americana U.S. 6, 561,488. Em tal modalidade, assim que um cabo de fibra óptica 104 tenha sido instalado a partir de tal bobina, rebobinar de volta à forma de carretel pode ser difícil. Assim, para modalidades da presente divulgação é possível que o cabo de fibra óptica 104 e porções de lastro 108 da ferramenta possam ser componentes de valor relativamente baixo destinados a uso único, enquanto a eletrônica de uso mais caro e a longo prazo permanece no equipamento de superfície. Uma articulação fraca, ligação separável ou dispositivo de corte remotamente acionado ou solenoide (entre outros exemplos) pode ser incorporado.

[0026] Fibra óptica enrolada em carretel instalada na maneira aqui descrita pode estar posicionada contra a parede do poço assim que a profundidade da ferramenta sísmica óptica exceda algumas centenas de metros. Entretanto, a fibra óptica pode incluir, de maneira opcional, um revestimento para tornar um acoplamento acústico mais provável, ou seja, que a fibra óptica se posicione contra a parede do poço, com base, por exemplo, na tensão de superfície ou magnetismo. Em uma modalidade, a instalação de fibra óptica pode compreender curvar uma fibra óptica retorcida em torno do carretel, a fim de fazer com que a fibra óptica seja colocada de forma plana contra a parede do poço. Após a instalação no poço, a fibra óptica pode tomar o formato helicoidal de uma mola que, após a instalação no poço, descontraia para tocar a parede do poço. Fazer com que a fibra óptica seja colocada contra a parede do poço pode ser desejável em algumas circunstâncias ou aplicações. A massa relativamente pequena de fibra óptica e as pequenas forças necessárias para estender a fibra óptica em resposta a uma onda sismica significa que um toque de força baixa entre a fibra óptica e a parede do poço é suficiente para prover acoplamento acústico adequado para ondas sismicas na formação.

[0027] O sistema sismico de poço transversal 100 mostrado na FIG. 1 também inclui o equipamento de superficie com uma unidade de interrogação e aquisição de dados (SIDAÜ) 110. 0 equipamento de superficie pode incluir adicionalmente pelo menos uma fonte sismica de superficie 112-1 (ou uma matriz de fontes). O sistema sismico de poço transversal 100 também inclui uma fonte sismica 112-2 em um poço adjacente 113. Apesar de a FIG. 1 mostrar fontes na superficie e em um poço adjacente, sinais sismicos podem ser gerados por uma ou mais fontes sismicas localizadas na superficie da terra, no poço no qual os sinais sismicos são detectados, em um poço adjacente, e/ou na formação envolvendo o poço.

[0028] Modalidades da ferramenta sismica óptica 102 também podem ser utilizadas em poços pressurizados. A FIG. 2 é uma ilustração esquemática de seção transversal de um sistema sismico de poço transversal 200 incluindo uma ferramenta sismica óptica 102 e um sensor distribuído de fibra óptica instalado, com isso, em um tubo de perfuração 205 em fluido pressurizado, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em tais modalidades, a ferramenta sismica óptica 102 pode ser inserida no poço 103 através de uma barreira de pressão 209 (tal como uma saida de boca de carga, válvula de isolamento de pressão ou vedação temporária) e ter queda livre permitida a uma determinada profundidade no poço 103 (tal como, em alguns casos, o fundo, ou uma determinada profundidade sob investigação). A ferramenta sismica óptica enrolada em carretel 104 pode ser anexada na superficie ao SIDAU 110 e configurada para desenrolar da ferramenta sismica óptica 102 à medida que a ferramenta sismica óptica 102 se desloca para baixo no fluido através do poço 103. A velocidade de deslocamento pode ser controlada por uma combinação do peso do lastro 108, taxa de fluxo do fluido no poço (se houver), arraste de fluido com base no formato e área da ferramenta sismica óptica 102, bem como a viscosidade do fluido no poço 103 (também referido como perfuração) . Dependendo da aplicação, a ferramenta sismica óptica 102 pode incluir um dispositivo, tal como uma aba saliente, para aumentar o arraste e, assim, diminuir a taxa de descida da ferramenta sismica óptica 102.

