BR112015013968B1

BR112015013968B1 - Quadro de eletrônica e método de acoplamento de componentes de fundo de poço

Info

Publication number: BR112015013968B1
Application number: BR112015013968-0A
Authority: BR
Inventors: Detlev Benedict; Volker Peters; Rene Schulz; Robert Buda; Stephan Mueller; Ingo Roders; Henning Rahn
Original assignee: Baker Hughes Ventures & Growth Llc
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2021-08-31
Also published as: NO347104B1; NO20150700A1; US9810806B2; US20140176334A1; WO2014099658A1; BR112015013968A2

Abstract

quadro de eletrônica e método de acoplamento de componentes de fundo de poço a presente invenção refere-se a um quadro de eletrônica (40) para uso em um mecanismo de acoplamento de componente de fundo de poço, que inclui: um primeiro elemento de quadro (62) que inclui pelo menos uma estrutura de retenção (66) configurada para retenção de um componente eletrônico (64); e um segundo elemento de quadro (70) configurado para ser disposto no primeiro elemento de quadro (62), o segundo elemento de quadro (70) permanentemente unido ao primeiro elemento de quadro (62), para isolamento do componente eletrônico (64) de fluidos de fundo de poço e formar o quadro de eletrônica (40), o quadro de eletrônica (40) configurado para ser disposto em uma montagem de acoplamento de um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço e restrito axialmente pela montagem de acoplamento.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido U.S. N°13/724416, depositado em 21 de dezembro de 2012, o qual é incorporado aqui como referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[0002] Durante operações de perfuração e completaçãosubterrâneas, vários sinais de potência e/ou de comunicação podem ser transmitidos através de segmentos de tubo ou outros componentes de fundo de poço, por exemplo, através de uma configuração de “tubo com fio”. Essas configurações incluem condutores elétricos, óticos ou outros se estendendo ao longo do comprimento dos segmentos de tubo selecionados. Os condutores são operacionalmente conectados entre segmentos de tubo por uma variedade de configurações de acoplamento.

[0003] Uma configuração de acoplamento como essa inclui umaconfiguração macho-fêmea roscada frequentemente referida como uma conexão de caixa e pino. A conexão de caixa e pino inclui um membro macho, isto é, um “pino” que inclui uma porção roscada exterior, e um membro fêmea, isto é, uma “caixa”, que inclui uma porção roscada interior e é configurada para receber o pino em uma conexão roscada.

[0004] As repetidoras de sinal têm sido usadas para melhoria datransmissão de potência e comunicações entre componentes por uma linha de telemetria ou sistema. Essas repetidoras são providas para redução de perda de sinal durante a transmissão de dados a partir de componentes de fundo de poço até a superfície.

SUMÁRIO

[0005] Um quadro de eletrônica para uso em um mecanismo deacoplamento de componente de fundo de poço inclui: um primeiro elemento de quadro incluindo pelo menos uma estrutura de retenção configurada para reter um componente eletrônico; e um segundo elemento de quadro configurado para ser disposto no primeiro elemento de quadro, o segundo elemento de quadro permanentemente unidos ao primeiro elemento de quadro para isolamento do componente eletrônico de fluidos de fundo de poço e formar o quadro de eletrônica, o quadro de eletrônica configurado para ser disposto em um conjunto de acoplamento de um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço e restrito axialmente pelo conjunto de acoplamento.

[0006] Um método de acoplamento de componentes de fundo depoço inclui: a disposição de um componente eletrônico em pelo menos uma estrutura de retenção de um primeiro elemento de quadro de um quadro de eletrônica, o componente eletrônico configurado para facilitar a transmissão de sinais entre um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço; a junção permanentemente de um segundo elemento de quadro ao primeiro elemento de quadro para formar um quadro de eletrônica e isolar o componente eletrônico de fluidos fundo de poço; a disposição do quadro de eletrônica em um conjunto de acoplamento de um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço; e o acoplamento do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço e a restrição axialmente do quadro de eletrônica pelo conjunto de acoplamento, em que o acoplamento inclui a conexão de forma comunicativa do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço através do quadro de eletrônica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] As descrições a seguir não devem ser consideradaslimitantes de forma alguma. Com referência aos desenhos associados, elementos iguais são numerados de forma similar:

[0008] a figura 1 descreve uma modalidade de um segmento deconduto de um sistema de fundo de poço;

[0009] a figura 2 descreve uma modalidade de um quadro deeletrônica alojando vários componentes eletrônicos;

[0010] as figuras 3A a 3D (coletivamente referidas como a figura3) descrevem um quadro de eletrônica de exemplo disposto em um conjunto de acoplamento de um primeiro e um segundo componente de fundo de poço;

