BR112015031154B1 - Aparelho para gerar pulsos de pressão de fluido no fundo do poço e método de medição de pelo menos um parâmetro no fundo de poço em um poço - Google Patents

Abstract

SISTEMAS E MÉTODOS PARA APARELHOS DE FUNDO DE POÇO Um exemplo de aparelho para a geração de pulsos de pressão de fluido no fundo do poço incluindo um compartimento tubular que define uma passagem de fluxo de fluido interno, proporcionando uma parede de compartimento com uma superfície interna e uma superfície externa. O aparelho também inclui um dispositivo para gerar seletivamente um pulso de pressão de fluido, o dispositivo sendo montado em uma fenda definida na parede do compartimento e que é móvel entre uma posição retraída, onde o dispositivo está assentado no interior da fenda, e uma posição radialmente estendida, onde o dispositivo se estende pelo menos parcialmente para além da superfície externa.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] A presente invenção refere-se a aparelhos para uso na geração de um pulso de pressão de fluido no fundo do poço compreendendo um compartimento tubular que define uma passagem de fluxo de fluido interna e um dispositivo para a geração seletiva de um pulso de pressão de fluido localizado em uma parede do compartimento. A presente invenção também se refere a um sistema de aquisição de dados e de telemetria de fundo de poço compreendendo tal aparelho e pelo menos um sensor. A presente invenção também se refere a um método de medição de pelo menos um parâmetro no fundo de poço em um poço e de transmissão de dados relacionados a pelo menos um parâmetro da superfície.

[0002] Na indústria de exploração e produção de petróleo e gás, um poço é perfurado a partir da superfície utilizando uma coluna de tubulação que transporta uma broca de perfuração. O fluido de perfuração de perfuração conhecido como 'lama' é circulado para baixo através da coluna de perfuração para a broca, e serve a várias funções. Estas incluem o arrefecimento da broca de perfuração e o retorno de detritos de perfuração para a superfície ao longo de um espaço anular formado entre a coluna de perfuração e as formações rochosas perfuradas.

[0003] É bem sabido que a eficácia das operações de perfuração de poços de petróleo e de gás pode ser significativamente melhorada por monitoramento de vários parâmetros pertinentes para o processo. Por exemplo, a informação sobre a localização do poço perfurado é utilizada de modo a atingir os alvos geográficos desejados. Além disso, os parâmetros relacionados com a formação rochosa podem ajudar a determinar a localização do equipamento de perfuração em relação a geologia local, corrigindo assim o posicionamento da tubulação de revestimento de poço subsequente. Parâmetros de perfuração, tais como Peso sobre a Broca (weight on bit, WOB) e Torque sobre a Broca (torque on bit, TOB) também pode ser utilizados para otimizar as taxas de penetração.

[0004] Por anos, enquanto a medição durante a perfuração (measurement while drilling, MWD) tem sido praticada usando uma variedade de equipamentos que empregam métodos diferentes para gerar pulsos de pressão na lama que flui através da coluna de perfuração. Estes pulsos de pressão são utilizados para transmitir para a superfície os dados relativos a parâmetros que são medidos no fundo do poço, usando sensores adequados. Existem sistemas para gerar pulsos 'negativos' e pulsos 'positivos'.

[0005] Muitos métodos anteriores envolvem colocar alguns ou todos os aparelhos em uma sonda, localizando a sonda para baixo do centro do tubo de perfuração. Isto leva a um desgaste inevitável do aparelho, principalmente através dos processos de erosão, e também muitas vezes através da vibração excessiva sofrida durante a operação de perfuração. O custo do equipamento operacional MWD é, portanto, muitas vezes determinado pelas taxas de fluxo requeridas e tipos de lama empregados durante o processo de perfuração. Além disso, já que o tubo é obstruído pelo equipamento MWD, é impossível passar outro equipamento através do mesmo, como é muitas vezes necessário para uma variedade de fins. Exemplos disso incluem ferramentas de perfilagem para o método comumente referido como "perfilagem por broca". Outros exemplos, como válvulas de desvio, podem ser ativados ao soltar dispositivos de ativação através do equipamento de MWD (estes dispositivos de ativação são geralmente esferas de uma variedade de diâmetros).

[0006] O aparelho foi desenvolvido para gerar um pulso de pressão de fluido no fundo do poço em que um dispositivo de geração de pulsos é localizado pelo menos parcialmente em um espaço reservado em uma parede de um compartimento alongado, geralmente tubular. O aparelho deste tipo é descrito no Pedido de Patente Internacional do Requerente n° WO-2011/004180. O aparelho divulgado no documento WO-2011/004180 oferece vantagens significativas sobre os aparelhos e métodos anteriores, em que a localização do dispositivo de geração de pulsos no espaço na parede do compartimento tubular reduz a exposição do dispositivo ao fluido que flui pelo compartimento, e, assim, a erosão dos componentes do aparelho, especialmente o dispositivo de geração de pulso. Além disso, a localização do dispositivo no espaço facilita a passagem de fluido ou de outros objetos de fundo do poço (como ferramentas de fundo de poço ou dispositivos de acionamento, como esferas ou dardos) ao longo da passagem de fluxo de fluido definida pelo compartimento.

[0007] Há um desejo de melhorar ainda mais o aparelho divulgado no documento WO-2011/004180. Em particular, o dispositivo divulgado no documento WO-2011/004180 requer tipicamente que a parede do compartimento tubular seja de maior espessura do que as porções de topo do poço/fundo do poço do compartimento, de modo a proporcionar um espaço suficientemente grande para receber o dispositivo. Em um exemplo, isto pode ser conseguido através da formação de uma 'virada' ou ombro, que tipicamente se estende exteriormente a partir de uma superfície externa do compartimento ou interiormente para dentro do orifício de tubulação interna (ou possivelmente ambos). Em um outro exemplo, isto pode ser conseguido pela montagem do aparelho em um tubular de diâmetro externo constante (ou tubular 'slick OD' ) de espessura de parede suficiente, como um colar de broca.

[0008] É preferível formar uma virada na superfície externa do compartimento, de modo a evitar a obstrução do orifício de tubulação interna. No entanto, isto requer que a tubulação de fundo de poço (ou poço) na qual o aparelho está implantado tenha um diâmetro suficientemente grande durante todo seu percurso até ao ponto de colocação para o aparelho. Este diâmetro pode ser maior do que de outra forma seria necessário de acordo com o projeto do poço, ou por características de outros componentes implantados no poço. Além disso, em determinadas circunstâncias, como onde existe uma restrição no topo do poço do ponto de colocação pretendido para o aparelho, pode não ser possível proporcionar o espaço livre necessário.

[0009] Como resultado, uma virada interna é empregada, se estendendo para dentro do orifício de tubulação interna. Após a completação de um procedimento de fundo de poço que envolve a medição de um parâmetro ou parâmetros de fundo do poço e a transmissão de dados para a superfície usando o dispositivo de geração de pulsos, há um desejo de proporcionar total acesso ao orifício por meio do elemento tubular. O orifício completo pode ser necessário para a passagem de ferramentas ou equipamentos para um posicionamento do aparelho no fundo do poço e para melhorar o fluxo de fluido.

[0010] Uma proposta é remover por usinagem os componentes do aparelho que projetam-se para dentro do orifício interno, e assim: a virada; pelo menos uma parte do dispositivo de geração de pulsos; e equipamentos de controle/energia associados. Isto é indesejável por várias razões, incluindo: a operação de usinagem pode levar algum tempo, já que o dispositivo gerador de pulsos compreende componentes fabricados a partir de materiais relativamente rígidos; os detritos da operação de usinagem podem causar problemas no fundo do poço; e a usinagem de baterias no dispositivo (normalmente com base de lítio) pode não ser aceitável do ponto de vista ambiental ou de segurança. De fato, por razões de segurança, é aconselhável que as baterias sejam montadas fora do caminho de usinagem.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0011] As figuras seguintes são incluídas para ilustrar certos aspectos da presente divulgação e não devem ser vistas como modalidades exclusivas. A matéria divulgada é capaz de consideráveis modificações, alterações, combinações e equivalentes em forma e função, sem se distanciar do escopo desta divulgação.

