BR112015010644B1 - Ferramenta de poço e método para operar uma ferramenta de poço em um poço subterrâneo - Google Patents
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Abstract
comunicação cruzada entre circuitos eletrônicos e dispositivos elétricos em ferramentas de poço uma ferramenta de poço pode incluir múltiplos dispositivos elétricos e múltiplos circuitos eletrônicos cuja operação de controle dos respectivos dispositivos elétricos, cada circuito eletrônico incluindo um respectivo circuito de isolamento, em que cada um dos circuitos de isolamento isola um correspondente dos circuitos eletrônicos de um respectivo dos dispositivos elétricos em resposta a uma condição predeterminada. um método para operar uma ferramenta de poço pode incluir prover múltiplos circuitos eletrônicos para operação de respectivos múltiplos dispositivos elétricos da ferramenta de poço, desconectar um circuito eletrônico de seu respectivo dispositivo elétrico no poço e conectar outro circuito eletrônico ao dispositivo elétrico no poço. outro método para operar uma ferramenta de poço pode incluir prover múltiplos circuitos eletrônicos para operação de respectivos múltiplos dispositivos elétricos da ferramenta de poço, desconectar um circuito eletrônico de seu respectivo dispositivo elétrico no poço e conectar o circuito eletrônico a outro dispositivo elétrico.
Description
[0001] Esta divulgação diz respeito, em geral, aos equipamentos utilizados e operações executadas em conjunto com um poço subterrâneo e, em um exemplo descrito abaixo, mais especialmente provê confiabilidade aumentada através de redundância em ferramentas de poço.
[0002] Poços subterrâneos são ambientes hostis para componentes elétricos. A falha de um componente elétrico pode custar muitas horas e muita despesa para remediar. Portanto, será apreciado que melhorias são continuamente necessárias na técnica de utilizar componentes elétricos em ferramentas de poço.
[0003] A FIGURA 1 é uma vista de corte transversal parcialmente representativa de um sistema de poço e método associado que pode incorporar princípios desta divulgação.
[0004] A FIGURA 2 é uma vista esquemática representativa de uma seção de atuador de uma ferramenta de poço.
[0005] A FIGURA 3 é uma vista esquemática representativa de um diagrama de circuito para operar de forma redundante múltiplos dispositivos elétricos por meio de um circuito de controle eletrônico de fundo de poço único.
[0006] A FIGURA 4 é uma vista esquemática representativa de outro exemplo da seção de atuador.
[0007] Ilustrado de forma representativa na FIGURA 1, está um sistema 10 para uso com um poço e um método associado, cujo sistema e método podem incorporar princípios desta divulgação. Entretanto, deveria ser claramente entendido que o sistema 10 e o método são meramente um exemplo de uma aplicação dos princípios desta divulgação na prática e uma ampla variedade de outros exemplos são possíveis. Portanto, o escopo desta divulgação não é limitado a todos os detalhes do sistema 10 e método descritos neste documento e/ou representado nas figuras.
[0008] No exemplo da FIGURA 1, uma ferramenta de poço 12 é conectada em uma coluna tubular 14 posicionada em um furo de poço 16. No exemplo representado, a ferramenta de poço 12 é do tipo conhecido àqueles versados na técnica como uma válvula de segurança 18 com uma seção de atuador controlado de forma remota 20 para acionar a válvula para suas configurações aberta e fechada, em que fluxo através da coluna tubular 14 é respectivamente permitido e impedido.
[0009] Entretanto, o escopo desta divulgação não é limitado para uso apenas com válvulas de segurança. Outros tipos de ferramentas de poço também podem se beneficiar dos princípios descritos neste documento.
[0010] Conforme representado na FIGURA 1, a válvula de segurança 18 inclui um pino de abertura 22, que é deslocado para baixo para girar uma chapeleta 24 para sua posição aberta, em que se permite fluxo longitudinalmente através da válvula de segurança. O pino de abertura 22 pode ser deslocado para cima para permitir que a chapeleta 24 gire para sua posição fechada, em que pelo menos o fluxo ascendente seja impedido através da válvula de segurança.
[0011] O pino de abertura 22 é deslocado por atuadores redundantes 26a,b da seção de atuador 20. Embora dois atuadores 26a,b estejam representados na FIGURA 1, qualquer número de atuadores pode ser usado, conforme desejado.