[0011] as figuras 4A a 4C (coletivamente referidas como a figura4) descrevem modalidades de um quadro de eletrônica para acoplamento eletrônico de componentes de fundo de poço;

[0012] as figuras 5A a 5C (coletivamente referidas como a figura5) descrevem uma modalidade de um quadro de eletrônica para acoplamento eletrônico de componentes de fundo de poço;

[0013] as figuras 6A a 6C (coletivamente referidas como a figura6) descrevem uma modalidade de um quadro de eletrônica para acoplamento eletrônico de componentes de fundo de poço;

[0014] as figuras 7A e 7B (coletivamente referidas como a figura7) descrevem uma modalidade de um quadro de eletrônica para acoplamento eletrônico de componentes de fundo de poço;

[0015] a figura 8 descreve uma modalidade de um quadro deeletrônica para acoplamento eletrônico de componentes de fundo de poço; e

[0016] a figura 9 descreve um fluxograma provendo um métodode exemplo de fabricação de um quadro de eletrônica, acoplamento de segmentos de um conduto de furo de poço e/ou execução de uma operação fundo de poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0017] É provido um alojamento ou quadro de eletrônica para usocom componentes de fundo de poço, tais como ferramentas de fundo de poço, tubos de perfuração e subconjuntos. O quadro é provido para alojamento de componentes eletrônicos, tais como eletrônica de repetidora e suprimentos de potência em um quadro selado quanto à pressão e mecanicamente robusto que podem ser montados em, perto ou dentro de uma configuração de acoplamento (por exemplo, a porção de pino e/ou caixa de um conector de pino e caixa). Em uma modalidade, o quadro inclui um primeiro elemento de quadro que inclui estruturas de retenção para componentes eletrônicos, e um segundo elemento de quadro que é soldado ou de outra forma unido permanentemente ao primeiro elemento de quadro para isolamento dos componentes eletrônicos de fluido fundo de poço ou outras condições.

[0018] Com referência à figura 1, uma modalidade de exemplo deuma porção de um sistema de perfuração, perfilagem, completação e/ou produção de poço 10 inclui um conduto ou uma coluna 12, tal como uma coluna de perfuração ou uma coluna de produção, que é configurado para ser disposto em um furo de poço para execução de operações, tais como a perfuração do furo de poço, a feitura de medições de propriedades do furo de poço e/ou da formação circundante fundo de poço, e facilitação da produção de hidrocarboneto.

[0019] A coluna 12 inclui pelo menos um componente de coluna,tal como um segmento de tubo 14, que tem uma primeira extremidade 16 e uma segunda extremidade 18. Um furo interno ou outro conduto 20 se estende ao longo do comprimento de cada segmento 14 para permitir que a lama de perfuração ou outros fluidos fluam através dali. Um conduto de comunicação 22 está localizado no segmento 14 para a provisão de proteção para condutores elétricos, óticos ou outros a serem dispostos ao longo do segmento 14. Embora o componente de coluna seja descrito como um segmento de tubo, isto não é limitado assim. O componente de coluna pode ser qualquer tipo de componente de fundo de poço ou portador que inclua um mecanismo de acoplamento para acoplamento do componente de fundo de poço a um outro componente.

[0020] O termo “portador”, conforme usado aqui, significaqualquer dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, mídia e/ou membro que pode ser usado para o transporte, o alojamento, o suporte ou para facilitar de outra forma o uso de um outro dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, mídia e/ou membro. Os portadores não limitantes de exemplo incluem cabos elétricos ou ferramentas de perfilagem durante a perfuração, tubo com fio, colunas de perfuração de tipo de tubo unido e qualquer combinação ou porção dos mesmos. Outros exemplos de portador incluem tubos de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas com cabo liso, lançamentos em queda, subs de fundo de poço e BHAs.

[0021] O segmento 14 inclui um conjunto de acoplamento quetem pelo menos um dentre um primeiro acoplamento 24 e um segundo acoplamento 26. O primeiro acoplamento 24 inclui uma porção de acoplamento macho 28 tendo uma seção roscada exterior, e é referido aqui como um “pino” 24. O segundo acoplamento 26 inclui uma porção de acoplamento fêmea 30 tendo uma seção roscada interior, e é referido aqui como uma “caixa” 26.

[0022] O pino 24 e a caixa 26 são configurados de modo que opino 24 possa ser disposto na caixa 26 para afetar uma conexão fixa entre eles para conexão do segmento 14 com um segmento adjacente 14 ou outro componente de fundo de poço. Em uma modalidade, o exterior da porção de acoplamento macho 28 e o interior da porção de acoplamento fêmea 30 são afunilados ao longo do comprimento do segmento 14 para facilitar o acoplamento. Embora o pino 24 e a caixa 26 possam ser configurados para serem acoplados usando-se qualquer mecanismo adequado, tais como cavilhas ou parafusos ou um ajuste com interferência.