[0012] A Fig. 1 é uma vista em corte longitudinal esquemática de um conjunto de fundo de poço, compreendendo um aparelho para gerar um pulso de pressão de fluido no fundo do poço, de acordo com uma modalidade da presente invenção, o aparelho mostrado na utilização durante a realização de um poço, em preparação para a produção de fluidos do poço;

[0013] A Fig. 2 é uma vista em perspectiva e ampliada do aparelho mostrado na Fig. 1;

[0014] A Fig. 3 é uma vista longitudinal em corte transversal do aparelho da Fig. 2, tomada na direção B-B;

[0015] A Fig. 4 é uma vista ampliada e esquemática de partes do aparelho da Fig. 2, tomada na direção A-A;

[0016] A Fig. 5 é uma vista em corte longitudinal detalhada do aparelho da Fig. 2, mostrando um dispositivo de geração de pulso do aparelho em maior detalhe;

[0017] A Fig. 6 é outra vista ampliada de uma parte do dispositivo mostrado na Fig. 5;

[0018] A Fig. 7 é outra vista ampliada de uma parte do dispositivo mostrado na Fig. 5;

[0019] A Fig. 8 é uma vista em perspectiva ampliada de uma parte do aparelho mostrado na Fig. 5, com certos componentes internos mostrados em contorno transparente;

[0020] A Fig. 9 é uma vista ampliada de parte de um furo de poço do poço mostrado na Fig. 1 que foi sub fresada, mostrando o aparelho localizado na seção sub fresada;

[0021] A Fig. 10 é uma vista em corte através de parte de um aparelho para geração de um pulso de pressão de fluido no fundo do poço, de acordo com outra modalidade da presente invenção, com um dispositivo do aparelho mostrado em uma posição retraída;

[0022] A Fig. 11 é outra vista ampliada de parte do aparelho mostrado na Fig. 10; e

[0023] A Fig. 12 é uma vista do aparelho da Fig. 10, com o dispositivo apresentado em posição estendida radialmente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0024] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um aparelho para utilização na geração de um pulso de pressão de fluido no fundo do poço, o aparelho compreendendo:

[0025] um compartimento tubular que define uma passagem de fluxo de fluido interna, o compartimento tendo uma parede; e

[0026] um dispositivo para a geração seletiva de um pulso de pressão de fluido, o dispositivo montado em um espaço na parede do compartimento tubular para movimento entre:

[0027] uma posição retraída; e

[0028] uma posição estendida radialmente.

[0029] Montagem do dispositivo de geração de pulso para movimento entre estas posições retraídas e estendidas proporciona a vantagem que uma dimensão de largura máxima (por exemplo, diâmetro) descrita pelo aparelho pode ser disposta de modo a ser menor quando o dispositivo está na posição retraída, facilitando a utilização do aparelho ao longo de um poço até um ponto de posicionamento desejado. Após localização no ponto de colocação desejado, o dispositivo pode ser movido para a posição estendida radialmente. De um modo vantajoso, por conseguinte, a invenção proporciona a capacidade de abrir o acesso através do compartimento tubular (e assim através do aparelho) quando o dispositivo está na posição estendida.

[0030] A posição retraída pode ser uma posição operacional do dispositivo, em que o dispositivo pode ser utilizado para gerar pulsos de pressão de fluido representativos de pelo menos um parâmetro medido no fundo do poço do poço. O dispositivo pode ser movido para a posição estendida após a operação para gerar tais pulsos de pressão de fluido. No entanto, será entendido que o dispositivo pode ser igualmente (ou alternativamente) capaz de gerar pulsos de pressão de fluido quando na posição estendida. Na posição estendida, a superfície exterior do dispositivo pode ser disposta para além da superfície externa do compartimento.

[0031] Na posição estendida radialmente, pelo menos uma parte do dispositivo pode estender-se para além de uma superfície externa do compartimento. O compartimento tubular pode ter uma superfície interna e uma superfície externa, e o espaço pode ser definido por uma fenda na parede do compartimento, estendendo-se entre a superfície interna e a superfície externa. A fenda pode ter uma abertura na superfície interna do compartimento tubular e uma abertura na superfície externa do compartimento tubular que se comunica com a abertura na superfície interna. As aberturas podem ser de dimensões perfil e/ou formas similares ou diferentes. A fenda pode se comunicar com a passagem interna e pode abrir para a passagem.

[0032] Na posição retraída, o dispositivo gerador de pulsos pode não se estender para além da superfície externa do compartimento tubular. O dispositivo pode, por conseguinte, ser retraído para dentro do espaço, e não podem sobressair para além da superfície externa para fora do espaço. De um modo vantajoso, por conseguinte, a invenção proporciona a capacidade de navegar em um poço sem exigir que o poço seja maior do que poderia ser o caso para acomodar o aparelho. Na posição retraída, o dispositivo pode estender-se a uma primeira distância para além da superfície externa do compartimento tubular; e na posição estendida, o dispositivo pode estender-se a uma segunda distância para além da superfície externa do compartimento tubular que é maior do que a referida primeira distância.

[0033] Na posição retraída, o dispositivo gerador de pulsos pode estender-se para além da superfície interna do compartimento tubular e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna. Na posição estendida, o dispositivo pode não estender-se para além da superfície interna do compartimento tubular e assim pode não estender-se para dentro da passagem de fluxo de fluido interna. De um modo vantajoso, por conseguinte, a invenção proporciona a capacidade de abertura do orifício completo através do compartimento tubular (e assim através do aparelho) quando o dispositivo está na posição estendida. Na posição retraída, o dispositivo pode estender-se a uma primeira distância para além da superfície interna do compartimento tubular e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna; e na posição estendida, o dispositivo pode estender- se a uma segunda distância para além da superfície interna do compartimento tubular e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna, sendo que a referida segunda distância é menor do que a referida primeira distância.

[0034] O dispositivo gerador de pulsos pode ser montado de forma liberável ao compartimento tubular no espaço.

[0035] O aparelho pode compreender um elemento de montagem (como um bloco de montagem) que recebe o dispositivo, o elemento de montagem montado para um movimento entre as posições retraída e estendida. A montagem do dispositivo no elemento de montagem pode, assim, facilitar o movimento do dispositivo entre suas posições retraída e estendida. O dispositivo pode compreender ou pode assumir a forma de um cartucho que pode ser: a) montado de forma liberável e móvel no espaço; ou b) montado de forma liberável no elemento de montagem. O elemento de montagem pode ser um elemento de montagem flutuante (e pode ser em particular um bloco flutuante), montado para movimento flutuante no espaço sob pressão de fluido aplicada. Na posição estendida, uma parte do elemento de montagem pode estender-se para além da superfície externa do compartimento. Em particular, uma superfície exterior do elemento de montagem pode ser disposta para além da superfície externa do compartimento.

[0036] O dispositivo pode ser inicialmente contido na posição retraída. O dispositivo pode ser inicialmente contido em pelo menos um elemento de travamento, que pode ser um retentor ou um pino. O referido elemento de travamento pode ser acionado para liberar o dispositivo para o movimento para a posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser móvel entre uma posição de engate que restringe o dispositivo e uma posição de liberação onde o dispositivo é liberado para o movimento para a posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser cisalhável ou quebrável para liberar o dispositivo para o movimento para a posição estendida. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem para o dispositivo, o referido elemento de travamento pode cooperar com o elemento de montagem para restringir o dispositivo.

[0037] O aparelho pode ser arranjado de modo que o dispositivo pode ser retido na posição estendida. O aparelho pode ser disposto para limitar automaticamente o dispositivo na posição estendida após o movimento para a referida posição. O dispositivo pode ser retido por pelo menos um elemento de travamento, que pode ser um retentor ou um pino. O referido elemento de travamento pode ser acionável para reter o dispositivo na posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser móvel entre: uma posição de liberação, na qual é permitido o movimento do dispositivo para a posição estendida; e uma posição de engate que restringe o dispositivo na posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser cisalhável ou quebrável ou para permitir a liberação do dispositivo para o movimento a partir da posição estendida para a posição retraída. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem para o dispositivo, o referido elemento de travamento pode cooperar com o elemento de montagem para restringir o dispositivo.