[0012] Os atuadores 26a,b são redundantes, pelo fato de que qualquer um deles pode ser usado para acionar a válvula de segurança 18 ao se deslocar o pino de abertura 22. Um atuador particular 26a,b é redundante, pelo fato de que pode ser usado para deslocar o pino de abertura 22 no caso de que outro atuador não está disponível, se ou não o atuador particular foi usado anteriormente para deslocar o pino de abertura.
[0013] No exemplo da FIGURA 1, a seção de atuador 20 é controlada por meio de linhas 28 se estendendo para uma localização remota (tal como, a superfície da terra, uma localização submarina, etc.). Em outros exemplos, a seção de atuador 20 poderia ser controlada por meio de telemetria sem fio ou que poderia ser controlada de forma local. O escopo desta divulgação não é limitado a qualquer localização ou meios de controle de ferramenta de poço particular.
[0014] Agora, referindo-se adicionalmente a FIGURA 2, um exemplo da seção de atuador 20 é ilustrada de forma representativa, além do restante da ferramenta de poço 12. Neste exemplo, pode ser visto que cada um dos atuadores 26a,b inclui um circuito eletrônico 30a,b para controlar operação de um respectivo dispositivo elétrico 32a,b.
[0015] Os dispositivos elétricos 32a,b compreendem motores neste exemplo, cada motor tendo um bobina de motor associada 34a,b. Entretanto, em outros exemplos de dispositivos elétricos 32a,b poderiam ser outros tipos de dispositivos elétricos, tais como, freios elétricos, embreagens, válvulas, etc.
[0016] Em operação normal, o circuito eletrônico 30a é usado para controlar a operação do dispositivo 32a e o circuito eletrônico 30b é usado para controlar a operação do dispositivo 32b. Entretanto, o circuito eletrônico 30a pode ser usado para operar o dispositivo 34b, e o circuito eletrônico 30b pode ser usado para operar o dispositivo 32a.
[0017] Agora, referindo-se adicionalmente a FIGURA 3, o circuito eletrônico 30a é ilustrado de forma representativa em forma esquemática. Nesta vista, pode ser visto que o circuito eletrônico 30a inclui um circuito acionador 36 e um circuito de isolamento 38. O outro circuito eletrônico 30b é preferencialmente configurado da mesma forma.
[0018] O circuito de isolamento 38 pode isolar as bobinas de motor 34a,b (e quaisquer outras bobinas de atuador comum) a partir do circuito acionador 36 se o circuito acionador falha. Além disso, o circuito de isolamento 38 pode isolar o circuito acionador 36 a partir de uma bobina de motor falhada 34a,b.
[0019] O circuito de isolamento 38 pode ser acionado por consumo de corrente excessivo pelo respectivo dispositivo 32a,b, tensão excessiva por todo o respectivo dispositivo, ou em resposta a um comando gerado de forma remota ou local. O circuito de isolamento 38 pode isolar a saída de um circuito eletrônico 30a,b a partir de seu respectivo dispositivo elétrico 32a,b ou pode isolar apenas um circuito acionador 36 que falhou, por exemplo, um circuito acionador de motor, etc.
[0020] Os circuitos eletrônicos 30a,b, deste modo, têm múltiplas saídas e os circuitos de isolamento 38 que permitem que os circuitos eletrônicos 30a,b comutem a energia elétrica de uma saída para outra conforme necessário. Esta mudança não é necessariamente permanente. A comutação pode ser acionada por software ou hardware. Preferencialmente, a comutação das saídas seria iniciada por um comando de uma localização remota e em resposta os circuitos eletrônicos de fundo de poço 30a,b executando a comutação real.
[0021] Por exemplo, se o circuito eletrônico 30b falha (por exemplo, o circuito acionador 36 deste falha), mas o dispositivo elétrico 32b ainda pode ser usado para acionar a ferramenta de poço 12, o circuito de isolamento 38 do circuito eletrônico 30b pode desconectar o circuito acionador 36 do circuito eletrônico 30b do dispositivo 32b e o circuito de isolamento do circuito eletrônico 30a pode conectar o circuito acionador do circuito eletrônico 30a ao dispositivo 32b, de modo que o circuito eletrônico 30a pode ser usado para operar o dispositivo 32b. Tal mudança poderia ser executada automaticamente em resposta à falha do circuito eletrônico 30b, ou em resposta a um comando gerado de forma remota ou local.
