BR112015013673B1 - WELLBOARD ELECTROMAGNETIC TELEMETRY SYSTEM USING ELECTRICALLY INSULATING MATERIAL AND RELATED METHODS - Google Patents
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Abstract
sistema de telemetria eletromagnética de fundo de poço utilizando material isolante eletricamente e métodos relacionados um sistema de telemetria eletromagnética de fundo de poço e método pelos quais o material eletricamente isolante é colocado acima e/ou abaixo de um dispositivo de lançamento de corrente elétrica ou receptor ao longo de uma coluna de poço a fim de estender a faixa do sistema de telemetria, aumentar a taxa de telemetria e/ou reduzir os requisitos de energia de fundo de poço.downhole electromagnetic telemetry system using electrically insulating material and related methods a downhole electromagnetic telemetry system and method by which electrically insulating material is placed above and/or below an electrical current release device or receiver to the length of a downhole string in order to extend the range of the telemetry system, increase the telemetry rate and/or reduce downhole energy requirements.
Description
[1] A presente invenção se refere genericamente a telemetria eletromagnética e, mais especificamente, a um sistema de telemetria de fundo de poço no qual material eletricamente isolante é colocado em torno de uma ou mais porções de uma coluna de poço a fim de estender a faixa dosistema de telemetria, aumentar a taxa de telemetria e/ou reduzir os requisitos de energia em furo abaixo.[1] The present invention relates generally to electromagnetic telemetry, and more specifically to a downhole telemetry system in which electrically insulating material is placed around one or more portions of a downhole in order to extend the telemetry system range, increase telemetry rate and/or reduce downhole power requirements.
[2] Sistemas de telemetria eletromagnética são utilizados em operações de fundo de poço para transmitir e receber sinais eletromagnéticos para uma variedade de finalidades. Um transmissor de telemetria eletromagnética lança um sinal elétrico num tubo de perfuração ou imprimindo uma diferença de potencial através de uma seção do comando de perfuração para o tubo de perfuração ou lançando uma corrente na coluna de perfuração por meio de um toroide que é colocado em torno de uma seção da coluna de perfuração.[2] Electromagnetic telemetry systems are used in downhole operations to transmit and receive electromagnetic signals for a variety of purposes. An electromagnetic telemetry transmitter sends an electrical signal to a drill pipe either by imprinting a potential difference through a section of the drill drive to the drill pipe or by casting a current into the drill string by means of a toroid that is placed around it. of a section of the drill string.
[3] No entanto, quando um transmissor eletromagnético está dentro do revestimento, perdas de sinal podem ser excessivas, pois a corrente no tubo salta para o revestimento, lançando assim parte do sinal para o revestimento, mas também curto-circuitando parte do sinal ao longo do revestimento. Além disso, e especialmentequando existe contato direto entre qualquer parte do tubo e do revestimento, o movimento da coluna de perfuração pode causar contato intermitente e, assim, introduzir um ruído muito significativo no sinal de telemetria. Mais ainda, quando o sinal se desloca para cima ou para baixo do tubo e/ou revestimento, ele é atenuado substancialmente como fugas de corrente para a formação circundando o poço. Como resultado, o sinal recebido na superfície ou no receptor de fundo de poço pode ser atenuado até o ponto onde a relação de sinal para ruído não é suficientemente alta para permitir comunicação confiável, mesmo a uma taxa de dados de alguns bits por segundo.[3] However, when an electromagnetic transmitter is inside the casing, signal losses can be excessive as the current in the tube jumps to the casing, thus throwing part of the signal into the casing, but also short-circuiting part of the signal to the casing. along the coat. Furthermore, and especially when there is direct contact between any part of the pipe and casing, the movement of the drill string can cause intermittent contact and thus introduce very significant noise into the telemetry signal. Furthermore, when the signal travels up or down the pipe and/or casing, it is substantially attenuated as current leaks into the formation surrounding the well. As a result, the signal received at the surface or downhole receiver can be attenuated to the point where the signal-to-noise ratio is not high enough to allow reliable communication, even at a data rate of a few bits per second.
[4] Em vista do anterior, há uma necessidade na técnica para um método de custo razoável pelo qual estender a faixa do sistema de telemetria e/ou evitar curto- circuitos através da lama e para o revestimento ou diretamente para o revestimento.[4] In view of the foregoing, there is a need in the art for a reasonable cost method by which to extend the range of the telemetry system and/or avoid short circuits through the slurry and to the casing or directly to the casing.
[5] FIGS. 1A e 1B ilustram uma sonda de perfuração e um sistema de telemetria eletromagnética 10 de acordo com uma ou mais modalidades exemplares da presente invenção; e[5] FIGS. 1A and 1B illustrate a drilling rig and an
[6] FIGS. 2A, 2B e 2C são gráficos que ilustram os efeitos de melhoria de sinal de adicionar material eletricamente isolante acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente de acordo com uma ou mais modalidades exemplares da presente invenção.[6] FIGS. 2A, 2B and 2C are graphs illustrating the signal enhancement effects of adding electrically insulating material above and/or below the current release device in accordance with one or more exemplary embodiments of the present invention.