[0038] Os referidos elementos de travamento podem ser fornecidos no compartimento tubular, no dispositivo (como no elemento de montagem), ou, opcionalmente, elementos de travamento podem ser fornecidos no compartimento e no dispositivo. Opções de acionamento para os elementos de travamento descritas acima podem incluir mecânica, elétrica, eletromecânica, hidráulica e suas combinações.

[0039] O dispositivo pode ser montado no espaço, de maneira que o movimento do dispositivo dentro ou em relação ao compartimento tubular, em particular ao espaço, é restrito. O espaço pode ser um recesso ou cavidade definido na parede do compartimento. O aparelho pode ser configurado de modo que o dispositivo seja móvel a partir da posição retraída para a posição estendida radialmente pela transmissão de uma força de expansão no compartimento tubular, em particular sobre uma parte do compartimento tubular que define o espaço. O movimento para a posição estendida, por conseguinte, pode ser alcançado pela expansão do compartimento tubular (ou parte dele).

[0040] O dispositivo pode formar parte de uma superfície externa do compartimento ou pode ser localizado em uma porção do compartimento que define parte da superfície externa, e que parte da superfície pode ser movida radialmente para o exterior quando o dispositivo é movido para a posição estendida. O compartimento tubular pode ser configurado de modo que seja expansível para permitir assim o movimento do dispositivo para a posição estendida. O compartimento tubular pode compreender pelo menos uma zona de deformação que é configurada para se deformar, de modo que o dispositivo pode mover-se para a posição estendida. A zona de deformação pode ser fornecida entre uma parte do compartimento tubular que define o espaço e uma outra parte do compartimento tubular, que pode ser uma parte principal ou maioria do compartimento. Pode haver uma ou mais zonas de deformação que fazem fronteira com o espaço em torno de todo um perímetro do espaço.

[0041] A zona de deformação pode ser uma região do compartimento tubular com uma forma tal que pode se deformar para permitir o movimento radialmente para fora do dispositivo para sua posição estendida. O compartimento tubular pode ser formado para definir, pelo menos, uma ondulação, dobra (ou semelhante) na zona de deformação, tal ondulação disposta de modo que possa ser pelo menos parcialmente aberta ou estendida sob aplicação de uma força de expansão, de modo que o dispositivo pode mover-se para a posição estendida. O espaço pode ser alongado em uma direção ao longo de um eixo longitudinal do compartimento, e pode haver pelo menos uma das referidas ondulações que fazem fronteira com os lados laterais do espaço e que se estendem em uma direção ao longo do referido eixo longitudinal.

[0042] A pelo menos uma zona de deformação pode compreender um material com pelo menos uma propriedade de material que difere de uma propriedade correspondente de um restante ou da maior parte do compartimento, e em particular da parte do compartimento que define o espaço. A propriedade do material pode ter resistência à deformação e a pelo menos uma zona de deformação pode compreender um material que tem uma resistência a deformação menor do que o restante/maior parte do compartimento. Isto poderá fazer com que o compartimento tubular se deforme na zona de deformação sob aplicação de uma força de expansão. A pelo menos uma zona de deformação pode compreender porções que são formadas a partir de materiais diferentes.

[0043] O aparelho pode compreender pelo menos um sensor para medição de um parâmetro de fundo do poço, os dados relativos ao parâmetro medido pelo sensor sendo transmitido para a superfície por meio de pulsos de pressão de fluido gerados pelo dispositivo gerador de pulsos. O referido sensor pode ser fornecido como parte do dispositivo, ou separadamente e acoplado ao dispositivo. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem para o dispositivo de geração de pulsos, o sensor pode ser fornecido sobre ou no interior do elemento de montagem.

[0044] O dispositivo pode ser móvel sob pressão de fluido aplicada, por exemplo, através da criação de um diferencial de pressão entre o fluido na passagem de fluido de fluxo interna e o fluido externo ao compartimento tubular. A fenda pode definir um cilindro que recebe o dispositivo, e o dispositivo pode formar um pistão que é móvel dentro do cilindro através da aplicação de pressão de fluido. Vedações adequadas podem ser fornecidas entre o pistão e uma parede ou paredes da fenda. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem, o elemento de montagem pode definir o pistão. O compartimento tubular pode ser deformável na pelo menos uma zona de deformação por pressão de fluido aplicada. O dispositivo pode ser móvel desde a posição retraída até a posição estendida por pressão de fluido aplicada. O dispositivo pode ser móvel desde a posição estendida até a posição retraída pela pressão de fluido aplicada.

[0045] O dispositivo pode ser móvel a partir da posição retraída até a posição estendida por meio de aplicação de uma força mecânica, como pela passagem de uma ferramenta ou elemento de expansão pela passagem de fluxo de fluido interna, a ferramenta transmitindo forças em: a) no dispositivo localizado na fenda, para impulsioná-lo para a posição estendida; ou b) na parte do compartimento tubular que define o espaço, para assim deformar o compartimento na pelo menos uma zona de deformação. O dispositivo pode ser móvel a partir da posição estendida para a posição retraída por meio de aplicação de uma força mecânica, como através do contato entre o dispositivo e uma característica no poço. A característica pode ser uma característica especial (como uma virada ou perfil) fornecida no poço para a transmissão de uma força sobre o dispositivo.

[0046] O aparelho pode compreender uma pluralidade de dispositivos para a geração de um pulso de pressão de fluido. Cada dispositivo pode ser localizado em um espaço respectivo. Uma pluralidade de dispositivos pode ser localizada em um espaço. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem, o elemento de montagem pode receber uma pluralidade de dispositivos geradores de pulso.

[0047] O compartimento tubular pode definir uma virada externa que forma pelo menos uma parte da superfície externa do compartimento. O compartimento tubular pode definir uma virada interna que forma pelo menos uma parte da superfície interna do compartimento.

[0048] O aparelho pode compreender ainda uma unidade de operação arranjada para operar o dispositivo. A unidade de operação pode compreender uma fonte ou fontes de energia elétrica (como uma bateria), um sistema de aquisição de dados, sensor(es) e um elemento conector que serve para acoplar eletricamente a(s)fonte(s) de energia ao dispositivo e para comunicação com o dispositivo. A unidade de operação pode ser montada no ou um espaço. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem, a unidade de operação pode ser montada sobre ou dentro do elemento de montagem.

[0049] O dispositivo pode ser para controle de fluxo de fluido ao longo de um percurso de fluxo que se comunica com a passagem de fluxo de fluido interna, para gerar um pulso de pressão de fluido. O dispositivo pode compreender uma válvula com um elemento de válvula e uma sede de válvula, a válvula sendo acionável para controlar o fluxo de fluido ao longo do percurso de fluido. Isto pode ser conseguido pelo movimento do elemento de válvula para dentro ou para fora do contato de vedação com a sede da válvula. O dispositivo pode compreender um elemento de acionamento que é operável para mover o elemento de válvula, para assim controlar o fluxo de fluido pelo percurso de fluxo. O elemento acionador pode ser operado eletricamente (e pode ser por exemplo um solenóide ou motor) e acoplado à fonte de energia elétrica na unidade de operação. Pulsos de pressão de fluido positivos ou negativos podem ser gerados pelo dispositivo. Pulsos positivos podem ser gerados por operação do dispositivo para fechar o respectivo percurso de fluxo, e pulsos negativos por operação dos dispositivos para abrir o percurso de fluxo. O dispositivo pode estar na forma de um cartucho ou de inserção. O cartucho pode alojar a válvula. O dispositivo pode definir pelo menos uma parte do percurso de fluxo. O dispositivo pode definir a saída. A entrada de cada percurso de fluxo pode se abrir para a passagem de fluxo de fluido interna. A saída pode se abrir para um exterior do compartimento. A saída pode se abrir para a passagem de fluxo de fluido interna em uma posição que é espaçada axialmente ao longo de um comprimento do compartimento a partir da entrada.

[0050] O aparelho pode compreender um condutor montado no espaço, e um ou mais de: dispositivo de geração de pulso de pressão de fluido; fonte de energia elétrica (por exemplo, baterias); aparelhos eletrônicos e sensores ou conjuntos de sensores podendo ser montados no condutor.