[0022] Da mesma forma, se o circuito eletrônico 30a falha (por exemplo, o circuito acionador 36 deste falha), mas o dispositivo elétrico 32a ainda pode ser usado para acionar a ferramenta de poço 12, o circuito de isolamento 38 do circuito eletrônico 30a pode desconectar o circuito acionador 36 do circuito eletrônico 30a do dispositivo 32a e o circuito de isolamento do circuito eletrônico 30b pode conectar o circuito acionador do circuito eletrônico 30b ao dispositivo 32a, de modo que o circuito eletrônico 30b pode ser usado para operar o dispositivo 32a. Tal mudança poderia ser executada automaticamente em resposta à falha do circuito eletrônico 30a, ou em resposta a um comando gerado de forma remota ou local.
[0023] Deste modo, se qualquer um dos circuitos eletrônicos 30a,b falha, o dispositivo elétrico 32a,b anteriormente operado pelo circuito eletrônico falhado pode, em vez disso, ser operado pelo ainda operacional dentre os circuitos eletrônicos. O falhado dentre os circuitos eletrônicos 30a,b é efetivamente isolado de seu respectivo dispositivo elétrico 32a,b nesta situação.
[0024] Em algumas situações, apenas uma porção de um circuito eletrônico 30a,b pode falhar o que impede o respectivo dentre os atuadores 26a,b de ser operado. Por exemplo, um circuito acionador de motor, um circuito acionador de embreagem, etc., pode falhar, sem resultar em um aumento em consumo de corrente pelo respectivo atuador 26a,b.
[0025] Nessas situações, uma tensão maior do que a tensão de operação normal poderia ser transmitida por meio de uma linha respectiva 28a,b da superfície. Isto acionaria um circuito de isolamento 38 que é acionado por uma tensão. Mediante acionamento do circuito de isolamento 38 com a sobretensão, o circuito eletrônico 30a e o atuador 26a desconectariam, similar ao exemplo anterior.
[0026] Em algumas situações, porções de um circuito eletrônico 30a,b pode estar funcionando, mas o respectivo dispositivo 32a,b não pode ser operado. Nessas situações, e outras, um comando poderia ser enviado da superfície para ativar o circuito de isolamento associado 38, desse modo, isolando o circuito eletrônico 30a,b, no total ou em parte.
[0027] O circuito de isolamento 38 pode compreender, em alguns exemplos, um circuito de tipo interruptor para seletivamente conectar e desconectar o circuito acionador 36 e/ou outras porções do circuito eletrônico associado 30a,b a seu respectivo dispositivo elétrico 32a,b. O circuito de isolamento 38 pode ser similar a um transistor(es) normalmente fechado(s), que é aberto quando ativado.
[0028] Agora, referindo-se adicionalmente a FIGURA 4, outro exemplo da seção de atuador 20 é ilustrado de forma representativa. Neste exemplo, cada um dos dispositivos 32a,b inclui múltiplas bobinas 34a,b. Cada circuito eletrônico 30a,b pode ser usado para controlar a entrega de energia elétrica às respectivas bobinas 34a,b em ambos os dispositivos 32a,b.
[0029] No caso de uma falha de qualquer circuito eletrônico 30a,b, um circuito de isolamento 38 não tem de ser ativado, mas energia para o circuito eletrônico falhado 30a,b deveria preferencialmente ser desconectado. Se energia ao circuito falhado 30a,b não é desligada, o respectivo dispositivo 32a,b poderia ter magnetismo residual a partir de corrente no circuito 30a,b que pode impedir que o dispositivo opere adequadamente.
[0030] Isso pode agora ser totalmente apreciado que avanços significativos são providos à técnica pela divulgação acima. Nos exemplos descritos acima, múltiplos atuadores de ferramenta de poço 26a,b podem ser operados de forma redundante, embora um circuito eletrônico 30a,b ou um dispositivo elétrico 32a,b destes falhe.