[7] Modalidades ilustrativas e metodologias relacionadas da presente invenção são descritas abaixo como elas podem ser empregadas num sistema de telemetria de fundo de poço no qual material eletricamente isolante é colocado em torno de uma ou mais porções da coluna de poço. No interesse da clareza, nem todas as características de uma implementação ou metodologia real estão descritas neste relatório descritivo. Além disso, modalidades "exemplares" aqui descritas se referem a exemplos da presente invenção. Será evidentemente apreciado que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real numerosas decisões específicas de implementação devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tal como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio as quais variarão de uma implementação para outra. Além disso, será apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, apesar disso, seria uma tarefa rotineira para os especialistas na técnica tendo o beneficio desta divulgação. Outros aspectos e vantagens das várias modalidades e metodologias relacionadas da invenção se tornarão aparentes a partir da consideração da seguinte descrição e dos desenhos.[7] Illustrative modalities and related methodologies of the present invention are described below as they may be employed in a downhole telemetry system in which electrically insulating material is placed around one or more portions of the downhole string. In the interest of clarity, not all features of an actual implementation or methodology are described in this descriptive report. Furthermore, "exemplary" embodiments described herein refer to examples of the present invention. It will of course be appreciated that in the development of any such real modality numerous implementation-specific decisions must be made to achieve the developers' specific goals, such as compliance with system-related and business-related constraints which will vary from one implementation to another. Furthermore, it will be appreciated that such development effort can be complex and time-consuming, but nevertheless would be a routine task for those skilled in the art having the benefit of this disclosure. Other aspects and advantages of the various embodiments and related methodologies of the invention will become apparent from a consideration of the following description and drawings.
[8] Como aqui descrito, modalidades exemplares da presente invenção estendem a faixa de um sistema de telemetria eletromagnética quando o sistema está dentro de uma seção revestida ou não revestida de um poço. Para atingir este objetivo, material eletricamente isolante é aplicado à coluna de perfuração imediatamente acima e/ou imediatamente abaixo do dispositivo de lançamento de corrente elétrica (conjunto de sub de folga ou toroide, por exemplo) ou o receptor. Em outras modalidades, o material eletricamente isolante pode também cobrir o dispositivo de lançamento de corrente ou receptor. Por conseguinte, quando o dispositivo de lançamento de corrente lançar o sinal elétrico para o tubo de perfuração, o material eletricamente isolante evita que a corrente salte para o revestimento ou diretamente ou através da lama de perfuração, assim prevenindo ou reduzindo a severidade de curto-circuitos através do revestimento e/ou fuga de corrente elétrica para a formação em situações onde revestimento não está presente em torno do transmissor, desse modo melhorando a faixa e/ou a razão sinal para ruído do sistema de telemetria e/ou reduzindo a energia requerida pelo sistema. Mais ainda, nessas modalidades em que um receptor de fundo de poço é utilizado, o material eletricamente isolante age para reduzir a fuga de corrente da coluna de poço para o revestimento ou a formação durante operações no enlace descendente.[8] As described herein, exemplary embodiments of the present invention extend the range of an electromagnetic telemetry system when the system is within a coated or uncoated section of a well. To achieve this goal, electrically insulating material is applied to the drill string immediately above and/or immediately below the electric current release device (slack sub or toroid assembly, for example) or the receiver. In other embodiments, the electrically insulating material may also cover the current release device or receiver. Therefore, when the current release device launches the electrical signal to the drill pipe, the electrically insulating material prevents the current from jumping into the casing either directly or through the drilling mud, thus preventing or reducing the short-circuit severity. circuits through the coating and/or leakage of electrical current for formation in situations where coating is not present around the transmitter, thereby improving the range and/or signal-to-noise ratio of the telemetry system and/or reducing the energy required by the system. Furthermore, in those embodiments where a downhole receiver is used, the electrically insulating material acts to reduce current leakage from the downhole string to the casing or formation during downlink operations.
[9] Em certas modalidades exemplares, o material eletricamente isolante é uma ou mais folhas de material enroladas em torno de um conjunto de fundo de poço ou do tubo de perfuração usando um forro adesivo. Em outras, por exemplo, material intumescente eletricamente isolante ou uma variedade de revestimentos podem também ser utilizados. Como resultado, a faixa do sistema de telemetria eletromagnética dentro e sem a seção revestida é aumentada aproximadamente pela mesma quantidade de tubo que está eletricamente isolada. Portanto, a taxa de dados do sistema de telemetria eletromagnética também pode ser aumentada sem a necessidade de adicionar repetidores.[9] In certain exemplary embodiments, the electrically insulating material is one or more sheets of material wrapped around a downhole assembly or drill pipe using an adhesive liner. In others, for example, electrically insulating intumescent material or a variety of coatings may also be used. As a result, the range of the electromagnetic telemetry system within and without the coated section is increased by approximately the same amount of tube that is electrically insulated. Therefore, the data rate of the electromagnetic telemetry system can also be increased without the need to add repeaters.