[0023] A figura 2 ilustra uma modalidade de um quadro deeletrônica selado quanto à pressão e mecanicamente robusto 40 configurado para ser disposto em um conjunto de acoplamento entre componentes de fundo de poço, por exemplo, em um espaço formado no pino 24 e/ou na caixa 26. Em uma modalidade, o quadro de eletrônica inclui uma eletrônica configurada para facilitar uma telemetria de tubo com fio ou outras comunicações. O quadro é mecanicamente distinto e separado do conjunto de acoplamento e dos componentes de fundo de poço, e é configurado para ser preso pelo menos axialmente com base em uma encapsulação do quadro pelo conjunto de acoplamento e/ou pelos componentes de fundo de poço. Assim, o quadro não precisa ser diretamente selado ou aderido à conexão / aos componentes, mas, ao invés disso, pode se basear no encaixe de vedação já existente entre os componentes (por exemplo, a conexão de caixa e pino).

[0024] Conforme mostrado na figura 2, o quadro 40 é configuradopara suportar a eletrônica para tubos de perfuração, ferramentas de fundo de poço e outros componentes de fundo de poço. Os eletrônicos de exemplo incluem a eletrônica de repetidora de um sistema de transmissão de sinal, configurada para a transmissão de potência e/ou comunicações entre componentes de fundo de poço. Por exemplo, o quadro 40 inclui recessos, câmaras ou outras estruturas de retenção para alojamento de componentes de repetidora (por exemplo, eletrônica e componentes de vedação) para a transmissão de sinais entre componentes. Esses componentes de repetidora de exemplo incluem baterias 42, eletrônica de controle 44, tais como módulos de chip múltiplo (MCMs), e elementos de acoplamento de sinal 46, tais como anéis de acoplador, antenas, contatos elétricos e elementos de acoplamento indutivos. O elemento de acoplamento pode ser de qualquer tipo adequando, tais como uma bobina indutiva, contatos elétricos diretos e um anel de conexão ótica. Outros componentes de exemplo incluem componentes de transmissão, tais como os conectores 48, as interfaces 50 e vários componentes de vedação 52, tais como selos de vidro e selos de antena.

[0025] A figura 3 ilustra uma modalidade do quadro de eletrônica40 em vários estágios de montagem com o conjunto de acoplamento. Conforme mostrado na figura 3, em algumas modalidades, o quadro 40 é separado e removível do mecanismo de acoplamento e é conformado ou configurado de outra forma para se assentar em uma porção do mecanismo de acoplamento e mantido axialmente no lugar pelo mecanismo de acoplamento, sem requerer qualquer conexão adicional ou recursos de fixação. A figura 3A mostra o quadro 40 antes da montagem. A figura 2B mostra o quadro 40 disposto ou montado em um reforço de borda de caixa alongado 54. O reforço de borda 54 tipicamente inclui uma redução de diâmetro interno atrás da porção roscada da caixa 26, e geralmente é provido para redução de concentrações de tensões durante um carregamento estático e dinâmico.

[0026] O quadro 40 não é aderido a ou fixado de forma rotativano reforço de borda 54, embora o quadro 40 possa ser aderido ou fixado, se desejado. As figuras 3C e 3D mostram o quadro 40 em um acoplamento plenamente montado entre os componentes de fundo de poço (por exemplo, os segmentos de tubo 14). O quadro 40 (ou pelo menos o diâmetro externo ou a superfície do quadro 40) está inteiramente encapsulado na coluna 12 e é mantido axialmente no lugar, por exemplo, pela face de pino 56 e por um rebordo 58 formado pela transição entre o reforço de borda 54 e o furo interno principal 20 do segmento de coluna 14. O quadro 40 assim é axialmente preso unicamente devido à conexão roscada e é encapsulado na conexão e nas ferramentas.

[0027] O quadro 40, o qual nesta modalidade é de um formatogeralmente cilíndrico (embora as modalidades não estejam limitadas a um formato em particular) define um conduto de fluido 60, o qual pode ser na forma de um furo interno ou central, que provê uma conexão de fluido entre os furos 20 dos segmentos de coluna 14. O conduto de fluido 60, em uma modalidade, é um conduto central cilíndrico que tem um diâmetro que é pelo menos substancialmente igual ao diâmetro dos furos 20, embora o conduto 60 possa ter um diâmetro menor ou ter qualquer formato ou diâmetro adequado para a transmissão de fluido entre os segmentos 14. O quadro também inclui uma superfície externa (por exemplo, uma superfície cilíndrica) que é configurada para se adaptar no reforço de borda 54.