[0051] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um sistema de aquisição de dados e um sistema de telemetria de fundo de poço que compreende:

[0052] aparelho para uso na geração de um pulso de pressão de fluido de fundo do poço de acordo com o primeiro aspecto da invenção; e

[0053] pelo menos um sensor para medição de um parâmetro de fundo do poço, os dados relativos ao parâmetro medido pelo sensor sendo transmitido para a superfície por meio de pulsos de pressão de fluido gerados pelo dispositivo gerador de pulsos.

[0054] Outras características do aparelho e do sensor que formam parte do sistema do segundo aspecto da invenção estão definidos acima em relação ao primeiro aspecto da invenção.

[0055] Deve ser compreendido que um ou mais sensores podem ser fornecidos sendo capazes de medir uma vasta faixa de diferentes parâmetros em um poço, incluindo mas não limitado a: pressão (por exemplo, no orifício interno e/ou externo do compartimento tubular); temperatura; características geológicas (por exemplo resistividade da rocha, radiação anterior); densidade; força (por exemplo, uma força dirigida axialmente, como um peso aplicado a um componente no poço, que pode ser de pedo sobre a broca (WOB) ou uma força ou torque direcionado rotacionalmente aplicado a um componente no poço, que pode ser torque sob a broca (TOB) ou na tubulação de poço); tensão; estresse; aceleração; e características de geometria do poço (por exemplo, orientação rotacional ou inclinação azimutal, a profundidade de um componente ou característica particular).

[0056] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de medição de pelo menos um parâmetro de fundo de poço em um poço e de transmissão de dados relativos ao pelo menos um parâmetro para a superfície, compreendendo o método as etapas de:

[0057] montagem de um dispositivo para a geração de um pulso de pressão de fluido dentro de um espaço em uma parede de um compartimento tubular que define uma passagem de fluxo de fluido interna;

[0058] execução do compartimento dentro do poço com o dispositivo em uma posição retraída, e localização do dispositivo na posição desejada no poço;

[0059] após a localização do dispositivo na posição desejada, operação do dispositivo para gerar pulsos de pressão de fluido para transmitir os dados relativos a pelo menos um parâmetro de fundo de poço para a superfície; e

[0060] movimentação do dispositivo de geração de pulsos a partir da posição retraída para uma posição estendida radialmente.

[0061] A etapa de movimentação do dispositivo de geração de pulsos para a posição estendida pode acontecer após a transmissão dos referidos dados para a superfície. A etapa de movimentação do dispositivo de geração de pulsos para a posição estendida pode acontecer antes da transmissão dos referidos dados para a superfície.

[0062] O método pode compreender ainda a etapa de mover o dispositivo posteriormente, a partir da posição estendida para a posição retraída.

[0063] O espaço pode assumir a forma de uma fenda que se estende entre uma superfície interna do compartimento e uma superfície externa do compartimento, e o método pode compreender a montagem do dispositivo de de forma móvel no interior da fenda e a localização do dispositivo em uma posição retraída na fenda (que é a posição retraída definida acima). Na posição estendida radialmente, pelo menos uma parte do dispositivo pode estender-se para além de uma superfície externa do compartimento.

[0064] O dispositivo pode ser movido para a posição estendida por expansão do compartimento tubular, ou parte do mesmo, em particular, uma parte que define o espaço. O dispositivo pode ser movido para a posição estendida por deformação do compartimento tubular em uma zona ou zonas de deformação.

[0065] A etapa de mover o dispositivo para a posição estendida pode compreender a aplicação de pressão de fluido ao dispositivo para o impelir para a posição estendida. Isto pode envolver a criação de um diferencial de pressão entre o fluido na passagem de fluxo de fluido interna em relação ao fluido externo ao compartimento tubular. O método pode compreender ainda a etapa de mover o dispositivo subsequentemente, a partir da posição estendida para a posição retraída através da aplicação de pressão de fluido ao dispositivo.

[0066] A etapa de mover o dispositivo para a posição estendida pode compreender a aplicação de pressão de fluido ao dispositivo para o impelir para a posição estendida. Isto pode envolver a passagem de uma ferramenta ou elemento de expansão através da passagem de fluxo de fluido interna (que pode ser acionada por exemplo, sob a pressão do fluido), a ferramenta transmitindo uma força ao dispositivo para impeli-lo para a posição estendida. O dispositivo pode formar parte de uma superfície externa do compartimento ou pode ser localizado em uma porção do compartimento que define parte da superfície externa, e que parte da superfície pode ser movida radialmente para o exterior quando o dispositivo é movido para a posição estendida. O método pode compreender ainda a etapa de mover o dispositivo subsequentemente, a partir da posição estendida para a posição retraída através da aplicação de uma força mecânica ao dispositivo. Isso pode envolver colocar o dispositivo em contato com uma característica do poço.

[0067] O método pode compreender inicialmente restringir o dispositivo na posição retraída. O dispositivo pode ser inicialmente restringido em pelo menos um elemento de travamento. O referido elemento de travamento pode ser acionado para liberar o dispositivo para movimento para a posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser cisalhado ou partido para liberar o dispositivo para movimento para a posição estendida, como por meio da aplicação de uma força mecânica.

[0068] O método pode compreender restringir o dispositivo na posição estendida. O dispositivo pode ser restringido usando pelo menos um elemento de travamento. O referido elemento de travamento pode ser seletivamente acionável para reter o dispositivo na posição estendida. O referido elemento de travamento pode ser cisalhável ou quebrável para permitir o movimento do dispositivo da posição estendida para a posição retraída.

[0069] Outras características do método do terceiro aspecto da invenção podem ser derivadas a partir de ou com relação ao texto definido acima, relativo ao aparelho e/ou sistema do primeiro/segundo aspecto da invenção.

[0070] Voltando primeiramente à Fig. 1, nela está representado um conjunto de fundo de poço, indicado genericamente pelo número de referência 10, o conjunto compreendendo um aparelho para gerar um pulso de pressão de fluido no fundo do poço, de acordo com uma modalidade da presente invenção, e que está indicado geralmente pelo número de referência 12. Como será descrito mais detalhadamente abaixo, o aparelho 12 tem uma utilidade particular na transmissão de dados relativos a um ou mais parâmetros medidos em um ambiente de fundo do poço para a superfície.

[0071] Na modalidade ilustrada, o conjunto 10 tem a forma de uma coluna de tubulação e é mostrado em uso, durante a completação de um poço ou poço perfurado 14. No desenho, uma porção principal 16 do poço 14 foi perfurado a partir da superfície e revestido com um tubo de revestimento de poço, conhecido como casing 18, que compreende comprimentos ou seções de tubos acopladas em conjunto, extremidade com extremidade. O tubo de revestimento 18 foi cimentado em 20, de uma maneira conhecida. O poço 14 foi então estendido, conforme indicado pelo número de referência 22, por perfuração através de uma seção de tubulação 24 na parte inferior do poço (conhecido como um revestimento de "sapata") e através de um tampão de cimento 26 que circunda a sapata de revestimento.

[0072] Um tubo de revestimento para poços de revestimento menor conhecido como liner 28 foi então instalado na parte estendida 22 do poço, suspensa do tubo de revestimento 18 por meio de um suspensor de liner 30. O forro 28 é mostrado antes da cimentação, o cimento utilizado para vedar o liner (não mostrado) passando por um espaço anular 32 definido entre uma parede 34 do poço perfurado e uma superfície externa 36 do liner. O cimento passa ao longo do espaço anular 32 e para dentro do tubo de revestimento 24, em um nível que está abaixo (ou seja, mais profundamento no poço) do suspensor de liner 30. O suspensor de liner seria então fixado por métodos convencionais. Um dispositivo de vedação conhecido como obturador 38 pode então ser operado para vedar a extremidade superior 40 do liner 28 (ou seja, que é mais ainda no topo do poço em direção a superfície). O liner 28 é executado na porção estendida 22 do poço por meio da coluna de tubulação 10 que, na modalidade ilustrada, é uma coluna de execução do liner 10. A coluna de execução 10 proporciona também um percurso para a passagem de cimento para o dentro do liner 28 para vedar o espaço anular 32 e para acionar o suspensor de liner 30 e o embalador 38.