[10] FIGS. 1A e 1B ilustram uma sonda de perfuração 12 e um sistema de telemetria eletromagnética 10 de acordo com uma ou mais modalidades exemplares da presente invenção. Como entendido na técnica, o sistema de telemetria eletromagnética 10 gera e/ou recebe ondas eletromagnéticas de fundo de poço. O sistema de telemetria eletromagnética 10 inclui um conjunto de fundo de poço 14, dispositivo de lançamento de corrente 16 (conjunto de sub de folga, por exemplo) e seção tubular 18 (denominados em combinação como uma coluna de poço, por exemplo), todos se estendendo para baixo pelo revestimento 20 do poço 22. O termo "coluna de poço", como aqui utilizado, pode se referir a uma variedade de colunas de implantação tais como, por exemplo, coluna de perfuração, tubulação espiralada, tubulação de produção, etc. Na modalidade exemplar das FIGS. 1A e 1B, a coluna de poço é uma coluna de perfuração.[10] FIGS. 1A and 1B illustrate a
[11] Além disso, o sistema de telemetria eletromagnética 10 inclui um receptor 24 acoplado eletricamente a uma referência de terra 26 e pode também ter um ou mais repetidores (não mostrados) ao longo do tubular 18, como necessário. Em geral, o sistema de telemetria eletromagnética 10 comunica lançando uma corrente de baixa frequência (entre certa 1 e 30 Hz, por exemplo) ao longo do tubular 18. Sinais associados com a corrente são, então, detectados na superfície pelo receptor 24, onde uma diferença de potencial é medida entre a sonda de perfuração 12 e a terra 26. Nesta modalidade exemplar, o sistema de telemetria eletromagnética 10 pode operar, por exemplo, num modo portador modulado em fase, modo de modulação de posição de pulso ou modo de multiplexação por divisão de frequência ortogonal, ou uma série de outros modos de modulação, como será entendido pelos versados na técnica tendo o beneficio desta divulgação.[11] In addition,
[12] A fim de produzir a corrente transmitida pelo sistema de telemetria eletromagnética 10, o dispositivo de lançamento de corrente elétrica 16 é fornecido adjacente ao um conjunto de fundo de poço 14 (ou pode formar parte de um conjunto de fundo de poço 14). Numa primeira modalidade exemplar, o dispositivo de lançamento de corrente elétrica 16 é fornecido como uma ruptura elétrica entre um conjunto de fundo de poço 14 e o tubular 18, o que efetivamente transforma a coluna de poço em uma grande antena. Na modalidade exemplar da FIG. 1A, um conjunto de sub de folga serve como a ruptura elétrica ou antena. Uma diferença de potencial elétrico é, desse modo, criada entre um conjunto de fundo de poço 14 e o tubular 18, criando, assim, a corrente transmitida. Como entendido na arte, o conjunto de sub de folga é uma união de isolamento elétrico projetada para suportar as altas cargas de torção, flexão, tração e compressão do sistema de telemetria eletromagnética 10. No entanto, em outras modalidades, o dispositivo de lançamento de corrente elétrica 16 pode, em vez disso, ser um conjunto de toroide, como entendido na arte. Estes e outros aspectos do sistema de telemetria eletromagnética 10 serão prontamente entendidos pelos especialistas na arte tendo o beneficio desta divulgação.[12] In order to produce the current transmitted by the
[13] Ainda com referência às FIGS. 1A e 1B, o tubular 18 foi abaixado através do conjunto de preventor 28 para o poço 22 e através do revestimento 20. Como mencionado anteriormente, nesta modalidade exemplar, o tubular 18 é um tubo de perfuração formando parte de uma coluna de perfuração; no entanto, em outras modalidades, o tubular 18 pode ser, por exemplo, tubulação espiralada ou de produção utilizada para alguma outra operação. No entanto, o tubular 18 se estende até o dispositivo de lançamento de corrente 16 o qual está acoplado ao conjunto de fundo de poço 14. Uma broca de perfuração 30 é posicionada na extremidade distal do conjunto de fundo de poço 14. A broca de perfuração 30 pode ser girada por uma variedade de métodos incluindo, por exemplo, tubular 18 ou um motor de lama. Nesta modalidade exemplar, um conjunto de fundo de poço 14 compreende uma CPU (não mostrada) e o sistema de telemetria eletromagnética 32 que inclui eletrônicos necessários para sentir, detectar e transmitir sinais eletromagnéticos via dispositivo de lançamento de corrente 16, além de manipular outras operações do conjunto de fundo de poço 14, como entendido na técnica.[13] Still referring to FIGS. 1A and 1B, tubular 18 has been lowered through