[0031] Uma ferramenta de poço 12 é provida à técnica pela divulgação acima. Em um exemplo, a ferramenta de poço 12 pode incluir pelo menos primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b, pelo menos primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b que controlam a operação dos respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b, os primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b incluindo pelo menos respectivos primeiros e segundos circuitos de isolamento 38, em que cada um dentre os primeiros e segundos circuitos de isolamento 38 isola um correspondente dentre os primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b de um respectivo dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b em resposta a uma condição predeterminada.
[0032] Cada um dentre os primeiros e segundos circuitos de isolamento 38 podem conectar o correspondente dentre os primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b a um oposto dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b em resposta à condição predeterminada.
[0033] A condição predeterminada pode compreender consumo de corrente pelo respectivo dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b maior do que um limite predeterminado, tensão por todos os respectivos dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b maior do que um limite predeterminado, um sinal predeterminado transmitido a partir de uma localização remota (por exemplo, por meio das linhas 28), e/ou uma falha dos respectivos dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b.
[0034] Os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b podem compreender bobinas de motor. Os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b podem acionar a ferramenta de poço 12 posicionada em um poço subterrâneo.
[0035] Um método para operar uma ferramenta de poço 12 em um poço subterrâneo também é descrito acima. Em um exemplo, o método pode compreender: prover primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b para operação de respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b da ferramenta de poço 12; desconectar o primeiro circuito eletrônico 30a do primeiro dispositivo elétrico 32a no poço; e conectar o segundo circuito eletrônico 30b ao primeiro dispositivo elétrico 32a no poço.
[0036] O método pode incluir isolar o primeiro circuito eletrônico 30a do segundo dispositivo elétrico 32b.
[0037] O método pode incluir operar o segundo dispositivo elétrico 32b com o segundo circuito eletrônico 30b.
[0038] O método pode incluir operar os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b com o segundo circuito eletrônico 30b.
[0039] A etapa de desconexão pode ser executada em resposta a uma condição predeterminada. A condição predeterminada pode compreender uma falha do primeiro circuito eletrônico 30a.
[0040] Cada um dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b pode compreender múltiplas bobinas de motor 34a,b.
[0041] Outro método para operar uma ferramenta de poço 12 em um poço subterrâneo pode compreender: prover primeiros e segundos circuitos eletrônicos 30a,b para operação de respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos 32a,b da ferramenta de poço 12; desconectar o primeiro circuito eletrônico 30a do primeiro dispositivo elétrico 32a no poço; e conectar o primeiro circuito eletrônico 30a ao segundo dispositivo elétrico 32b no poço.
[0042] O método pode incluir, antes da conexão do primeiro circuito eletrônico 30a ao segundo dispositivo elétrico 32b: operar o segundo dispositivo elétrico 32b com o segundo circuito eletrônico 30b e então desconectar o segundo circuito eletrônico 30b do segundo dispositivo elétrico 32b no poço.
[0043] A etapa de conectar o primeiro circuito eletrônico 30a ao segundo dispositivo elétrico 32b pode incluir conectar o primeiro circuito eletrônico 30a a uma primeira dentre múltiplas bobinas de motor 34a,b do segundo dispositivo elétrico 32b. O método também pode incluir operar o segundo dispositivo elétrico 32b com o segundo circuito eletrônico 30b conectado a uma segunda dentre as múltiplas bobinas de motor 34a,b.
[0044] A etapa de desconexão pode ser executada em resposta a uma condição predeterminada. A condição predeterminada pode compreender uma falha do primeiro dispositivo elétrico 32a, consumo de corrente pelo primeiro dispositivo elétrico 32a maior do que um limite predeterminado, tensão por todo o primeiro dispositivo elétrico 32a maior do que um limite predeterminado e/ou um sinal predeterminado transmitido a partir de uma localização remota.
[0045] Embora vários exemplos foram descritos acima, com cada exemplo tendo certas características, deveria ser entendido que não é necessário para uma característica particular de um exemplo a ser usado exclusivamente com esse exemplo. Em vez disso, qualquer uma das características descritas acima e/ou representadas nas figuras podem ser combinadas com qualquer um dos exemplos, além de ou em substituição a quaisquer outras características desses exemplos. As características de um exemplo não são mutuamente exclusivas a características de outros exemplo. Em vez disso, o escopo desta divulgação abrange qualquer combinação de quaisquer das características.
