BR112019009262B1 - Sistema para acoplamento indutivo de fundo de poço, e, métodos para implantar um sistema eletricamente conectado de fundo de poço e para transmitir sinais elétricos entre componentes de fundo de poço - Google Patents
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Abstract
Um sistema de acoplamento indutivo de fundo de poço, um método de implantar um sistema eletricamente conectado de fundo de poço e um método de transmitir sinais elétricos entre componentes de fundo de poço. O sistema de acoplamento indutivo de fundo de poço compreende um cabo, um acoplador indutivo de cabo, um dispositivo elétrico de fundo de poço e um acoplador indutivo de dispositivo. O acoplador indutivo de cabo é elétrica e mecanicamente acoplado a uma extremidade do cabo e vedado por pressão ao cabo. O acoplador indutivo de dispositivo é elétrica e mecanicamente acoplado ao dispositivo elétrico e vedado por pressão ao dispositivo de fundo de poço. O acoplador indutivo de cabo e o acoplador indutivo de dispositivo são indutivamente acopláveis entre si, de modo que o cabo esteja em comunicação sem fio com o dispositivo elétrico de fundo de poço através do acoplador indutivo de cabo e o acoplador indutivo de dispositivo.
Description
[001] Essa seção é destinada a fornecer informação contextual relevante para facilitar uma melhor compreensão dos vários aspectos das modalidades descritas. Por conseguinte, deve ser entendido que essas declarações devem ser lidas nessa luz e não como admissões da técnica anterior.
[002] Poços de óleo e gás são tipicamente instrumentados com vários sensores de fundo de poço para medir várias condições do ambiente de fundo de poço e/ou parâmetros de poço como temperatura, pressão, vibração, falha de cabo, posição e orientação, fluxo, densidade, entre outros. Esses sensores são colocados no fundo do poço adjacentes à tubulação de produção ou tubo de perfuração como e acoplado furo acima através de um cabo. Desse modo, os sensores são conectados ao cabo quando a tubulação ou tubo é descida para o fundo do poço.
[003] Durante uma operação de descida em furo, uma coluna de tubulação de fundo de poço é construída abaixando uma coluna de tubulação no fundo do poço, conectando outro segmento de tubulação furo acima do segmento de tubulação anterior, desse modo adicionando comprimento à coluna de tubulação e, então, abaixando a coluna de tubulação adicionalmente no fundo do poço. Segmentos de tubulação adicionais são adicionados desse modo até que a profundidade desejada seja alcançada. Atualmente, esse processo de descida em furo deve ser pausado para instalar sensores sobre a coluna de tubulação e testar as conexões. Especificamente, a cabeça de cabo do cabo é fisicamente conectada ao sensor e um teste de pressão pode ser executado. Isso é feito na superfície na qual a operação de descida em furo é pausada para instalar o sensor sobre a coluna de tubulação, conectar a cabeça de cabo ao sensor e testar a pressão da conexão entre o sensor e a cabeça de cabo. Somente após término da conexão e passagem de teste de pressão a operação de descida em furo é iniciada novamente, abaixando a tubulação ou tubo adicionalmente no fundo do poço. Esse processo demora um período de tempo significativo, e diminui a velocidade da operação de descida em furo, desse modo aumentando os custos e tempo geral de sonda.
[004] As modalidades da invenção são descritas com referência às seguintes figuras. Os mesmos números são usados em todas as figuras para referenciar características e componentes similares. As características mostradas nas figuras não são necessariamente mostradas em escala. Certas características das modalidades podem ser mostradas exageradas em escala ou em uma forma de certo modo esquemática e alguns detalhes de elementos podem não ser mostrados no interesse de claridade e concisão.