[14] Em certas modalidades exemplares do sistema de telemetria eletromagnética 10, um material eletricamente isolante 34 é aplicado em torno de uma ou mais porções de uma coluna de perfuração (tubular 18 ou o conjunto de fundo de poço 14) acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16. Numa modalidade, o material eletricamente isolante 34 não necessita ser um isolador perfeito; em vez disso, a resistividade do material eletricamente isolante 34 não é menos do que duas ordens de grandeza mais alta do aquela do fluido (lama de perfuração, por exemplo) utilizado durante a operação de fundo de poço. Além disso, em certas modalidades, também não é necessário que o material eletricamente isolante 34 seja sem ruptura ao longo do tubular 18 ou do conjunto de fundo de poço 14. No entanto, o material eletricamente isolante 34 pode ser uma variedade de materiais tal como, por exemplo, um material intumescente, revestimento moldado por injeção, faixas, luvas, estabilizadores, revestimento por pulverização de combustível de alto oxigênio, camadas anodizadas, etc. O material intumescente pode ser, por exemplo, esses materiais como utilizados nos Sistemas Swell Technology™, disponíveis comercialmente pela Cessionária da presente invenção, Halliburton Energy Services Co., de Houston, Texas. Além disso, o material intumescente pode ser selecionado com base no tipo de lama (à base de óleo ou água, por exemplo) de modo que, uma vez que o contato tenha sido feito com a lama de perfuração, o material intumescente intumesce no conjunto de fundo de poço 14 e/ou no tubular 18 e adere ao mesmo.[14] In certain exemplary embodiments of the
[15] Como descrito anteriormente, o material eletricamente isolante 34 é aplicado a uma ou mais porções da coluna de poço (isto é, tubular 18 e o conjunto de fundo de poço 14) acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16. Numa modalidade, o material eletricamente isolante 34 é aplicado imediatamente acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16, como mostrado nas FIGS. 1A e 1B. No entanto, em outras modalidades, o material eletricamente isolante 34 pode também ser colocado ao longo do tubular 18 como desejado. Em certas modalidades exemplares, o material eletricamente isolante 34 pode ser aplicado como uma fita que é enrolada em torno de uma ou mais porções do conjunto de fundo de poço 14 quando ela é manobrada para o poço 22. A fita isolante eletricamente pode ser aderida ao longo da coluna de poço umectando-a com o mesmo fluido (lama de perfuração, por exemplo) que será utilizado para fazê-la intumescer. No entanto, em outras modalidades, um forro adesivo também pode ser utilizado na fita para aderi-la à coluna de poço. Fitas isolantes exemplares podem ser, por exemplo, materiais intumescentes, borracha com forro adesivo, borracha de silicone, Teflon, filmes de poliéster, fitas de poli-imida, folhas de polímero (polietileno, por exemplo). Em certas modalidades, no entanto, o uso de polietileno seria limitado a cerca de 115°C, uma vez que um ponto de fusão típico para um plástico de polietileno está em torno de 120°C. Mais ainda, a fita pode ser de um a vários pés de largura e uma fração de uma polegada de espessura (1/8 de polegada, por exemplo).[15] As previously described, electrically insulating
[16] Numa modalidade alternativa, o material eletricamente isolante 34 pode ser formado numa luva tendo um diâmetro interno um pouco maior do que aquele do diâmetro externo do pino de caixa do conjunto de fundo de poço 14 ou do tubular 18. Num exemplo, a luva isolante eletricamente seria aplicada ao longo da coluna de poço quando ela é manobrada para o poço 22. A luva isolante eletricamente pode ser mantida no lugar durante a implantação de uma variedade de maneiras tal como, por exemplo, aplicando grampos ou fita para segurar a luva eletricamente isolante no lugar até que o material intumescente começar a intumescer. Em alternativa, a luva eletricamente isolante pode ser apertada o suficiente em torno da porção da coluna de poço para segurar ela mesma no lugar até o intumescimento começar. Além disso, porções da luva eletricamente isolante podem ser umedecidas com lama de perfuração, assim fazendo com que a porção da luva intumesça e adira à coluna de poço. No entanto, após a implantação, quando a luva isolante eletricamente entra em contato com o fluido de perfuração, o material intumescente é, então, ativado para intumescer contra a superfície do conjunto de fundo de poço 14 ou o tubular 18, assim aderindo assim a ela. O material intumescente pode ser selecionado, por exemplo, com base no tipo de lama de perfuração utilizada, como será entendido pelos especialistas na arte tendo o benefício desta divulgação.[16] In an alternative embodiment, the electrically insulating
[17] Além disso, ainda com referência às FIGS. 1A e 1B, o material eletricamente isolante 34 pode também ser aplicado a uma ou mais seções do tubular 18 utilizando qualquer um dos métodos aqui descritos. Tal modalidade minimizará a perda de corrente durante a transmissão ao longo do tubular 18. Em sistemas de telemetria da técnica anterior, a corrente se deslocando pela coluna de poço e pelo revestimento tende a migrar para fora da coluna de poço/revestimento e ir em torno da terra, assim resultando em perda de sinal. No entanto, pelo uso desta modalidade alternativa da presente invenção pela qual uma ou mais porções do tubular 18 são isoladas acima do dispositivo de lançamento de corrente 16, a quantidade de corrente indo para a terra ao longo do tubular 18 é, então, reduzida, o que aumenta a quantidade de corrente se deslocando pela coluna de poço e atingindo a superfície, assim resultando em um sinal de maior amplitude. Em certas modalidades, o material eletricamente isolante 34 pode ser utilizado ao longo do conjunto de fundo de poço 14 somente, de tubular 18 somente, ou em combinação ao longo tanto do conjunto de fundo de poço 14 quando do tubular 18.[17] In addition, still referring to FIGS. 1A and 1B, electrically insulating