[0073] O aparelho 12 da presente invenção é incorporado na coluna 10, e executado no poço 14 com o liner 28. Como será descrito a seguir, o aparelho 12 serve para o envio de dados relativos a um ou mais parâmetros de fundo do poço para a superfície em tempo real, a fim de facilitar a completação do poço (instalando o liner 28) e a preparação do poço para a produção. Na modalidade ilustrada, os dados que são recuperados a superfície referemse à orientação de uma janela 41 no liner 28, através da qual um poço lateral (não mostrado) está sendo perfurado, estendendo-se a partir do poço principal 14. Como será compreendido por aqueles versados na técnica, os dados relativos à orientação do poço 14, e de fato outros parâmetros, são vitais para assegurar a perfuração correta e a completação do poço mostrada, para avaliação de uma formação subterrânea contendo fluidos de poço (petróleo e/ou gás).

[0074] Para este fim e como mostrado na vista em perspectiva ampliada da Fig. 2 e a vista em corte transversal longitudinal da Fig. 3, o aparelho 12 também carrega um sistema de aquisição de sensor 42 que é fornecido em uma unidade de operação 44 do aparelho. O aparelho pode incluir sensores de orientação associados ao sistema de aquisição 42, para a medição das informações de posicionamento direcional, podendo incluir sensores de deformação adequados (não mostrado) de tipos conhecidos, para medição da força de compressão sobre o liner 28 com a janela 41. Como será descrito abaixo, os sensores são fornecidos no sistema de aquisição de sensor 42, mas podem ser separados e montados em um compartimento tubular alongado 46 do aparelho 12. A unidade operativa 44 inclui aparelhos eletrônicos adequados que armazenam os dados, transmite os dados para o dispositivo de transmissão 50 e fornece energia para a operação do aparelho 12. Deste modo, os dados medidos pelos sensores no sistema 42 podem ser transmitidos para a superfície por meio do aparelho 12. Como será descrito abaixo, sensores separados podem ser fornecidos e acoplados ao aparelho 12, para a transmissão de dados relativos a vários parâmetros de fundo de poço para superfície. Os sensores podem ser fornecidos em componentes separados na coluna 10 e acoplados ao aparelho 12. O aparelho 12 incluindo o sensor forma um sistema de aquisição de dados de fundo de poço e um sistema de telemetria de acordo com a invenção.

[0075] As partes do aparelho 12 são também mostradas na vista esquemática da Fig. 4. O aparelho 12 também é mostrado mais detalhadamente na vista em corte longitudinal da Fig. 5, e as vistas ampliadas das Figs. 6 e 7. O aparelho 12 compreende o compartimento tubular 46, que define uma passagem ou orifício de fluxo de fluido interno 48. Um dispositivo gerador de pulso 50 é montado no compartimento 46, e serve para controlar o fluxo de fluido ao longo de um percurso de fluxo 52 que se comunica com a passagem de fluxo de fluido interna 48 para gerar um pulso de pressão de fluido.

[0076] Na forma modalidade representada nas Figs. 2 e 3, o compartimento tubular 46 tem uma parede de compartimento 60, uma superfície interna 61 e uma superfície externa 63. Um espaço 65 é proporcionado na parede 60 do compartimento 46, e toma a forma de uma abertura que se estende entre a superfície interna 61 e a superfície externa 63 e se abre para a passagem interna 48. A fenda 65 tem aberturas internas e externas que se comunicam uma com a outra e que são de dimensões semelhantes. O dispositivo gerador de pulso 50 é montado na fenda 65 para um movimento entre uma posição retraída e uma posição estendida radialmente. O dispositivo 50 é mostrado na posição retraída em contorno sólido na Fig. 3 e na posição estendida em contorno descontínuo. A Fig. 5 mostra também o dispositivo 50 na posição estendida. Na posição estendida, uma parte do dispositivo 50 estende-se para além da superfície externa 63 do compartimento. Em particular, uma superfície externa 51 do dispositivo 50 é localizada além da superfície do compartimento 63.

[0077] Montagem do dispositivo de geração de pulso 50 para movimento entre estas posições retraídas e estendidas proporciona a vantagem que uma dimensão de largura máxima (por exemplo, diâmetro) descrita pelo aparelho 12 pode ser arranjada de modo a ser menor quando o dispositivo 50 está na posição retraída, facilitando a utilização do aparelho 12 ao longo de um poço 14 até um ponto de posicionamento desejado. Isso pode facilitar em especial a passagem do aparelho 12 através ou após uma restrição no compartimento 18 (como viradas ou perfis no compartimento 18). Isto pode oferecer a vantagem de que não é necessário fazer o poço 14 maior do que o necessário para acomodar o aparelho 12. Deve ser notado que não é incomum que um poço seja ampliado utilizando um underreamer para permitir a passagem de tubulações maiores. Também pode haver uma restrição ou um orifício restrito que a ferramenta tenha de passar através, de forma que ela pode ser colocada em um local do furo que tenha sido ampliado/fresado ou que tenha um tamanho apropriado necessário para execução do tubo de revestimento original nela.

[0078] Na modalidade ilustrada, o ponto de posicionamento para o dispositivo 50 é determinado pela posição requerida para o liner 28, como mostrado na Fig. 1, o aparelho 12 que transporta o dispositivo 50 sendo localizado no fundo do poço da janela 41 no liner. Após localização no ponto de posicionamento desejado, o dispositivo 50 pode ser movido para a posição estendida radialmente. De um modo vantajoso, por conseguinte, a invenção proporciona a capacidade de abrir o acesso através do compartimento tubular 46 (e assim através do aparelho 12) quando o dispositivo 50 está na posição estendida. Isto pode ser apreciado a partir da Fig. 1, que mostra o dispositivo 50 na posição retraída, onde este impede a passagem interna 48 do compartimento tubular 46. Opcionalmente, o aparelho 12 pode ser localizado em uma parte de um poço que foi fresada, para proporcionar uma folga suficiente para o movimento do dispositivo 50 para a posição estendida. Isto é mostrado na Fig. 9, onde a porção estendida 22 do poço foi fresada, como mostrado em 23 na figura.

[0079] Tipicamente, a posição retraída será uma posição operacional do dispositivo 50, em que o dispositivo é utilizado para gerar pulsos de pressão de fluido representativos de pelo menos um parâmetro medido no fundo do poço do poço. O dispositivo 50 é movido para a posição estendida após a operação para gerar pulsos de pressão de fluido para enviar dados a superfície. No entanto, será entendido que o dispositivo 50 pode ser igualmente capaz de gerar pulsos de pressão de fluido quando na posição estendida. De fato, uma posição operacional do dispositivo 50 pode ser a posição estendida, em vez da posição retraída.

[0080] Na posição retraída, o dispositivo gerador de pulsos 50 pode não se estender para além da superfície externa 63 do compartimento tubular 46. O dispositivo 50 é, por conseguinte, retraído para dentro da fenda 65 não se sobressaindo para além da superfície exterior para fora da fenda. Isso facilita a passagem do aparelho 12 ao longo do poço 14, navegando passadas quaisquer restrições no poço. Na posição retraída, o dispositivo gerador de pulsos 50 pode estender-se para além da superfície interna 61 do compartimento tubular 46 e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna 48. Na posição estendida, o dispositivo 50 não se estende para além da superfície interna 61, e assim não se estende para a passagem de fluxo de fluido interna 48. Isto pode proporcionar a capacidade para abrir o acesso de orifício completo através do compartimento tubular 46 quando o dispositivo 50 está na posição estendida. Isto pode ser particularmente desejável de modo a permitir o uso subsequente das ferramentas/equipamentos por dentro do poço, até o fundo, pelo aparelho 12 e em termos de maximização do fluxo do fluido através do aparelho.

[0081] O aparelho 12 também compreende um elemento de montagem, que assume a forma de um bloco de montagem 67, que recebe o dispositivo 50. O bloco de montagem 67 é montado para movimento entre as posições retraída e estendida, transportando o dispositivo 50, servindo assim para mover o dispositivo entre as referidas posições. O dispositivo gerador de pulso 50 está montado no bloco 67 de modo que, quando o bloco é movido para uma posição estendida, pelo menos uma parte do dispositivo 50 projeta-se para além da superfície externa 63 do compartimento 46.