[005] A figura 1 mostra uma vista em elevação de um sistema de poço de produção de exemplo com acoplamento indutivo entre componentes elétricos de fundo de poço de acordo com uma ou mais modalidades; As figuras 2A e B são vistas diagramáticas de sistemas de conexão indutiva, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 3 é uma vista diagramática de uma modalidade de um sistema de conexão elétrica compreendendo uma pluralidade de dispositivos elétricos, cada um dos quais é acoplado a um acoplador indutivo exclusivo, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 4 é uma vista diagramática de uma modalidade de um sistema de conexão elétrica compreendendo uma pluralidade de dispositivos elétricos, todos os quais são acoplados ao mesmo acoplador indutivo, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 5A é uma vista de diagrama de um sistema de conexão elétrica com acopladores indutivos como unidades de acréscimo, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 5B é uma vista de diagrama de um sistema de conexão elétrica no qual um acoplador indutivo é embutido ou integrado em uma cabeça de cabo e um acoplador indutivo é acoplado a um dispositivo elétrico como uma unidade de acréscimo vedada por pressão, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 5C é uma vista de diagrama de um sistema de conexão elétrica no qual um acoplador indutivo é embutido ou integrado em um dispositivo elétrico e um acoplador indutivo é acoplado a uma cabeça de cabo como uma unidade de acréscimo veada por pressão, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 5D é uma vista de diagrama de um sistema de conexão elétrica no qual um acoplador indutivo é embutido ou integrado em um dispositivo elétrico e outro acoplador indutivo é embutido ou integrado em uma cabeça de cabo, de acordo com uma ou mais modalidades; A figura 5E mostra uma vista de diagrama de acopladores indutivos do sistema de conexão elétrica como unidades de acréscimo com um cabo indutivamente acoplado ao fundo de um dispositivo elétrico, de acordo com uma ou mais modalidades; e As figuras 6A e B mostram vistas de diagrama de sistemas de conexão elétrica conectados em paralelo e em série, respectivamente, de acordo com uma ou mais modalidades.
[006] A presente revelação fornece um sistema de conexão elétrica de fundo de poço que utiliza acoplamento indutivo para transmitir energia e/ou dados entre dois ou mais componentes de fundo de poço, como entre um cabo e um medidor. Uma vez que acoplamento indutivo não requer que uma conexão física seja feita, não há teste de pressão exigido entre os dois componentes, o que diminui a quantidade de tempo necessário para descer o sistema para o fundo do poço.
[007] Com referência agora às figuras, a figura 1 mostra uma vista em elevação de um sistema de poço de produção de exemplo 100 com acoplamento por indução entre componentes elétricos de fundo de poço, de acordo com uma ou mais modalidades. Como mostrado, o sistema de poço 100 inclui um poço 102 formado em uma formação 104. O poço 102 pode ser um poço vertical como ilustrado ou pode ser um poço horizontal ou direcional. A formação 104 pode ser composta de várias zonas que podem incluir reservatórios de óleo. Em certas modalidades de exemplo, o sistema de poço 100 pode incluir uma árvore de produção 108 e uma cabeça de poço 109 localizadas em um sítio de poço 106. Uma tubulação de produção 112 estende a partir da cabeça de poço 109 para dentro do poço 102. A tubulação de produção 112 inclui uma pluralidade de perfurações 126 através das quais fluido a partir da formação 104 pode entrar na tubulação de produção 112 e fluir para cima para dentro da árvore de produção 108.
[008] Em algumas modalidades, o furo do poço 102 é revestido com um ou mais segmentos de revestimento 130. Os segmentos de revestimento 130 ajudam a manter a estrutura do poço 102 e evitam que o poço 102 colapse sobre si próprio. Em algumas modalidades, uma porção do poço não é revestida e pode ser mencionada como “furo aberto”. O espaço entre a tubulação de produção 112 e o revestimento 130 ou furo do poço 102 é um espaço anular 110. Fluidos de produção entram no espaço anular 110 a partir da formação 104 e, então, entram na tubulação de produção 112 a partir do espaço anular 110. Fluido de produção entra na árvore de produção 108 a partir da tubulação de produção 112. O fluido de produção é então fornecido a várias instalações de superfície para processamento através de uma tubulação de superfície 114. Deve ser reconhecido que o sistema de poço 100 é somente um sistema de poço de exemplo e há muitas outras configurações de sistema de poço que também podem ser apropriadas para uso.