[18] Adicionalmente, em ainda outra modalidade alternativa, um fluido eletricamente resistivo pode ser bombeado para o poço 22 para ajudar a isolar eletricamente o sistema de telemetria eletromagnética do revestimento 22. Tal fluido pode ser lama de perfuração ou aditivos de fluido adicionados ao fluido. Em outra modalidade, o fluido eletricamente resistivo pode ser utilizado sem material eletricamente isolante 34, como será entendido pelos especialistas na arte tendo o beneficio desta divulgação.[18] Additionally, in yet another alternative embodiment, an electrically resistive fluid may be pumped into well 22 to help electrically isolate the electromagnetic telemetry system from casing 22. Such fluid may be drilling mud or fluid additives added to the fluid . In another embodiment, the electrically resistive fluid can be used without electrically insulating
[19] Embora não mostrado nas FIGS. 1A e 1B, modalidades exemplares da presente invenção também podem ser utilizadas em sistemas de telemetria de enlace descendente os quais só podem utilizar um receptor de fundo de poço. Como entendido na técnica, o sistema de telemetria eletromagnética 10 pode compreender um receptor no lugar de dispositivo de lançamento de corrente 16 o qual é usado para receber sinais transmitidos da superfície via tubular 18. Tal modalidade pode ou não pode incluir transmissor de telemetria eletromagnética 32. Em tais modalidades, o receptor pode ser, por exemplo, um conjunto de sub de folga ou toroide, como anteriormente descrito. No entanto, ao contrário das modalidades anteriores aqui descritas, o receptor em vez disso receberá e descodificará o sinal a fim de executar alguma operação dentro do fundo do conjunto de fundo de poço 14. Em tais modalidades, a colocação do material eletricamente isolante 34 em torno de uma ou mais porções do tubular 18 reduzirá e/ou eliminará fuga de corrente do tubular 18 para o revestimento 20 ou a formação de furo aberto, como será entendido por aqueles versados na técnica tendo o beneficio desta divulgação.[19] Although not shown in FIGS. 1A and 1B, exemplary embodiments of the present invention may also be used in downlink telemetry systems which can only utilize a downhole receiver. As understood in the art,
[20] Agora com referência aos gráficos das FIGS. 2A a 2C, os efeitos de melhoria de sinal de adicionar o material eletricamente isolante 34 acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16 serão agora descritos. Os gráficos plotam a corrente no tubular 18 e no revestimento 20 ao longo de várias profundidades do poço 22, em que vários comprimentos de material eletricamente isolante 34 foram aplicados. FIG. 2A é um gráfico da corrente no tubular 18 e no revestimento 20 em um poço de 2.800 pés com 2.500 pés de tubo de perfuração, 2.500 pés de revestimento, um conjunto de sub de folga de 1 polegada a uma profundidade de 1.400 pés e usando lama de 0,25 ohm metro. Como pode ser visto, a corrente drena muito rapidamente do tubo para o revestimento 20, de tal forma que uma porção significativa da corrente não está mais disponível como um sinal, mas em vez disso foi efetivamente curto-circuitada pelo revestimento 20.[20] Now with reference to the graphics of FIGS. 2A to 2C, the signal improvement effects of adding the electrically insulating
[21] FIG. 2B é um gráfico da corrente no tubular 18 e no revestimento 20 do mesmo poço que na FIG. 2A, mas com 400 pés de material eletricamente isolante 34 ao longo do conjunto de fundo de poço 14 abaixo do conjunto de sub de folga de 1 polegada. A resistividade da lama é de novo de 0,25 ohm metro. Como ilustrado, a corrente ainda drena rapidamente para o revestimento 20, tão logo não haja nenhum material eletricamente isolante 34, mas o nível de sinal global é significativamente melhorado. FIG. 2C é ainda outro gráfico da corrente ao longo do poço, mas com 400 pés de isolamento acima e 400 pés de isolamento abaixo de um conjunto de sub de folga de 1 polegada. A resistividade da lama é de novo de 0,25 ohm metro. Como antes, a corrente rapidamente drena para o revestimento 20 onde o material eletricamente isolante 34 termina, mas o nível de sinal global é novamente melhorado. A Tabela 1 a seguir é um sumário destes e de outros níveis de sinal que podem ser observados na superfície.Voltagem V dB R lama Isolamentomv c para inf dBm Ohm m Polegadas / pés0,21972 73,1624 0,25 1"0,33617 69,4688 0,25 100 pés abaixo da folga0,61561 64,2139 0,25 400 pés abaixo da folga1,3439 57,433 0,25 800 pés centrado na folga0,33688 69,4505 2,5 1"0,43331 67,2641 2,5 100 pés abaixo da folga0,71538 62,9092 2,5 400 pés abaixo da folga1,4828 56,5782 2,5 800 pés centrado na folgaTabela I.