[0082] Com efeito, o bloco de montagem 67 forma um bloco de montagem flutuante ou pistão que está montado na fenda 65, e que está vedado em relação à parede 60 por meio de vedações adequadas 71. Assim, a fenda 65 define efetivamente um cilindro no qual o bloco de montagem 67 é montado para movimento entre as posições retraída e estendida, sob pressão de fluido aplicada, o que será discutido abaixo. Um flange ou parada 83 podem ser fornecidos no bloco de montagem 67 para restringir o movimento para fora do bloco. Seguindo os ensinamentos de WO-2011/004180, cuja divulgação é incorporada neste documento por referência, o dispositivo de geração de pulsos 50 toma a forma de um cartucho, que está montado de forma amovível no bloco de montagem 67. A operação do dispositivo 50 será discutida mais detalhadamente abaixo.

[0083] O dispositivo 50 está inicialmente restrito na posição retraída, por pelo menos um elemento de travamento. Na modalidade ilustrada, existem dois elementos de travamento, um das quais é mostrado (Fig. 3) com o número de referência 73. O elemento de travamento 73 tem a forma de um retentor ou pino, e é acionável para liberar o dispositivo 50 para movimento para a posição estendida. Os retentores 73 são móveis entre as posições de engate, onde eles restringem o dispositivo 50, e uma posição de liberação, onde o dispositivo 50 é liberado para movimento para a posição estendida. Os retentores 73 são dispostos para engatar o bloco de montagem 67 para assim conter o dispositivo 50.

[0084] O aparelho 12 também está arranjado de modo que o dispositivo 50 pode ser retido na posição prolongada, de novo por meio de pelo menos um elemento de travamento. Na modalidade ilustrada, existem dois elementos de travamento, um dos quais é mostrado e indicado pelo número de referência 75. O elemento de travamento 75 tem a forma de um retentor ou pino, e é acionável para encaixar o dispositivo 50. Os retentores 75 são móveis entre uma posição de liberação, de modo que o movimento do dispositivo 50 para a posição estendida é permitido, e uma posição de engate em que eles restringem o dispositivo 50 na posição estendida. O referido elemento de travamento 75 pode ser cisalhável ou quebrável ou para permitir a liberação do dispositivo 50 para movimento a partir da posição estendida para a posição retraída. Mais uma vez, os retentores 75 são dispostos para engatar o bloco de montagem 67 para assim conter o dispositivo 50.

[0085] Opções de acionamento para os retentores 73 e 75 incluem mecânica, elétrica, eletromecânica, hidráulica e suas combinações.

[0086] Como mencionado acima, o dispositivo 50 é móvel a partir da sua posição retraída para a sua posição estendida sob pressão de fluido aplicada. Isto é alcançado através da criação de um diferencial de pressão entre a passagem de fluxo de fluido interna 48 em relação ao fluido externo do compartimento tubular 46, no espaço anular 32. Por exemplo, a pressão do fluido na passagem interna 48 pode ser elevada usando uma bomba na superfície, de modo que a força de pressão de fluido que atua sobre uma face do pistão interno, definida pelo bloco de montagem 67 é maior do que a que age sobre uma face de pistão externo (que resulta da pressão de fluido no espaço anular 32). No entanto, o dispositivo 50 pode ser móvel a partir da posição retraída para a posição estendida por aplicação de uma força mecânica, como por exemplo por passagem de uma ferramenta ou elemento de expansão (não mostrado) através da passagem de fluxo de fluido interna 48, a ferramenta transmitindo uma força sobre o dispositivo para impeli-lo para a posição estendida. O dispositivo 50 é móvel de modo semelhante a partir da posição estendida para a posição retraída pela pressão de fluido aplicada, neste caso, através do aumento da pressão no espaço anular 32 ou permitindo que a pressão do fluido na passagem 48 caia.

[0087] O compartimento tubular 46 define uma virada externa 77 que forma ou define parte da superfície externa 63 do compartimento 46. O compartimento tubular 46 pode, no entanto, ser disposto de modo a definir uma virada interna que forma pelo menos uma parte da superfície interna 61 do compartimento 46, podendo assim se projetar para dentro da passagem interna 48 até certo ponto.

[0088] Opcionalmente, o aparelho 12 pode compreender uma pluralidade de dispositivos de geração de pulsos, e a Fig. 4 ilustra uma opção em que o aparelho 12 compreende o dispositivo 50, além de um segundo dispositivo 54 semelhante. Ambos os dispositivos 50 e 54 são montados no bloco de montagem 67, e assim móvel entre as posições retraída e estendida em unissonância. Os dispositivos 50 e 54 podem ser operados de várias formas diferentes, e podem, por exemplo, ser utilizados para emitir sinais de pulsos de pressão separados ou combinados. Em uma outra variação, o aparelho 12 pode compreender apenas um único dispositivo de geração de pulsos 50, e equipamento de operação/ energia e sensor associados podem ser dispostos de modo diferente do acima descrito. Por exemplo e se referindo a Fig. 4, uma bateria ou outra fonte de energia para o funcionamento do gerador de pulsos 50 pode ser fornecida no local indicado pelo número de referência 54; o conjunto do sensor 42 pode ser fornecido no local indicado pelo número de referência 54; ou a unidade de operação 44 pode ser fornecida no local indicado pelo número de referência 54.

[0089] A operação dos dispositivos 50 e 54 é obtida de forma semelhante, e será descrita agora.

[0090] A unidade de operação 44 está disposta de modo a operar o dispositivo 50, ou ambos o primeiro e segundo dispositivos 50 e 54, onde fornecida, simultaneamente ou individualmente, conforme necessário. A unidade de operação 44 é mostrada em mais detalhe na Fig. 8, que é uma vista em perspectiva ampliada de uma parte do aparelho mostrado na Fig. 5, com certos componentes internos exibidos em contorno transparente e mostrando a unidade de operação durante a inserção no bloco de montagem 67. A unidade operacional 44 inclui uma seção de eletrônica 66, que compreende o sistema de aquisição de sensor 42, primeira e segunda fontes de energia elétrica na forma de baterias 69a e 69b, primeiro e segundo elementos conectores elétricos 68a, 68b e um dispositivo de armazenamento de dados adequado (não mostrado). As baterias 69a e 69b fornecem energia para o acionamento dos dispositivos 42, 50 e 54, respectivamente, embora uma única bateria possa ser utilizada. Os elementos conectores 68a, 68b proporcionam conexão elétrica com os dispositivos 50 e 54 de modo que possam ser operados para transmitir dados relativos a parâmetros medidos pelos sensores em ou associados ao sistema de aquisição de sensor 42 para a superfície.

[0091] Os primeiro e segundo dispositivos 50 e 54 compreendem cada um uma válvula, um das quais é mostrada, com número de referência 74. As válvulas 74 compreendem um elemento de válvula 76 e uma sede de válvula 78, as válvulas sendo acionáveis para controlar o fluxo de fluido ao longo dos respectivos percursos de fluxo 52. Isto é conseguido movendo os respectivos elementos de válvula 76 para dentro ou fora do contato de vedação com as sedes de válvula 78. Os dispositivos 50 e 54 também incluem cada um dos respectivos acionadores 70 acoplados aos elementos de válvula 76, para controlar assim o fluxo de fluido através dos respectivos percursos de fluxo 52. Os acionadores 70 são operados de maneira elétrica, e assumem a forma de solenóides ou motores com eixo de articulações 81. As articulações de eixo de acionador 81 são acopladas aos elementos de válvula 76 para controlar seu movimento, fornecendo entradas lineares ou rotativas para a operação dos elementos de válvula, sendo este último por meio de um conversor rotativo/linear adequado.

[0092] Energia para a operação dos acionadores 70 é fornecida pelas 69a baterias 69b, 68a por meio dos elementos conectores 68a, 68b. Conforme mostrado nas Figs. 6 e 8, os elementos de conexão 68 estão localizados dentro de conjuntos de orifício de vedação 90 montado dentro de orifícios 92 dos dispositivos 50, 54. Extremidades 98 dos elementos de conexão 68a, 68b fazem conexão elétrica com tomadas 99, que transmitem energia para os acionadores 70. A operação dos acionadores 70 faz com que as articulações de eixo de acionador 81 realizem translação dos elementos de válvula 76 para fora do engate de vedação com a sede da válvula 78. Quando é desejado retornar as válvulas 74 as suas posições fechadas, os acionadores 70 são desativados e molas de retorno (não mostrado) impelem os elementos de válvula 76 de volta em contato de vedação com suas sedes de válvula 78.