[0029] Para adquirir dados sísmicos, o SIDAU 110 converte tensões dinâmicas por minuto do cabo de fibra óptica 104 em um sinal óptico e dali um sinal elétrico que pode ser digitalizado e armazenado ou processado adicionalmente para prover um sinal em um dos formatos aceitos pela indústria sísmica, tal como formato de arquivo LDF ou formato de arquivo de SEG-Y. Uma abordagem exemplar para processamento em SIDAU 110 baseia-se no princípio da retrodifusão de Rayleigh coerente (às vezes também referida como ruído de Rayleigh coerente). Neste caso, um ou mais curtos pulsos de sonda de luz coerente é (são) lançado (s) para o cabo de fibra óptica 104 e a retrodifusão resultante com aproximadamente a mesma frequência óptica como os pulsos de sonda é analisada. Técnicas para interrogar a fibra de detecção são descritas, por exemplo, nas seguintes patentes ou pedidos de patente: Norte Americana US2012/0067118A1, do Reino Unido GB2 222 247A, publicação de pedido internacional PCT n° W02010/136810A2, do Reino Unido, GB2 401 738A, publicação de pedido internacional PCT n° W02006/048647A2, e patnete Norte-Americana US 5 194 847). Em algumas modalidades, o SIDAU 110 pode estar configurado, em uma modalidade, para medir outros parâmetros, tais como perfis de temperatura ou tensão.

[0030] Em outra modalidade, o cabo de fibra óptica 104 pode incluir refletores fracos, tais como Redes de Bragg de fibra óptica (na sigla em inglês para Fibre Bragg gratins, FBG), que podem ser interrogados usando-se várias técnicas, não o assunto principal da presente divulgação. Tal FBG pode ser usada com a técnica de fibra retorcida para determinar o passo da hélice de fibra óptica e, teoricamente, correlacionar verdadeira profundidade e comprimento da fibra, dado que a tensão exercida sobre a fibra tende a alongar a fibra. As FBGs podem ser inscritas durante o processo de gravação em fibra e formam uma matriz de sensores, em vez de um sensor continuo, totalmente distribuído. Meio de interrogar matrizes reflexivas como esta foi descrito anteriormente, por exemplo, na patente do reino Unido GB2 126 820 ou na publicação de pedido internacional (PCT) de n° W02010/045286.

[0031] Como mostrado na FIG. 2, uma ferramenta sismica 102 mais longa e de menor diâmetro óptico pode ser conectada a um lastro 108 com um formato de torpedo ou dardo. Bomba de armação 214 pode ser ativada para bombear na ferramenta sismica óptica 102 dentro do tubo de perfuração 205. Neste caso, a ferramenta sismica óptica 102 é instalada pela pressão do fluido em vez de gravidade (como foi o caso na FIG. 1) . Uma abordagem usando fluido pressurizado para bombear na ferramenta sismica óptica 102 pode ser utilizada, por exemplo, mas não limitada a, para poços desviados, até e além de horizontal. Outros aspectos da instalação do cabo fibra óptica 104 através da ferramenta sismica óptica 102 movendo-se para baixo do tubo de perfuração podem ser semelhantes aos já descritos no contexto da FIG. 1.

[0032] A FIG. 3 mostra uma ilustração de um aparelho de lançamento 300 com uma ferramenta sismica óptica 102 em uma posição para lançamento (por exemplo, em um poço não pressurizado) , de acordo com uma modalidade da presente divulgação. Em algumas aplicações ou ambientes, onde é inaceitável deixar itens, tais como o lastro 108 no poço, a ferramenta sismica óptica 102 pode ser reduzida, por exemplo, de um tripé 316 como mostrado, um meio de transporte adequado 320, como slickline, wireline ou tubulação de bobina, por exemplo. Braços de centralização 318 podem ser usados para posicionar a ferramenta sismica óptica 102 na cabeça do poço. A ferramenta sísmica óptica 102, opcionalmente, poderia ser recuperada por rebobinar o transporte 320. O cabo de fibra óptica 104 (não mostrado na FIG. 3, na medida em que o cabo de fibra óptica 104 não desenrola até implantação no poço) em si pode quebrar e manter-se no poço, mas factível poderia ser obtida.

[0033] A FIG. 4 é uma ilustração de uma ferramenta de sísmica óptica 102 em mais detalhes, em seguida, figuras anteriores, de acordo com uma modalidade da divulgação presente, que pode ser usada em qualquer um das modalidades ilustradas nas FIGS. 1 a 3. A ferramenta de sísmica óptica 102 pode incluir um lastro 108 no fundo ou fundo do poço da ferramenta 102. 0 lastro 108 pode ser ajustável em peso, comprimento ou ambos, de forma modular, onde peso e comprimento podem ser adicionados ou removidos. 0 peso do lastro 108 e o comprimento podem ser selecionados para o desvio de poço no qual será usado, a densidade da lama ou outros fluidos no poço, a taxa de fluxo do fluido planejado no poço e a velocidade de descida, destinada a ferramenta sismica óptica 102.