[22] Como mostrado, o nível de sinal em milivolts aparece na primeira coluna, o nível do sinal expresso em decibel milivolts aparece na segunda coluna, aresistividade da lama aparece na terceira coluna e um sumário do isolamento aparece na quarta coluna. Embora os exemplos anteriores tratem de modalidades que utilizam transmissores, os mesmos tipos de ganhos na razão sinal para ruído estarão presentes em modalidades que utilizam receptores de fundo de poço, como será entendido pelos especialistas na arte tendo o beneficio desta divulgação.[22] As shown, the signal level in millivolts appears in the first column, the signal level expressed in decibel millivolts appears in the second column, mud resistivity appears in the third column, and an insulation summary appears in the fourth column. While the above examples deal with embodiments using transmitters, the same types of signal-to-noise ratio gains will be present in embodiments using downhole receivers, as will be appreciated by those skilled in the art having the benefit of this disclosure.
[23] Em vista do anterior, o material eletricamente isolante 34 pode ser aplicado à coluna de poço de uma variedade de maneiras. Por exemplo, o material eletricamente isolante 34 pode ser aplicado a uma ou mais porções da coluna de poço quando a coluna de poço está sendo composta. Em alternativa, uma ou mais porções da coluna de poço podem ser isoladas antes de a coluna de poço ser composta. Além disso, modalidades exemplares da presente invenção podem ser utilizadas em poços abertos e revestidos. Nas seções revestidas do poço, o material de isolamento elétrico 34 reduz ou impede curto-circuitos do dispositivo de lançamento de corrente 16 para o revestimento 20. Em seções abertas do poço, o material de isolamento elétrico 34 reduz ou impede a fuga de corrente da coluna de poço para a formação. Por conseguinte, a faixa de telemetria furo acima ou furo abaixo do sistema de telemetria eletromagnética 10 é aumentada por uma distância aproximadamente igual ao comprimento de isolamento aplicado e os requisitos de energia de fundo de poço são reduzidos. Portanto, a telemetria eletromagnética é fornecida de forma eficiente durante a perfuração (ou realizando outras operações) com o transmissor de telemetria dentro e fora do revestimento.[23] In view of the above, the electrically insulating
[24] Além disso, nessas modalidades da presente invenção utilizadas dentro de poços revestidos, a porção da coluna de poço abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16 (ou do receptor) pode ser isolada. No entanto, nessas modalidades utilizadas ao longo de porções de poços que são abertos para a formação, porções da coluna de poço acima do dispositivo de lançamento de corrente 16 (ou do receptor) podem ser isoladas. Na última modalidade, o comprimento de uma ou mais porções eletricamente condutivas da formação ao longo do poço aberto pode ser determinado e o comprimento do material eletricamente isolante 34 é determinado com base no comprimento da formação condutiva. Como entendido na arte, a localização das formações eletricamente condutivas pode ser determinada com base em, por exemplo, perfilagens de resistividade de outros poços perto do poço em construção, como será entendido pelos especialistas na arte tendo o beneficio desta divulgação.Com base nos dados perfilados, bem como na trajetória de poço planejada e até onde a broca estará além da formaçãocondutiva em um dado momento (nessas modalidades utilizadas numa coluna de perfuração), esses mesmos especialistas na arte podem prontamente determinar o comprimento de material eletricamente condutivo necessário ser aplicado acima do dispositivo de lançamento de corrente 16 (ou do receptor). Por exemplo, se o poço for um poço vertical e a passagem de broca for planejada se estender até uma profundidade de 12.000 pés, o transmissor eletromagnético está 200 pés acima da broca de perfuração e uma formação muito condutiva se estende de 10.000 a 11.000 pés, então, 1.800 pés de material eletricamente isolante 34 podem ser posicionados acima do dispositivo de lançamento de corrente 16, de modo que uma vez que o dispositivo de lançamento de corrente 16passou do fundo da formação condutiva (isto é, uma vez queele estava além de uma profundidade de 11.000 pés), haveriasempre material eletricamente isolante 34 entre o tubular18 e a formação. No entanto, em qualquer modalidade, uma ou mais porções da coluna de poço acima e/ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente 16 ou do receptor (não mostrado) podem também ser isoladas.[24] Furthermore, in those embodiments of the present invention used within lined wells, the portion of the well string below the current release device 16 (or the receiver) can be isolated. However, in those embodiments used along portions of wells that are open for formation, portions of the well string above the current release device 16 (or the receiver) can be isolated. In the latter embodiment, the length of one or more electrically conductive portions of the formation along the open pit can be determined and the length of the electrically insulating
[25] Uma metodologia exemplar da presente invenção proporciona um método para utilizar um sistema de telemetria eletromagnética num poço furo abaixo, o método compreendendo proporcionar uma coluna de poço compreendendo um ou mais tubulares fixados a um conjunto de fundo de poço, um conjunto de fundo de poço compreendendo pelo menos um de um dispositivo de lançamento corrente elétrica ou um receptor; aplicar material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções da coluna de poço; implantar um conjunto de fundo de poço no poço; realizar uma operação de telemetria eletromagnética usando um conjunto de fundo de poço; e utilizar o material eletricamente isolante para reduzir pelo menos um de curto-circuitos do dispositivo de lançamento de corrente para o revestimento ou fuga de corrente da coluna de poço para o revestimento ou a formação ao longo do poço. A operação de telemetria eletromagnética realizada pode ser, por exemplo, transmissão e/ou recepção de sinais eletromagnéticos ao longo do sistema. Outro método ainda compreende aplicar o material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções da coluna de poço imediatamente acima ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente ou do receptor. Em outro método, a aplicação do material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções da coluna de poço compreende enrolar as uma ou mais porções da coluna de poço com uma ou mais folhas de material eletricamente isolante.[25] An exemplary methodology of the present invention provides a method for using an electromagnetic telemetry system in a downhole well, the method comprising providing a downhole string comprising one or more tubulars attached to a downhole assembly, a downhole assembly a well comprising at least one of an electric current launching device or a receiver; apply electrically insulating material around one or more portions of the wellhead; deploy a downhole assembly in the well; perform an electromagnetic telemetry operation using a downhole assembly; and using the electrically insulating material to reduce at least one of the short circuits from the current release device to the casing or current leakage from the well string to the casing or formation along the well. The electromagnetic telemetry operation performed can be, for example, transmission and/or reception of electromagnetic signals throughout the system. Yet another method comprises applying the electrically insulating material around one or more portions of the wellhead immediately above or below the current release device or receiver. In another method, applying electrically insulating material around one or more portions of the well string comprises wrapping the one or more portions of the well string with one or more sheets of electrically insulating material.