[0093] A estrutura e operação de ambas as válvulas 74 e os accionadores 66 são na maior parte dos aspectos, semelhantes ao que divulgado no documento WO-2011/004180, cuja divulgação é incorporada neste documento a título de referência. Por conseguinte, estes componentes não serão descritos mais detalhadamente aqui.

[0094] Os primeiro e segundo dispositivos 50 e 54 estão montados nos respectivos espaços 80 e 82 fornecidos no bloco de montagem flutuante 67. A unidade de operação 44 está montada de modo semelhante em um espaço 84 no bloco de montagem 67, que é separado dos espaços 80, 82 em que o primeiro e segundo dispositivos 50, 54 são montados mas que se abre para eles. Como mostrado, os dispositivos 50, 54 e a unidade de operação 44 são montados inteiramente dentro dos respectivos espaços 80, 82 e 84.

[0095] O primeiro e o segundo dispositivos 50, 54 e a unidade operacional 44 em si estão na forma de cartuchos ou inserções que podem ser montadas de forma liberável no bloco de montagem 67, nos espaços 80, 82 e 84. Embora mostrado como bolsos ou recessos, os espaços 80, 82 e/ou 84 poderiam assumir a forma de câmaras escavadas no bloco de montagem 67.

[0096] Os cartuchos do primeiro e segundo dispositivos 50, 54 e unidade de operação 44 são moldados de modo que são montados inteiramente dentro dos respectivos espaços 80, 82 e 84. Os cartuchos dos primeiro e segundo dispositivos 50, 54 alojam as respectivas válvulas 74. Os primeiro e segundo dispositivos 50 e 54 também definem uma parte dos respectivos percursos de fluxo 52, os percursos de fluxo se estendendo a partir das entradas 58 na parede do compartimento 60, através das válvulas 74 até as saídas 62. Assim, a operação das válvulas 74 controla o fluxo de fluido ao longo dos percursos de fluido 52 das entradas 58 até as respectivas saídas 62 para gerar pulsos. Pulsos de pressão de fluido positivos ou negativos podem ser gerado pelos dispositivos 50, 54. Pulsos positivos são gerados através da operação dos dispositivos 50, 54 para fechar os respectivos percursos de fluxo 52, 56, e pulsos negativos operando os dispositivos para abrir os percursos de fluxo.

[0097] Voltando agora à Fig. 10, é mostrada uma vista em corte através de parte de um aparelho para gerar um pulso de pressão de fluido no fundo do poço de acordo com outra modalidade da presente invenção, o aparelho indicado pelo número de referência 12'. Como componentes do dispositivo 12' com o aparelho 12 das Figs. 1 a 9 compartilham os mesmos números de referência, com a adição do sufixo '.

[0098] O aparelho 12' é de construção semelhante ao aparelho 12, e somente as diferenças significativas serão descritas neste documento. O aparelho 12 'é mostrado na Fig. 10 de modo secionado transversal a um eixo longitudinal principal de um compartimento 46' na região de um dispositivo 50' para a geração de um pulso de pressão de fluido. O dispositivo 50' é mostrado na Fig. 10 em uma posição retraída. A Fig. 11 é uma vista ampliada de parte do aparelho 12', em particular, de uma parte de uma parede 60' do compartimento 46'. A Fig. 12 é uma vista do aparelho 12' com o dispositivo 50' numa posição radialmente estendida.

[0099] Nesta modalidade, o dispositivo 50' é montado em um espaço 65' na parede 60 ', que toma a forma de um recesso ou cavidade. O dispositivo 50' é montado no espaço 65' de maneira que o movimento do dispositivo dentro do espaço seja limitado. O aparelho 12' é, nesta modalidade, configurado de modo que o dispositivo 50' é móvel a partir da posição retraída para a posição radialmente estendida pela transmissão de uma força de expansão no compartimento tubular 46', em particular, sobre a parte que define o espaço 65'. O compartimento tubular 46' está, portanto, configurado de modo que seja expansível para permitir o movimento do dispositivo 50' para a posição estendida. Nesta modalidade, o dispositivo 50' forma parte de uma superfície exterior 63' do dispositivo 50' do compartimento 46'', ou está situado em uma parte do compartimento 46' que define uma parte da superfície externa 63', e que a parte da superfície é movida radialmente para o exterior quando o dispositivo 50' é movido para a posição estendida.

[00100] Na modalidade ilustrada, o compartimento tubular 46' compreende uma pluralidade de zonas de deformação 102, que são configuradas para se deformarem de modo que o dispositivo 50' pode mover-se para a posição estendida. As zonas de deformação 102 são fornecidas entre uma parte 104 do compartimento tubular 46' que define o espaço 65', e uma parte principal 106 do alojamento 46'. O espaço 65 'é alongado em uma direção ao longo de um eixo longitudinal do compartimento 46', e as zonas 102 fazem fronteira nos lados laterais do espaço, que se prolongam em uma direção ao longo do eixo longitudinal. Eficazmente, no entanto, existem zonas de deformação que fazem fronteira com o espaço 65 'em torno de todo o seu perímetro, embora apenas dois sejam mostrados nas figuras. Pode ser proporcionado qualquer número adequado de zonas de deformação para permitir o movimento desejado do dispositivo 50 '.

[00101] As zonas de deformação 102 são regiões do compartimento tubular 46' que são moldadas de modo a permitir o movimento radialmente para o exterior necessário do dispositivo 50' para sua posição estendida. Na modalidade ilustrada, o compartimento tubular 46' tem uma forma que define pelo menos uma ondulação ou dobra 108 nas zonas de deformação 102, as ondulações dispostas de modo que possam ser pelo menos parcialmente abertas ou estendidas em aplicação de uma força de expansão, de modo que o dispositivo pode mover-se para a posição estendida. Isto é mostrado na Fig. 12.

[00102] As zonas de deformação 102 podem compreender um material com pelo menos uma propriedade de material que difere de uma propriedade correspondente de uma maior parte do compartimento, e em particular da parte 104 do compartimento que define o espaço 65'. A propriedade do material é geralmente a resistência a deformação, e as zonas de deformação 102 compreendem uma porção 112 de um material tendo uma resistência a deformação menor do que o restante do compartimento 46 '. Isto poderá fazer com que o compartimento tubular 46' se deforme nas zonas de deformação 102 sob aplicação de uma força de expansão. A título de exemplo, a maioria dos compartimentos 46' (em particular a parte principal 106 e a parte 104 que define o espaço 65') pode ser de uma liga de aço tendo uma resistência a deformação maior do que a da porção 112, de modo que a deformação ocorre na porção 102, que inclui a ondulação 108. A deformação pode ser alcançada pela aplicação de pressão de fluido ou expansão mecânica, como a utilização de uma ferramenta de expansão, de acordo com as técnicas descritas acima. Por exemplo e como mostrado na Fig. 10, cilindros hidráulicos 110 podem ser acionados para transmitir uma força sobre a porção 104 que define o espaço 65'

[00103] Enquanto o aparelho da presente invenção tenha sido mostrado e descrito na transmissão de dados para a superfície relativos à carga de compressão aplicada a uma tubulação de revestimento de poço, deverá ser compreendido que o aparelho tem uma ampla faixa de utilizações incluindo nas fases de perfuração e produção, ou ainda em uma operação de intervenção (por exemplo, para executar operações corretivas no poço após o início da produção). Por conseguinte, o aparelho pode ter um uso na transmissão de dados relativos a outros parâmetros pertinentes a perfuração, fases de completação ou produção e/ou em uma intervenção. Tal deve incluir mas não está limitado a pressão (por exemplo, no orifício interno e/ou externamento ao compartimento tubular); temperatura; características geológicas (por exemplo resistividade da rocha, radiação anterior); densidade; força (por exemplo, uma força dirigida axialmente, como um peso aplicado a um componente no poço, que pode ser de pedo sobre a broca (WOB) ou uma força ou torque direcionado rotacionalmente aplicado a um componente no poço, que pode ser torque sob a broca (TOB) ou na tubulação de poço); tensão; estresse; aceleração; e características de geometria do poço (por exemplo, orientação rotacional ou inclinação azimutal, a profundidade de um componente ou característica particular). Podem ser proporcionados sensores apropriados para a medição do(s) parâmetro(s) desejado(s).