[0034] O lastro 108 pode ser feito de um material que é natural, em uma encarnação, permitindo que o abandono do lastro 108 no poço após a conclusão de um inquérito, tais como areias, metais elementares como o aluminio e afins. Em uma modalidade, o material para o lastro 108 pode ser de cimento. Ainda em outra modalidade, o lastro 108 pode ser feito de um material destinado a dissolver-se ou ser absorvido no líquido ou lama no poço, por exemplo, um sal em pedra ou granalha de chumbo de grão fino, unidos colados com cola solúvel, ou outro material que se decompõe ou derrete sob condições de fundo do poço após um determinado período de tempo.

[0035] O lastro 108 é acoplado através de um mecanismo de travamento 422, por exemplo, uma ranhura, para um carretel de fibra 106. O carretel de fibra 106 contém a fibra óptica bobinada conforme descrito acima, enrolada sobre um carretel ou curada em uma forma bobinada no carretel de fibra 106. Após a implantação, o cabo de fibra óptica 104 desenrola-se no topo da ferramenta sísmica óptica 102 através de um bocal 424 (ou seja, uma cabeça de pesca ou bocal). Conforme observado acima, o cabo de fibra óptica pode ter um revestimento protetor, adesivo, e/ou magnético.

[0036] Referindo-se agora a FIG. 5 é um fluxograma mostrado delineando um método 500 para instalação de ferramenta sismica óptica em um poço em um levantamento sismico de poço. 0 método começa com acoplamento dissociável 526 instrumento óptico sismico na superficie para o equipamento de superficie. 0 equipamento de superficie pode incluir uma fonte óptica (não mostrada separadamente) que lança pulsos ópticos para o sensor distribuído óptico de fibra, bem como o SIDAU 110. A ferramenta sismica óptica é composto por uma bobina de fibra óptico cabo acoplado a um lastro de tamanho ajustável e um mecanismo que casais para o equipamento de superficie, como uma trava, cabeça de pesca, bocal e afins.

[0037] O método continua com instalação 528 a ferramenta sismica óptica através de um dentre gravidade e uma força de um fluido pressurizado, desenrolando assim o cabo de fibra óptica no fundo do poço. O método continua gerando 530 um acoplamento acústico força entre o cabo de fibra óptica e o poço, tal que as ondas sismicas, viajando na formação sobre o poço podem ser medidas pelo cabo de fibra óptica. Gerar o contato de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica e as paredes do poço pode incluir acoplamento da fibra óptica para as paredes do poço através de um revestimento adesivo, um revestimento magnético e/ou helicoidais para fora força causada pelo relaxamento da fibra óptica bobinada. Em um poço desviado, gerar a força de contato de acoplamento acústico também poderia incluir forças causadas pela gravidade na medida em que fibra óptica enrolada relaxa contra as paredes do fundo do poço.

[0038] O método pode opcionalmente incluir dissociação da ferramenta sismica óptica da unidade de aquisição de superficie com um desacoplador integrado, que pode cortar, torcer ou caso contrário separar o cabo de fibra óptica do SIDAU 110.

[0039] O método pode opcionalmente incluir mais implantando a ferramenta sismica óptica para uma primeira profundidade a uma taxa pelo menos em parte baseada no tamanho ajustável do reator acoplado ao sensor distribuído de fibra óptica.

[0040] O método pode opcionalmente incluir mais implantando a ferramenta sismica óptica para a primeira profundidade através da pressão do fluido em uma taxa com base em uma taxa de fluxo no poço, atrito liquido baseado pelo menos em parte, sobre a forma ou a área da ferramenta óptica sismica e viscosidade do fluido no poço.