[26] Em ainda outro, a aplicação do material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções da coluna de poço compreende posicionar uma luva de isolamento em torno das uma ou mais porções da coluna de poço, a luva de isolamento sendo compreendida de material intumescente eletricamente isolante. Em outro, a aplicação do material eletricamente isolante em torno das uma ou mais porções da coluna de poço compreende aplicar pelo menos um de: um material intumescente eletricamente isolante; um revestimento moldado por injeção eletricamente isolante; um revestimento de pulverização eletricamente isolante; ou uma camada anodizada eletricamente isolante. Em ainda um outro, a aplicação do material eletricamente isolante em torno das uma ou mais porções da coluna de poço compreende: determinar um comprimento de uma porção eletricamente condutiva da formação ao longo do poço; e aplicar o material eletricamente isolante com base no comprimento determinado.[26] In yet another, the application of electrically insulating material around one or more portions of the well string comprises positioning an insulating sleeve around the one or more portions of the well string, the insulating sleeve being comprised of material intumescent electrically insulating. In another, applying the electrically insulating material around the one or more portions of the wellhead comprises applying at least one of: an electrically insulating intumescent material; an electrically insulating injection molded coating; an electrically insulating spray coating; or an electrically insulating anodized layer. In still another, applying electrically insulating material around the one or more portions of the wellhead comprises: determining a length of an electrically conductive portion of the formation along the well; and apply the electrically insulating material based on the determined length.
[27] Uma modalidade exemplar da presente invenção proporciona um sistema de telemetria eletromagnética para uso num poço furo abaixo, o sistema compreendendo uma coluna de poço compreendendo um ou mais tubulares fixados a um conjunto de fundo de poço, um conjunto de fundo de poço compreendendo pelo menos um de um dispositivo de lançamento de corrente elétrica ou um receptor; e material eletricamente isolante posicionado em torno de uma ou mais porções da coluna de poço para reduzir pelo menos um de curto-circuitos do dispositivo de lançamento de corrente para o revestimento; ou fuga de corrente da coluna de poço para o revestimento ou a formação ao longo do poço. Em outra modalidade, o material eletricamente isolante é posicionado imediatamente acima ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente ou do receptor. Em ainda uma outra, o dispositivo de lançamento de corrente elétrica é um sub conjunto de folga ou toroide. Em outra, o receptor é um conjunto de sub de fola ou um toroide. Em outra, o material eletricamente isolante é uma ou mais folhas de material eletricamente isolante. Em ainda uma outra, o material eletricamente isolante é uma luva isolante. Em outra, o material eletricamente isolante é pelo menos um de: um material intumescente eletricamente isolante; um revestimento moldado por injeção eletricamente isolante; um revestimento de pulverização eletricamente isolante; ou uma camada anodizada eletricamente isolante.[27] An exemplary embodiment of the present invention provides an electromagnetic telemetry system for use in a downhole well, the system comprising a downhole string comprising one or more tubulars attached to a downhole assembly, a downhole assembly comprising at least one of an electric current release device or a receiver; and electrically insulating material positioned around one or more portions of the well string to reduce at least one of the short circuits from the current release device to the casing; or current leakage from the well string to the casing or formation along the well. In another embodiment, the electrically insulating material is positioned immediately above or below the current release device or receiver. In yet another, the electric current release device is a slack subassembly or toroid. In another, the receiver is a set of fola subs or a toroid. In another, the electrically insulating material is one or more sheets of electrically insulating material. In yet another, the electrically insulating material is an insulating sleeve. In another, the electrically insulating material is at least one of: an electrically insulating intumescent material; an electrically insulating injection molded coating; an electrically insulating spray coating; or an electrically insulating anodized layer.