[0028] Nas modalidades mostradas nas figuras 4 a 8, o quadro40 inclui duas ou mais partes ou elementos de quadro feitos a partir de um material de resistência alta (por exemplo, uma liga de aço ou uma superliga), isto é, um material que pode suportar temperatura, pressão, fluido e condições de operação experimentadas fundo de poço. Os elementos de quadro são unidos em conjunto para a formação de um alojamento que encapsula os componentes eletrônicos e isola os componentes eletrônicos dos fluidos de furo de poço e de outras condições ambientais. Conforme descrito aqui, os fluidos de furo de poço podem incluir vários líquidos, gases, misturas ou líquidos e gases e sólidos fluíveis. Os fluidos de exemplo incluem água, hidrocarbonetos, fluidos de perfuração, fluidos de estimulação, ar e outros gases, espumas, fluidos de vedação e outros.

[0029] Os elementos de quadro são mecanicamente unidos emconjunto por uma junção mecânica permanente, tal como uma solda ou um adesivo. Os métodos de soldagem de exemplo incluem laser ou soldagem com feixe de elétrons. Conforme descrito aqui, “unido permanentemente” é definido como sendo unido de modo que os elementos de quadro sejam mecanicamente unidos através de uma conexão que forma pelo menos um selo estanque a fluido entre os elementos, sem a inclusão de um recurso (por exemplo, cavilhas) que proveja um mecanismo para dispositivos de desconexão dos elementos.

[0030] As figuras 4A a 4C ilustram algumas modalidades doquadro 40, o que inclui um primeiro elemento de quadro ou principal e um ou mais segundos elementos de quadro que são soldados ou de outra forma permanentemente unidos ao elemento de quadro principal. Nesta modalidade, o primeiro elemento de quadro é um corpo principal 62 que inclui um conduto de fluido 60 (por exemplo, um furo cilíndrico interno) e várias estruturas de retenção para a acomodação de vários componentes eletrônicos 64. As estruturas de retenção de exemplo incluem recessos ou receptáculos 66 para a acomodação decomponentes eletrônicos, tais como baterias, interfaces e chips de processamento, e furos ou canais 68 para a acomodação decomponentes alongados, tais como conectores, cabos, fios, condutos de fluido e fibras óticas (por exemplo, para transmissão de sinal direta / passiva e/ou transmissão de sinal ativa).

[0031] O corpo principal 62 é unido a um segundo elemento dequadro, o qual nesta modalidade é configurado como uma luva 70 (mostrada transparente nas figuras 4A e 4B), que cobre e protege os componentes eletrônicos 64. Várias soldas 72 e 74 (ou outras localizações de junção) proveem um selo estanque a fluido entre o corpo principal 62 e a luva 70. Por exemplo, conforme mostrado na figura 4A, uma extremidade da luva 70 é soldada em um rebordo anular do corpo principal 62 e forma uma superfície externa do quadro 40. A solda 72 na figura 4A é uma solda radial, e a solda 74 é uma solda axial. A figura 4B mostra uma modalidade que inclui uma única luva 70 que circunda e se estende axialmente ao longo do comprimento do corpo principal 62. A luva na figura 4B é unida ao corpo principal 62 através de soldas axiais ou radiais 72 e 74. A figura 4C mostra uma modalidade do corpo principal 62, antes de a luva 70 ser afixada.

[0032] A figura 5 ilustra uma modalidade do quadro 40 que incluidois segundos elementos de quadro soldados ou unidos ao elemento de quadro principal, o que pode prover redundância mecânica. Por exemplo, a figura 5A mostra o corpo principal 62 unido às luvas 76 e 78, e a figura 5B mostra o corpo principal 62 sem as luvas. A figura 5C mostra as luvas 76 e 78 afixadas ao corpo principal 62 através de soldas radiais 80 e 82, e uma solda axial 84.

[0033] A figura 6 ilustra uma outra modalidade do quadro 40 queinclui múltiplos elementos de quadro secundários sendo encapsulados da mesma forma, para a provisão de redundância melhorada. A figura 6A mostra o quadro 40, a figura 6B mostra o corpo principal 62 sem as luvas, e a figura 6C mostra uma seção transversal de uma porção do quadro montado 40. Nesta modalidade, o corpo principal 62 inclui uma pluralidade de canais selados por elastômero ou polímero 68 se estendendo axialmente através dali. Uma seção do corpo principal inclui recessos 66 e tem um diâmetro externo reduzido, para a acomodação das luvas 76 e 78, as quais são soldadas a cada outra e/ou ao quadro para cobertura e isolamento dos recessos 66 dos segmentos de tubo, fluido e do ambiente fundo de poço geralmente. Por exemplo, as luvas 76 e 78 são unidas ao corpo principal 62 através de soldas 86, 88 e 90.