[0041] As modalidades da divulgação presente podem ser direcionadas para poços de produção de hidrocarbonetos, poços de injeção para melhorar a recuperação de hidrocarbonetos, geotérmicos poços para extração de energia ou de armazenamento, poços de sequestro de CO2 e poços perfurados para a finalidade especifica de monitoração sismica. Além disso, distribuiu sensores de vibração de fibra óptica podem ser implantados em vários poços, nas proximidades de um bem que contém uma fonte sismica para que possam efetuar vários levantamentos sísmicos de poços cruzados podem ser conduzidos. Da mesma forma, vários poços nas proximidades podem ser instrumentados durante a realização de quase qualquer um dos levantamentos sísmicos de perfuração discutidos neste documento. Além disso, vários poços em torno de um poço submetidos à estimulação de hidrofraturas podem conter sensores de vibração de fibra ótica para a detecção de sinais sísmicos gerados como resultado do processo de fraturação hidráulica.

[0042] Enquanto a divulgação tem sido divulgada com relação a um número limitado de modalidades, aqueles qualificados na técnica, tendo a vantagem desta divulgação, irão apreciar numerosas modificações e variações dai decorrente. Enquanto a divulgação tem sido descrita no contexto das aplicações em ferramentas do fundo do poço, o aparato de divulgação pode ser usado em muitas aplicações.

[0043] Na especificação e reivindicações anexas, os termos "conectar", "conexão", "conectado", "em conexão com" e "conectando" são usadas para significar "em conexão direta com" ou "em conexão com através de um ou mais elementos"; e o termo "conjunto" é usado para significar "um elemento" ou "mais de um elemento". Como usado aqui, os termos "para cima" e "para baixo", "superior" e "inferior", "ascendente" e descendente", "a montante" e "a jusante"; "acima" e "abaixo"; e outros termos semelhantes indicando a posição relativa acima ou abaixo de um determinado ponto ou elemento são utilizados nesta descrição para descrever mais claramente algumas modalidades da divulgação presente.

[0044] Embora algumas modalidades de exemplo tenham sido descritas detalhadamente acima, aqueles qualificados na técnica apreciarão prontamente que muitas modificações são possiveis nas modalidades de exemplo sem se afastar materialmente dessa divulgação. Nesse sentido, todas essas modificações se destinam a estar incluidas no escopo desta divulgação, conforme definido nas seguintes reivindicações. Nas reivindicações, as cláusulas meios-mais-funções se destinam a cobrir as estruturas descritas neste documento conforme desempenha a função citada e não simplesmente equivalentes estruturais, mas também estruturas equivalentes. Assim, embora um prego e um parafuso possam não ser equivalentes estruturais naquilo que um prego emprega uma superficie cilindrica para fixar as peças de madeira, enquanto um parafuso emprega uma superficie helicoidal, no ambiente de fixação de partes de madeira, um prego e um parafuso podem ser estruturas equivalentes. É a intenção expressa do requerente não invocar 35 U.S.C §112, parágrafo 6 para quaisquer limitações de qualquer uma das reivindicações neste documento, exceto para aquelas em que a reivindicação usa expressamente as palavras "significa para" juntamente com uma função associada.

[0045] Os aspectos preferenciais e modalidades foram escolhidos e descritos para melhor explicar os principios de divulgação presente e sua aplicação prática. A descrição anterior é destinada a permitir que outros versados na técnica a utilizar melhor os métodos e aparelhos em várias modalidades e com várias modificações como são adequados ao uso especifico contemplado. Além disso, os métodos podem ser programados e salvo como um conjunto de instruções, que, quando executado, executando os métodos descritos neste documento. Pretende-se que o escopo dos métodos presentes e aparelhos sejam definidos pelas seguintes reivindicações.

Claims

1. FERRAMENTA SÍSMICA ÓPTICA (102), caracterizada pelo fato de que compreende: um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro (108) de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superfície que compreende uma fonte óptica; em que o lastro (108) de dimensões ajustáveis compreende um dente um peso ajustável e um comprimento ajustável; em que o lastro (108) de dimensões ajustáveis é ajustável com base em densidade da lama, desvio do poço e uma determinada taxa de descida da ferramenta sísmica óptica (102) ; em que o carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade após a instalação do lastro (108) de dimensões ajustáveis em um poco, o desenrolamento gerando uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica (104) e o poço (103) .

2. Ferramenta sísmica óptica (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o carretel de cabo de fibra óptica é acoplado a um lado poço-acima do lastro (108) de dimensões ajustáveis.

3. Ferramenta sísmica óptica (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cabo de fibra óptica (104) compreende ainda um dentre: um revestimento magnético, um revestimento adesivo e um revestimento de proteção.

4. Ferramenta sísmica óptica (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a força de acoplamento acústico é gerada por um dentre: um revestimento adesivo, a revestimento magnético, uma força helicoidal para fora causada pelo relaxamento do cabo de fibra óptica (104), e qualquer combinação dos mesmos.