[00104] Várias modificações podem ser feitas no precedente sem que se distanciem do escopo ou âmbito da presente invenção.

[00105] Na posição retraída, o dispositivo pode estender-se a uma primeira distância para além da superfície externa do compartimento tubular; e na posição estendida, o dispositivo pode estender-se a uma segunda distância para além da superfície externa do compartimento tubular que é maior do que a referida primeira distância.

[00106] Na posição retraída, o dispositivo pode estender-se a uma primeira distância para além da superfície interna do compartimento tubular e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna; e na posição estendida, o dispositivo pode estender-se a uma segunda distância para além da superfície interna do compartimento tubular e para dentro da passagem de fluxo de fluido interna, sendo que a referida segunda distância é menor do que a referida primeira distância.

[00107] O dispositivo pode compreender ou pode assumir a forma de um cartucho que pode ser montado de modo liberável na abertura.

[00108] O referido elemento de travamento pode ser cisalhável ou quebrável para liberar o dispositivo para o movimento para a posição estendida.

[00109] Os elementos de travamento podem ser fornecidos no compartimento tubular, no dispositivo (como no elemento de montagem), ou, opcionalmente, no compartimento e no dispositivo.

[00110] O dispositivo pode ser móvel a partir da posição estendida para a posição retraída por meio de aplicação de uma força mecânica, como através do contato entre o dispositivo e uma característica no poço. A característica pode ser uma característica especial, como uma virada ou perfil, fornecida no poço para a transmissão de uma força sobre o dispositivo.

[00111] O aparelho pode compreender uma pluralidade de dispositivos para a geração de um pulso de pressão de fluido. Cada dispositivo pode ser localizado em uma fenda respectiva. Uma pluralidade de dispositivos pode ser localizada em uma fenda. Quando o aparelho compreende um elemento de montagem, o elemento de montagem pode receber uma pluralidade de dispositivos geradores de pulso.

[00112] As aberturas de fenda podem ser de dimensões, perfil e/ou formas diferentes.

[00113] O aparelho pode ser arranjado para limitar automaticamente o dispositivo na posição estendida após o movimento para a referida posição. Por exemplo, o elemento de travamento pode ser arqueado ou então inclinado.

Claims (20)

1. Aparelho (12) para gerar pulsos de pressão de fluido no fundo do poço caracterizado por compreender: um compartimento tubular (46) que define uma passagem de fluxo de fluido interno (48) e proporcionando uma parede de compartimento (60) com uma superfície interna (61) e uma superfície externa (63); e um dispositivo (50) para gerar seletivamente um pulso de pressão de fluido, o dispositivo (50) sendo montado em uma fenda (65) definida na parede do compartimento (60) e que é móvel, em uníssono, entre uma posição retraída, onde o dispositivo (50) está assentado no interior da fenda, e uma posição radialmente estendida, onde o dispositivo (50) se estende pelo menos parcialmente para além da superfície externa e pode ser empregado para emitir sinais de pulso de pressão combinados ou separados, compreendendo ainda um bloco de montagem (67) disposto de modo liberável no interior da abertura, em que o dispositivo (50) está montado no bloco de montagem (67) e o bloco de montagem (67) se move entre as posições retraídas e radialmente estendidas, em que o bloco de montagem (67) é montado para movimento entre as posições retraída e estendida, transportando o dispositivo (50), e servindo assim para mover o dispositivo entre as referidas posições, e em que o bloco de montagem (67) forma um bloco de montagem flutuante o qual está montado na fenda (65), e vedado em relação à parede (60) por meio de vedações adequadas (71).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura se estende entre as superfícies interna (61) e externa (63) da parede do compartimento (60).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando na posição retraída, o dispositivo (50) se estende pelo menos parcialmente para dentro da passagem de fluxo de fluido interna (48) e para além da superfície interna (61).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bloco de montagem (67) é fixado na posição retraída usando um ou mais elementos de travamento (75).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que bloco de montagem (67) é fixado na posição radialmente estendida utilizando um ou mais elementos de travamento (75).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o um ou mais elementos de travamento (75) são cisalháveis para permitir a liberação do bloco de montagem (67) para movimento a partir da posição radialmente estendida de volta para a posição retraída.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (50) é móvel a partir da posição retraída para a posição radialmente estendida pela transmissão de uma força de expansão ao compartimento tubular (46) na ou adjacente à abertura.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o compartimento tubular (46) compreende pelo menos uma zona de deformação (102) configurada para deformar de modo que o dispositivo (50) possa mover-se a partir da posição retraída para a posição radialmente estendida.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma zona de deformação (102) define pelo menos uma ondulação (108) disposta de modo a ser pelo menos parcialmente estendida ao assumir a força de expansão.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (50) é móvel a partir da posição retraída para a posição radialmente estendida por meio de pelo menos um diferencial de pressão entre a passagem de fluxo de fluido interno (48) e externo ao compartimento tubular (46), e aplicação de uma força mecânica que serve para mover o dispositivo (50).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda pelo menos um sensor acoplado de modo comunicável ao dispositivo (50) para medição de um parâmetro no fundo de poço, em que os dados relativos ao parâmetro do fundo de poço, medidos por pelo menos um sensor, são transmitidos para um local de superfície por meio de pulsos de pressão de fluido gerados pelo dispositivo (50).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de fundo do poço é selecionado a partir do grupo que consiste em pressão, temperatura, uma característica geológica, densidade, peso sobre a broca, torque sobre a broca, tensão, stress, aceleração e uma característica geométrica do poço.

13. Método caracterizado por compreender: introduzir um aparelho conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12; transportar o conjunto de fundo de poço (12) dentro do poço (14) em uma coluna de tubulação (10) com o dispositivo (50) estando em uma posição retraída, onde o dispositivo (50) está assentado no interior da fenda; localizar o dispositivo (50) em uma posição desejada no poço; utilizar o dispositivo (50) para gerar pulsos de pressão de fluido para transmitir dados relativos a pelo menos um parâmetro de fundo de poço para um local de superfície; e mover o dispositivo (50) da posição retraída para uma posição radialmente estendida, em que o dispositivo (50) se estende pelo menos parcialmente para além da superfície externa.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o movimento do dispositivo (50) da posição retraída para a posição radialmente estendida precede a operação do dispositivo (50) para gerar pulsos de pressão de fluido para transmitir dados relativos a pelo menos um parâmetro de fundo de poço para um local da superfície.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (50) está disposto dentro de um bloco de montagem (67) disposto de modo liberável dentro da abertura, e em que o movimento do dispositivo (50) da posição retraída para a posição radialmente estendida compreende mover o bloco de montagem da posição retraída para a posição radialmente estendida.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda fixar o bloco de montagem na posição recolhida ou na posição radialmente estendida usando um ou mais elementos de travamento (73, 75).

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o movimento do dispositivo (50) da posição retraída para a posição radialmente estendida compreende: transmissão de uma força de expansão ao compartimento tubular na ou adjacente à abertura; e deformação de pelo menos uma zona de deformação (102) no compartimento tubular (46), em resposta à força de expansão e movendo assim o dispositivo (50) da posição retraída para a posição radialmente estendida; ou introduzir um diferencial de pressão entre a passagem de fluxo de fluido interno (48) e externo ao compartimento tubular (46).

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o movimento do dispositivo (50) da posição retraída para a posição radialmente estendida compreende a introdução de um diferencial de pressão entre a passagem de fluxo de fluido interno (48) e externo ao compartimento tubular (46).

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (50) está disposto dentro de um bloco de montagem (67) disposto de modo liberável dentro da fenda, e em que a aplicação da força mecânica ao dispositivo (50) compreende a aplicação da força mecânica sobre o bloco de montagem (67).

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda a medição de pelo menos um parâmetro de fundo de poço com pelo menos um sensor disposto no conjunto de fundo de poço e acoplado de forma comunicável ao dispositivo (50), o parâmetro de fundo de poço sendo selecionado a partir do grupo que consiste em pressão, temperatura, uma característica geológica, densidade, peso sobre broca, torque sobre broca, tensão, stress, aceleração e um recurso de geometria do poço.

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