[009] Um sistema de conexão indutiva de fundo de poço 140 também é implantado no fundo do poço, e em uma ou mais modalidades, é acoplado à tubulação de produção 112. Em certas dessas modalidades, o sistema de conexão 140 é acoplado a um mandril 150, em que o mandril 150 é um segmento da tubulação de produção 112. Em uma ou mais outras modalidades, o sistema 140 é acoplado diretamente à tubulação de produção 112. O sistema de conexão 140 inclui um cabo 142 que inclui uma extremidade de superfície 144 estendendo para cima do poço e eletricamente acoplado a um sistema de controle 160 no sítio de trabalho 106. O cabo 142 também inclui uma extremidade de acoplamento 146 se estendendo para o fundo do poço, em que o cabo 142 é elétrica e mecanicamente acoplado a um acoplador indutivo 148. O sistema de conexão 140 inclui ainda um dispositivo elétrico de fundo de poço 152, que é acoplado a outro acoplador indutivo 154. O dispositivo elétrico 152 é desse modo indutivamente acoplado ao acoplador indutivo 148 do cabo 142. Dados e/ou energia são transmissíveis entre o cabo 142 e o dispositivo elétrico 152 através dos acopladores indutivos 148, 154, que podem servir como transceptores indutivos.
[0010] O sistema de conexão indutivo de fundo de poço 150 pode ser implantado no fundo do poço em um modo eficiente em termos de tempo, com tempo de parada mínimo uma vez que as conexões entre o acoplador indutivo 148 e o cabo 132 e entre o acoplador indutivo 154 e o dispositivo elétrico 152 podem ser feitas e testadas em relação á pressão antecipadamente. Desse modo, em uma ou mais modalidades, um método de implantar o sistema de conexão 140 no fundo do poço inclui acoplar um segmento de tubulação, como o mandril 150, a uma coluna de tubulação de fundo de poço 112a, que pode incluir um ou mais segmentos de tubulação interconectados. O segmento de tubulação pode incluir o dispositivo elétrico 152 já acoplado ao mesmo, onde o dispositivo elétrico 152 é eletricamente acoplado a e vedado por pressão com o acoplador indutivo 154.
[0011] O cabo 142 com o acoplador indutivo 148 é então acoplado ao segmento de tubulação na faixa eletromagnética do acoplador indutivo 154 do dispositivo elétrico 152, em que a cabeça de cabo é anteriormente eletricamente acoplada a e vedada por pressão com um acoplador indutivo de cabo. O segmento de tubulação é então abaixado no fundo do poço com a coluna de tubulação de fundo de poço 112a.
[0012] Embora a figura 1 ilustre uma operação de produção, deve ser reconhecido que os sistemas e técnicas apesentados nessa revelação podem ser também aplicados a uma operação de injeção, operação de perfuração ou operação de perfilagem/avaliação, em que o sistema de conexão 140 é acoplado ao tubo de perfuração, cabo wireline, tubulação de bobina, ou similar ao invés de tubulação de produção.
[0013] A figura 2A é uma vista esquemática de uma modalidade de um sistema de conexão indutiva 200. Nessa modalidade, um dispositivo elétrico 202 é acoplado a um mandril 204. O mandril 204 inclui extremidades de acoplamento 212 (por exemplo, extremidades rosqueadas) para acoplamento aos segmentos de fundo de poço e acima do poço da tubulação de produção 112 (figura 1) e desse modo compõe uma porção da coluna de tubulação de produção 112.
[0014] O dispositivo elétrico 202 também é elétrica e mecanicamente acoplado a um acoplador indutivo 206, em que o acoplador indutivo 206 é vedado por pressão a ou equilibrado por pressão com o dispositivo elétrico 202. Em uma ou mais modalidades, o acoplador indutivo 206 é embutido e integral com o dispositivo elétrico 202 e desse modo fornece um dispositivo vedado. Em uma ou mais outras modalidades, o acoplador indutivo 206 é fixado ao dispositivo elétrico 202 como uma unidade de acréscimo e vedado por pressão a ou equilibrado por pressão com o dispositivo elétrico 202. Em tais modalidades, a conexão entre o acoplador indutivo 206 e o dispositivo elétrico 202 é testada em relação à pressão antes de ser instalada no mandril 204, ou antes, da operação de descida no furo. O sistema 200 inclui ainda um cabo 210 que estende a partir da superfície. O cabo 210 também é elétrica e mecanicamente acoplado a um acoplador indutivo 208, em que o acoplador indutivo 208 do cabo 210 é comunicável com o acoplador indutivo 206 do dispositivo elétrico 202, desse modo fornecendo um meio de transmitir energia, dados ou ambos entre o cabo 210 e o dispositivo elétrico 202.