[28] Ainda outra metodologia exemplar da presente invenção proporciona um método para utilizar um sistema de telemetria eletromagnética num poço furo abaixo, o método compreendendo: aplicar material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções de uma coluna de poço compreendendo pelo menos um de um dispositivo de lançamento de corrente elétrica ou um receptor; implantar a coluna de poço no poço; e utilizar o material eletricamente isolante para reduzir pelo menos um de curto-circuitos do dispositivo de lançamento de corrente para o revestimento ou fuga de corrente da coluna de poço para a formação de revestimento ao longo do poço. Outro método ainda compreende aplicar o material eletricamente isolante em torno de uma ou mais porções da coluna de poço imediatamente acima ou abaixo do dispositivo de lançamento de corrente ou do receptor. Em outro, a aplicação do material eletricamente isolante em torno das uma ou mais porções da coluna de poço compreende aplicar pelo menos um de um material intumescente eletricamente isolante; um revestimento moldado por injeção eletricamente isolante; um revestimento de pulverização eletricamente isolante; ou uma camada anodizada eletricamente isolante. Em ainda um outro, a aplicação do material eletricamente isolante em torno das uma ou mais porções da coluna de poço compreende determinar um comprimento de uma porção eletricamente condutiva da formação ao longo do poço; e aplicar o material eletricamente isolante com base no comprimento determinado.[28] Yet another exemplary methodology of the present invention provides a method for using an electromagnetic telemetry system in a downhole well, the method comprising: applying electrically insulating material around one or more portions of a well column comprising at least one of an electric current release device or a receiver; deploy the well column in the well; and using the electrically insulating material to reduce at least one of the short circuits from the current release device to the casing or current leakage from the well string to the formation of casing along the well. Yet another method comprises applying the electrically insulating material around one or more portions of the wellhead immediately above or below the current release device or receiver. In another, applying the electrically insulating material around the one or more portions of the wellhead comprises applying at least one of an electrically insulating intumescent material; an electrically insulating injection molded coating; an electrically insulating spray coating; or an electrically insulating anodized layer. In still another, applying electrically insulating material around the one or more portions of the wellhead comprises determining a length of an electrically conductive portion of the formation along the well; and apply the electrically insulating material based on the determined length.
[29] A descrição anterior pode repetir numerais e/ou letras de referência nos diversos exemplos. Esta repetição tem a finalidade de simplicidade e clareza e não constitui, em si, ditar uma relação entre as várias modalidades e/ou configurações discutidas. Além disso, termos espacialmente relativos, tal como "por baixo", "abaixo", "inferior", "acima", "superior" e semelhantes, podem ser utilizados aqui para facilidade de descrição para descrever a relação de um elemento ou característica com outro(s) elemento(s) ou característica(s), como ilustrado nas figuras. Ostermos relativos espacialmente se destinam a abranger diferentes orientações do aparelho em uso ou operação alémda orientação representada nas figuras. Por exemplo, se oaparelho nas figuras for virado, os elementos descritos como sendo "abaixo" ou "por baixo" outros elementos ou características seriam, então, orientados "acima" dos outros elementos ou características. Assim, o termoexemplar "abaixo" pode abranger tanto uma orientação de cima quanto debaixo. O aparelho, de outro modo, pode ser orientado (girado 90 graus ou em outras orientações) e os descritores relativos espacialmente aqui utilizados podem também ser interpretados em conformidade.[29] The above description may repeat numerals and/or reference letters in the various examples. This repetition is intended for simplicity and clarity and does not, in itself, dictate a relationship between the various modalities and/or configurations discussed. In addition, spatially relative terms such as "below", "below", "lower", "above", "upper" and the like may be used here for ease of description to describe the relationship of an element or feature with other element(s) or feature(s), as illustrated in the figures. Spatial relative terms are intended to cover different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation represented in the figures. For example, if the apparatus in the figures were to be turned over, the elements described as being "below" or "under" other elements or features would then be oriented "above" the other elements or features. Thus, the exemplary term "below" can encompass both an orientation from above and below. The apparatus, otherwise, may be oriented (rotated 90 degrees or in other orientations) and spatially relative descriptors used herein may also be interpreted accordingly.
[30] Embora diversas modalidades e metodologias tenham sido mostradas e descritas, a invenção não está limitada a tais modalidades e metodologias e será entendida como incluindo todas as modificações e variações como seriam aparentes para um perito na arte tendo o benefício desta divulgação. Por exemplo, um ou mais repetidores também podem fazer parte dos sistemas de telemetria aqui descritos e, em tais casos, os mesmos princípios inventivos seriam aplicáveis, como será entendido por aquelas mesmas pessoas versadas na técnica. Portanto, deve ser entendido que a invenção não se destina a ser limitada às formas particulares divulgadas. Pelo contrário, a intenção écobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas caindo dentro do espírito e escopo da invenção como definidos pelas reivindicações anexas.[30] Although several modalities and methodologies have been shown and described, the invention is not limited to such modalities and methodologies and will be understood to include all modifications and variations as would be apparent to one skilled in the art having the benefit of this disclosure. For example, one or more repeaters may also form part of the telemetry systems described herein and, in such cases, the same inventive principles would apply, as will be understood by those same persons skilled in the art. Therefore, it is to be understood that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed. Rather, it is intended to cover all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
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