[0034] Na modalidade mostrada na figura 7, um ou maissegundos elementos de quadro são configurados como coberturas de escotilha 92 e 94 que permitem acesso a receptáculos 66 durante a montagem. As coberturas 86 e 88 são unidas ao corpo principal 62 através de soldas 90. Nesta modalidade, as coberturas de escotilha 86 e 88 não são luvas, mas, ao invés disso, são configuradas para vedação de uma porção selecionada do corpo principal no qual os recessos 66 foram formados. A figura 7A mostra o corpo principal 62 antes da montagem com as coberturas de escotilha, e a figura 7B mostra uma seção transversal do quadro montado. Uma vantagem deste projeto é uma estabilidade aumentada do alojamento contra pressão.

[0035] As modalidades incluindo múltiplas luvas ou elementos dequadro secundários podem ser incluídas para a provisão de redundância mecânica, quando desejado. Por exemplo, os receptáculos 66 localizados sob as luvas 76 podem ser equipados com o mesmo tipo de componentes eletrônicos que os receptáculos 66 sob a luva 78 para a provisão de redundância, no caso em que uma das luvas é danificada ou o selo é comprometido. Uma redundância mecânica também pode ser obtida para a modalidade que inclui as coberturas 86 e 88.

[0036] Conforme demonstrado pela modalidade mostrada nafigura 8, o segundo elemento de quadro pode ser equipado com canais ou receptáculos. Por exemplo, o segundo elemento de quadro pode ser um embutimento inserido axialmente 96 incluindo canais ou receptáculos para componentes eletrônicos. O embutimento 96 pode ser inserido no corpo principal e unido ao corpo principal através de soldas axiais. Em algumas modalidades, um anel acoplador 98 pode ser um componente em separado que é soldado ao corpo principal 62 e/ou o embutimento 90 para vedação do embutimento no corpo principal 62. O embutimento 96 pode ser alinhado ou posicionado para interagir com receptáculos ou canais (por exemplo, para cabos os quais conectam os eletrônicos, as baterias e os acopladores) no corpo principal 62 para a provisão de canais completos ou receptáculos. Uma vantagem desta modalidade é que ela permite a capacidade de soldagem ou junção do quadro 40 inteiro axialmente com apenas um grampeamento.

[0037] Em uma modalidade, o segundo elemento de quadro éconfigurado como uma porção do mecanismo de acoplamento de caixa, pino ou outro. Por exemplo, ao invés de o elemento de quadro secundário ser uma luva, uma cobertura, um embutimento ou outro elemento que é soldado ao corpo principal, antes da inserção no conector de pino e caixa, o corpo principal pode ser soldado ou unido a uma superfície no pino ou na caixa. Uma superfície de exemplo é uma superfície do reforço de borda de caixa. Este projeto pode prover uma vantagem com respeito ao custo de fabricação.

[0038] As modalidades mostradas nas figuras 4 a 8 sãoexemplos e não são providas para limitação do quadro de eletrônica a qualquer configuração em particular. O número, o formato e o tipo de canais ou receptáculos não estão limitados. Além disso, o número, o tipo e a configuração dos elementos de quadro secundários não estão limitados. O corpo principal e o quadro secundário podem assumir qualquer forma adequada para a provisão de um quadro soldado ou unido que pode ser inserido em um mecanismo de acoplamento e restrito ali. Além disso, os componentes eletrônicos não estão limitados, e podem ser quaisquer componentes adequados providos para facilitar uma comunicação ou transmissão entre componentes de fundo de poço.

[0039] Uma modalidade de um método 100 de fabricação de um quadro de eletrônica, o acoplamento de componentes de fundo de poço e/ou a execução de uma operação fundo de poço é mostrada na figura 9. O método 100 inclui um ou mais estágios 101 a 103. Em uma modalidade, o método 100 inclui a execução de todos os estágios 101 a 103 na ordem descrita. Contudo, certos estágios podem ser omitidos, estágios podem ser adicionados, ou a ordem dos estágios mudados.

[0040] No primeiro estágio 61, o quadro de eletrônica é montado.Os componentes eletrônicos (por exemplo, componentes de acoplamento, transmissão e armazenamento) são dispostos em vários canais e/ou receptáculos no corpo principal. Um ou mais elementos de quadro secundários são posicionados para cobrirem e isolarem receptáculos expostos, e os elementos de quadro secundários são soldados ou de outra forma permanentemente unidos ao corpo principal. Por exemplo, com referência à modalidade da figura 4A, os componentes eletrônicos são dispostos nos recessos 66 e a luva 70 é deslizada sobre o corpo principal. A luva é soldada ao corpo principal para formar a solda radial 72 e a solda axial 74.