5. Ferramenta sismica óptica (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade, bem como uma força aplicada por um fluido pressurizado após a instalação do lastro (108) de dimensões ajustáveis no poço.

6. Ferramenta sismica óptica (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o lastro de dimensões ajustáveis compreende um de um material natural dissolúvel em lama selecionado a partir de um grupo constituído por aluminio, cimento, sal e um metal.

7. SISTEMA ÓPTICO DE LEVANTAMENTO SÍSMICO, caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de controle e coleta de superficie compreendendo um controlador e uma fonte óptica; uma fonte sismica disposta na superficie ou em um poço acoplada à unidade de controle e coleta de superficie que gera sinais sismicos quando ativada pela unidade de controle e coleta de superficie; e uma ferramenta sismica óptica (102) acoplada de forma removível à unidade de controle e coleta de superficie, compreendendo: um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro (108) de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superficie compreendendo uma fonte óptica; em que o carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade após a instalação do lastro (108) de dimensões ajustáveis no poço, o desenrolamento gerando uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica (104) e o poço (103), em que a unidade de controle e coleta de superficie, após a instalação de uma ferramenta sismica óptica (102) no poço (103), obtém, através de um sensor distribuído de fibra óptica, diversas medições ópticas relacionadas a uma característica de um dentre: 1) o poço e 2) uma formação através da qual o poço é perfurado, quando o sensor distribuído de fibra óptica é deformado pelos sinais sismicos.

8. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o lastro (108) de dimensões ajustáveis compreende um dentre peso ajustável e comprimento ajustável.

9. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o lastro (108) de dimensões ajustáveis é ajustável com base em densidade da lama, desvio do poço e uma determinada taxa de descida da ferramenta sismica óptica.

10. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o carretel de cabo de fibra óptica é acoplado a um lado poço- acima do lastro (108) de dimensões ajustáveis.

11. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o cabo de fibra óptica (104) compreende ainda um dentre: um revestimento magnético, um revestimento adesivo e um revestimento de proteção.

12. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a força de acoplamento acústico é gerada por um dentre: um revestimento adesivo, a revestimento magnético, uma força helicoidal para fora causada pelo relaxamento de cabo de fibra óptica, e qualquer combinação dos mesmos.

13. Sistema óptico de levantamento sismico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o carretel de cabo de fibra óptica se desenrola através da gravidade, bem como uma força aplicada por um fluido pressurizado após a instalação do lastro (108) de dimensões ajustáveis no poço (103) .

14. MÉTODO DE INSTALAÇÃO DE FERRAMENTA SÍSMICA ÓPTICA EM UM POÇO EM UM LEVANTAMENTO SÍSMICO DO POÇO, caracterizado pelo fato de que compreende: o acoplamento em separado de uma ferramenta sísmica óptica (102) na superfície a equipamentos de superfície compreendendo uma fonte óptica que lança pulsos ópticos em uma ferramenta sísmica óptica (102); em que a ferramenta sísmica óptica (102) compreende um carretel de cabo de fibra óptica acoplado a um lastro (108) de dimensões ajustáveis e um meio de se acoplar ao equipamento de superfície; a instalação da ferramenta sísmica óptica (102) através de um dentre gravidade e uma força de um fluido pressurizado, desenrolando assim o carretel de cabo de fibra óptica, em que a ferramenta sísmica óptica (102) é instalada em uma primeira profundidade através da pressão de fluido a uma taxa baseada em um dentre: taxa de fluxo no poço, arrasto de fluido baseado, pelo menos em parte, na forma ou área da ferramenta óptica sísmica e viscosidade do fluido no poço; e a geração de uma força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica (104) e o poço (103).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o desacoplamento de uma ferramenta sismica óptica (102) da unidade de coleta de superficie.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a instalação da ferramenta sismica óptica (102) em uma primeira profundidade a uma taxa baseada, pelo menos em parte, nas dimensões ajustáveis do lastro acoplado a um sensor distribuído de fibra óptica.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a geração da força de acoplamento acústico entre o cabo de fibra óptica (104) e as paredes do poço compreende ainda o acoplamento da fibra óptica às paredes do poço através de um ou mais dentre: um revestimento adesivo, um revestimento magnético, e força helicoidal para fora causada pelo relaxamento de fibra óptica enrolada em carretel.