[0046] Embora cada exemplo descrito acima inclua certa combinação de características, deveria ser entendido que não é necessário para todas as características de um exemplo serem usadas. Em vez disso, quaisquer das características descritas acima podem ser usadas, sem qualquer outra característica ou características particulares também sendo usadas.
[0047] Deveria ser entendido que as várias modalidades descritas neste documento podem ser utilizadas em várias orientações, tais como inclinadas, invertidas, horizontais, verticais, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios desta divulgação. As modalidades são descritas meramente como exemplos de aplicações úteis dos princípios da divulgação, que não são limitadas a quaisquer detalhes específicos destas modalidades.
[0048] Na descrição acima dos exemplos representativos, os termos direcionais (tais como "acima", "abaixo", "superior", "inferior", etc.) são usados para conveniência ao se referir às figuras anexas. Entretanto, deveria ser claramente entendido que o escopo desta divulgação não é limitado a quaisquer direções específicas descritas neste documento.
[0049] Os termos "incluindo", "inclui", "compreendendo", "compreende" e termos similares são usados em um sentido não limitante neste relatório descritivo. Por exemplo, se um sistema, método, aparato, dispositivo, etc., for descrito como "incluindo" certa característica ou elemento, o sistema, método, aparato, dispositivo, etc., pode incluir essa característica ou elemento, e também pode incluir outras características ou elementos. Da mesma forma, considera-se que o termo "compreende" signifique "compreende, mas não é limitado a".
[0050] Naturalmente, uma pessoa versada na técnica, mediante uma consideração cuidadosa da descrição acima de modalidades representativas da divulgação, perceberia facilmente que muitas modificações, adições, substituições, exclusões e outras mudanças podem ser feitas às modalidades específicas e tais mudanças são contempladas pelos princípios desta divulgação. Por exemplo, as estruturas divulgadas como sendo formadas de forma separada podem, em outros exemplos, ser integralmente formadas e vice-versa. Por conseguinte, a descrição detalhada citada acima deve ser claramente entendida como sendo fornecida apenas a título de ilustração e exemplo, o espírito e escopo da invenção sendo limitado exclusivamente pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.
Claims (8)
1. Ferramenta de poço (12), compreendendo: pelo menos primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b); e pelo menos primeiros e segundos circuitos eletrônicos (30a,b) configurados para controlar a operação dos respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b), os primeiros e segundos circuitos eletrônicos (30a,b) incluindo pelo menos respectivos primeiros e segundos circuitos de isolamento (38), em que cada um dentre os primeiros e segundos circuitos de isolamento é configurado para isolar um correspondente dentre os primeiros e segundos circuitos eletrônicos (30a,b) de um dos respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b), e cada um dentre os primeiros e segundos circuitos de isolamento é também configurado para conectar o correspondente dentre os primeiros e segundos circuitos eletrônicos (30a,b) a um oposto dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b), caracterizada pelo fato de que a ferramenta de poço (12) é configurada de modo que o isolamento e a conexão ocorram em resposta a uma condição predeterminada que compreende consumo de corrente por um dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) sendo maior do que um limite predeterminado.
2. Ferramenta de poço (12), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) compreendem bobinas de motor (34a,b).
3. Ferramenta de poço (12), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) são configurados para acionar a ferramenta de poço posicionada em um poço subterrâneo.
4. Método para operar uma ferramenta de poço (12) em um poço subterrâneo, o método compreendendo: prover primeiros e segundos circuitos eletrônicos (30a,b) para operação de respectivos primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) da ferramenta de poço (12), e desconectar o primeiro circuito eletrônico (30a) do primeiro dispositivo elétrico (32a) no poço, caracterizado pelo fato de que, em resposta a uma condição predeterminada compreendendo consumo de corrente por um dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) sendo maior do que um limite predeterminado: a desconexão é executada; a conexão do segundo circuito eletrônico (30b) ao primeiro dispositivo elétrico (32a) no poço é executada; e o isolamento do primeiro circuito eletrônico (30a) do segundo dispositivo elétrico (32b) é executado.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, operar o segundo dispositivo elétrico (32b) com o segundo circuito eletrônico (30b).
6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, operar os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) com o segundo circuito eletrônico (30b).
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) compreendem bobinas de motor (34a,b).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada um dentre os primeiros e segundos dispositivos elétricos (32a,b) compreende múltiplas bobinas de motor.
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| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
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