[0041] No segundo estágio 62, um primeiro componente de fundode poço é acoplado a um segundo componente de fundo de poço. O quadro montado é inserido em uma porção de um conjunto de acoplamento. Conforme descrito acima e mostrado na figura 3, em um exemplo, o quadro 40 é inserido no reforço de borda de caixa 54, e o pino e a caixa são montados para encapsulação e restrição axialmente do quadro 40. Em outras modalidades, o quadro poderia ser inserido em e unido a qualquer porção adequada do conjunto de acoplamento, tal como uma porção interior do pino.

[0042] O conjunto de acoplamento é montado em torno doquadro para restrição do quadro ali. Por exemplo, a extremidade de pino de um primeiro componente é inserida na extremidade de caixa de um segundo componente, e o pino é rodado para se encaixar na porção roscada da caixa. Conforme mostrado no exemplo da figura 3, o quadro 40 assim é inteiramente restrito no acoplamento de pino e caixa e na coluna de furo de poço conectada. É notado que o quadro 40 não precisa ser rodado ou posicionado de forma angular (por exemplo, quando uma antena ou um anel acoplador é usado em ambos os lados do quadro), e não é necessariamente restrito na direção angular.

[0043] Conforme citado acima, o segundo elemento de quadronão precisa ser separada dos componentes de fundo de poço ou do conjunto de acoplamento. Por exemplo, um corpo de quadro poderia ser unido ou soldado a uma superfície do mecanismo de acoplamento, por exemplo, ao reforço de borda 54. Nesta modalidade, os conjuntos de soldagem e mecanismo de acoplamento são combinados de modo conforme.

[0044] Vários tipos de técnicas de junção podem ser utilizados.Por exemplo, o corpo principal ou outro elemento de quadro pode ser unido ao(s) elemento(s) de quadro secundário(s) via soldagem ou ligação. Os materiais de ligação de exemplo incluem adesivos resistentes a calor, tais como epóxis, silicones e uretanas.

[0045] Em uma modalidade, os elementos de quadro são unidosvia soldagem. Os exemplos de métodos de soldagem adequados incluem soldagem com arco, soldagem com gás, soldagem com resistência e soldagem com feixe de energia, incluindo uma soldagem com feixe de laser e uma soldagem com feixe de elétrons. Em uma modalidade, os elementos de quadro são soldados usando-se métodos de laser ou feixe de elétrons, de modo a se reduzir ou minimizar o aquecimento do quadro e os componentes eletrônicos montados são abaixados em um furo de poço.

[0046] No terceiro estágio 63, os primeiro e segundo componentes de fundo de poço (por exemplo, segmentos 14) são abaixados em um furo de poço. Os segmentos 14 podem ser abaixados para o furo de poço durante ou após uma operação de perfuração, completação, medição ou outras de fundo de poço. Os segmentos adicionais 14 podem ser conectados em conjunto através, por exemplo, de respectivos pinos 24 e 26 incluindo um quadro 40 para aumento adicional do comprimento da coluna e diminuição da coluna 12 no furo de poço.

[0047] Os aparelhos e métodos descritos aqui proveem váriasvantagens em relação aos métodos e dispositivos existentes. Por exemplo, o quadro de eletrônica provê um alojamento altamente confiável e vedação de componentes eletrônicos sob uma pressão alta de lama (por exemplo, de 30000 psi (206,843 MPa)) em um furo interno, bem como no espaço anular e no diâmetro externo do equipamento de fundo de poço. O quadro unido é altamente robusto e montado de forma robusta para suportar as condições fundo de poço (por exemplo, cargas estáticas, cargas dinâmicas e/ou de choque e condições ambientais, tais como temperatura e pressão). O quadro também permite uma alta resistência de torque de uma conexão de rosca com rebordo interno seja mantida e permite a transmissão de ambos pré-cargas e torque altos.

[0048] Uma conexão entre componentes de fundo de poço podeser obtida de forma relativamente fácil, já que o quadro pode ser facilmente montado, axialmente fixado e desmontado no reforço de borda ou em outra porção de um conjunto de acoplamento. Além disso, a montagem do quadro no conjunto de acoplamento, em algumas modalidades, não requer um posicionamento angular.

[0049] O quadro de eletrônica descrito aqui pode prover umatransmissão de sinal ativa e/ou passiva confiável entre os componentes de coluna de perfuração respectivamente entre, por exemplo, anéis acopladores montados (com ou sem contato galvânico). O quadro, conforme mostrado em algumas modalidades, também pode prover redundância com respeito a uma falha elétrica, bem como uma falha mecânica.

[0050] No suporte dos ensinamentos aqui, várias análises e/ouvários componentes analíticos podem ser usados, incluindo sistemas digitais e/ou analógicos. O sistema pode ter componentes tais como um processador, mídia de armazenamento, memória, entrada, saída, enlace de comunicações (com fio, sem fio, de lama pulsada, ótico ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (digitais e analógicos) e outros desses componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para a provisão de operação e análises do aparelho e dos métodos expostos aqui em qualquer uma de várias maneiras bem apreciadas na técnica. É considerado que estes ensinamentos podem ser, mas não precisam ser, implementados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis em computador armazenadas em um meio que pode ser lido em computador, incluindo uma memória (ROMs, RAMs), óticos (CD-ROMs), ou magnéticos (discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que, quando executadas, faça com que um computador implemente o método da presente invenção. Estas instruções podem prover uma operação de equipamento, controle, coleta de dados e análise ou outras funções julgadas relevantes por um projetista de sistema, um proprietário, um usuário ou outra dessas pessoas, além das funções descritas nesta exposição.

[0051] Alguém versado na técnica reconhecerá que os várioscomponentes ou as tecnologias podem prover certa funcionalidade necessária ou benéfica ou recursos. Assim sendo, estas funções e estes recursos podem ser necessários no suporte de reivindicações em apenso e variações das mesmas são reconhecidos como sendo inerentemente incluídos como parte das técnicas ensinadas aqui e uma parte da invenção exposta.

[0052] Embora a invenção tenha sido descrita com referência amodalidades de exemplo, será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas, e equivalentes podem ser substituídos por exemplos dos mesmos, sem se desviar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas por aqueles versados na técnica, para adaptação a um instrumento emparticular, uma situação ou um material aos ensinamentos dainvenção, sem se desviar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade emparticular exposta como sendo o melhor modo contemplado pararealização desta invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades que caírem no escopo das reivindicações em apenso.

Claims

1. Quadro de eletrônica (40) para uso em um mecanismo de acoplamento de componente de fundo de poço, caracterizado por compreender:um primeiro elemento de quadro (62) que inclui pelo menos uma estrutura de retenção (66) configurada para reter um componente eletrônico (64); eum segundo elemento de quadro (70) afixado ao primeiro elemento de quadro (62) para formar o quadro de eletrônica (40), encapsular o componente eletrônico (64) dentro do quadro de eletrônica (40) e isolar o componente eletrônico (64) de fluidos do fundo do poço,o segundo elemento de quadro (70) afixado ao primeiro elemento de quadro (62) por uma junção mecânica permanente e de estanque ao fluido, o segundo elemento de quadro (70) em uma relação rotativa fixa em relação ao primeiro elemento de quadro (62), sendo o quadro de eletrônica (40) sendo separado e removível de um conjunto de acoplamento do primeiro componente de fundo de poço e do segundo componente de fundo de poço, o quadro de eletrônica (40) configurado para ser encapsulado em um espaço formado pelo conjunto de acoplamento do primeiro componente de fundo de poço e do segundo componente de fundo de poço, e o quadro de eletrônica (40) com uma forma que conforma ao espaço formado pelo conjunto de acoplamento para fazer com que o quadro de eletrônica (40) seja restringido pelo conjunto de acoplamento, em que o conjunto de acoplamento é configurado para ligar comunicativamente o primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço através do quadro de eletrônica (40).

2. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um conduto de fluido formado por pelo menos um dentre o primeiro elemento de quadro (62) e o segundo elemento de quadro (70), o conduto de fluido configurado para prover uma comunicação de fluido através do conjunto de acoplamento e entre os primeiro e segundo componentes de fundo de poço.

3. Quadro de eletrônica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acoplamento inclui um pino localizado em uma extremidade do primeiro componente de fundo de poço e uma caixa em uma extremidade do segundo componente de fundo de poço.

4. Quadro de eletrônica de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o quadro de eletrônica é configurado para ser disposto em uma região de reforço de borda da caixa e restrito axialmente pelo pino e pela caixa, quando o mecanismo de acoplamento for montado, a região de reforço de borda da caixa fornecida para reduzir concentrações de tensões devido a cargas no conjunto de acoplamento.

5. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de quadro (70) é soldado ao primeiro elemento de quadro (62) para a provisão de um selo estanque ao fluido entre o primeiro elemento de quadro (62) e o segundo elemento de quadro (70).

6. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o quadro de eletrônica (40) é ainda configurado para ser encapsulado no espaço formado pelo conjunto de acoplamento sem nenhum recurso de fixação rotativa.

7. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma estrutura de retenção (66) inclui pelo menos um recesso formado em uma superfície do primeiro elemento de quadro (62), o segundo elemento de quadro inclui pelo menos um dentre uma luva e uma cobertura configurada para circundar pelo menos uma porção da superfície na qual pelo menos um recesso é formado.

8. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de quadro (70) inclui uma pluralidade de elementos de quadro separados permanentemente unidos ao primeiro elemento de quadro (62).

9. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma estrutura de retenção compreende pelo menos um recesso, o pelo menos um recesso inclui pelo menos um primeiro recesso que retém um componente eletrônico e pelo menos um segundo recesso que retém um componente eletrônico redundante, um da pluralidade de elementos de quadro separados configurado para cobrir o primeiro recesso e um outro da pluralidade dos elementos de quadro separados configurado para cobrir o segundo recesso.

10. Quadro de eletrônica (40) de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que o quadro de eletrônica (40) inclui ainda pelo menos um recesso formado entre o primeiro elemento de quadro e o segundo elemento de quadro, e o quadro de eletrônica (40) é uma estrutura cilíndrica formada pelo primeiro elemento de quadro e pelo segundo elemento de quadro, a estrutura cilíndrica tendo uma superfície interna formando um conduto de fluido (60) que fornece comunicação de fluido entre o primeiro componente de fundo de poço e o segundo componente de fundo de poço, e uma superfície externa em conformidade com o espaço formado pelo conjunto de acoplamento.

11. Método de acoplamento de componentes de fundo de poço caracterizado pelo fato de que compreende:a disposição de um componente eletrônico (64) em pelo menos uma estrutura de retenção (66) de um primeiro elemento de quadro (62) de um quadro de eletrônica (40), o componente eletrônico (64) incluindo elementos de acoplamento de sinais (46) que transmitem sinais entre um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço;a afixação de um segundo elemento de quadro (70) ao primeiro elemento de quadro (62) por uma junção mecânica permanente e de estanque ao fluido para formar um quadro de eletrônica (40), encapsular o componente eletrônico (64) dentro do quadro de eletrônica (40) e isolar o componente eletrônico (64) de fluidos fundo de poço, o segundo elemento de quadro (70) em uma relação rotativa fixa relativa ao primeiro elemento de quadro (62);a disposição do quadro de eletrônica (40) em um conjunto de acoplamento de um primeiro componente de fundo de poço e um segundo componente de fundo de poço, o quadro de eletrônica (40) sendo separado e removível do conjunto de acoplamento; eo acoplamento do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço, sendo que o dito acoplamento do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço inclui encapsular o quadro de eletrônica (40) dentro de um espaço formado pelo conjunto de acoplamento e a restrição do quadro de eletrônica (40) pelo conjunto de acoplamento, em que o acoplamento do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço ainda inclui a conexão de forma comunicativa do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço através do quadro de eletrônica (40).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a disposição do primeiro componente de fundo de poço e do segundo componente de fundo de poço em um furo de poço em uma formação terrestre e a execução de uma operação fundo de poço, a operação fundo de poço incluindo o avanço de um fluido de furo de poço entre o primeiro componente de fundo de poço e o segundo componente de fundo de poço através de um conduto de fluido formado por pelo menos um dentre o primeiro elemento de quadro (62) e o segundo elemento de quadro (70).

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido acoplamento do primeiro componente de fundo de poço ao segundo componente de fundo de poço inclui ainda encapsular o quadro de eletrônica (40) sem fixar rotativamente o quadro de eletrônica (40).

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto de acoplamento inclui um pino localizado em uma extremidade do primeiro componente de fundo de poço e uma caixa em uma extremidade do segundo componente de fundo de poço.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a disposição do quadro de eletrônica no conjunto de acoplamento inclui a disposição do quadro de eletrônica em uma região de reforço de borda da caixa, a região de reforço de borda da caixa fornecida para reduzir concentrações de tensões devido a cargas no conjunto de acoplamento.

16. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma estrutura de retenção (66) inclui pelo menos um recesso formado em uma superfície do primeiro elemento de quadro (62).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de quadro (70) inclui pelo menos uma luva e uma cobertura configurada para circundar pelo menos uma porção da superfície na qual pelo menos um recesso é formado.

18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de quadro inclui uma pluralidade de elementos de quadro separados permanentemente unidos ao primeiro elemento de quadro.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma estrutura de retenção (66) inclui pelo menos um recesso, o pelo menos um recesso inclui pelo menos um primeiro recesso retém um componente eletrônico e pelo menos um segundo recesso retém um componente eletrônico redundante, um da pluralidade de elementos de quadro configurado para cobrir o primeiro recesso e um outro dos elementos de quadro configurado para cobrir o segundo recesso.

20. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o quadro de eletrônica (40) inclui ainda componentes de repetidora eletrônicos e um anel acoplador conectado aos componentes de repetidora eletrônicos.