[0015] O acoplador indutivo 208 pode ser embutido em ou integral com uma cabeça de cabo 214 do cabo 210, e desse modo forma um dispositivo vedado. O acoplador indutivo 208 pode ser também acoplado à cabeça de cabo 214 como uma unidade de acréscimo e vedado por pressão com uma cabeça de cabo 214. Essa conexão pode ser feita e testada para pressão antes da operação de descida no furo ou em tandem com uma parte anterior da operação de descida no furo de modo que o cabo 210 com acoplador indutivo 208 está prontos para serem descidos no furo com o segmento associado da tubulação de produção sem pausar a operação de descida em furo para teste de pressão. Desse modo, durante a operação de descida no furo, o cabo 210 com o acoplador indutivo 208 é simplesmente acoplada ao mandril 212 quando o mandril é conectado à porção de fundo de poço da tubulação de produção 112. O mandril 212 já inclui o dispositivo elétrico 202 e acoplador indutivo 206 acoplado ao mesmo e o acoplador indutivo 208 do cabo é colocado em uma proximidade comunicável do acoplador indutivo 206 do dispositivo elétrico 202. Uma vez que nenhuma conexão física é necessária entre os acopladores indutivos 206, 208, nenhum teste de pressão é necessário. Desse modo, tempo mínimo de parada é necessário para conectar e descer o sistema 200 no fundo do poço.
[0016] Em um caso de uso de exemplo, o cabo 210 envia um primeiro sinal elétrico para o acoplador indutivo 208, que gera uma corrente através do acoplador indutivo 208, desse modo gerando um campo eletromagnético. O campo eletromagnético induz uma tensão através do acoplador indutivo 206 do dispositivo elétrico 202 e um segundo sinal elétrico é enviado para o dispositivo elétrico 202, no qual o segundo sinal elétrico é representativo do primeiro sinal elétrico. A comunicação é desse modo estabelecida entre o cabo e o dispositivo elétrico 202.
[0017] O dispositivo elétrico 202 pode incluir um sensor configurado para fazer medições de uma ou mais condições de fundo de poço como temperatura, pressão, umidade, composição de fluido, vibração, posição e orientação em um poço e similar. Por conseguinte, o sensor pode incluir pelo menos um de um sensor de temperatura, um sensor de pressão, um sensor de umidade, um espectrômetro, um medidor de fluxo, um acelerômetro, um magnetômetro, um gravímetro, um medidor de deformação, uma célula de carga, um receptor eletromagnético e similar. O sensor pode incluir sensores do tipo individual ou dual que têm mais de uma entrada sentida. O sensor também pode incluir um sistema de detecção de múltiplos pontos com sub-sensores colocados em locais diferentes. Como exemplo não limitador, o dispositivo elétrico 202 pode ser um medidor de fundo de poço permanente ROC™ disponível junto a Halliburton Energy Services, Inc., de Houston, Texas. O medidor ROC™ pode ser implantado em uma coluna de tubulação de produção (por exemplo, a tubulação de produção 112 da figura 1) para monitoramento de produção, monitoramento de reservatório, otimização de sistema de completação e otimização de elevação artificial. O medidor ROC™ pode incluir um ou mais sensores de pressão e temperatura para monitoramento do sistema de produção. O dispositivo elétrico 202 pode incluir também um dispositivo de acionamento, como, porém não limitado a uma válvula, solenoide, pistão, luva, bomba, dispositivo magnetorrestritivo, motor elétrico, dispositivo piezoelétrico, transdutor eletromagnético ou qualquer outro dispositivo adequado configurado para converter energia elétrica em energia mecânica, entre outras.
[0018] Deve ser reconhecido que o dispositivo elétrico 202 pode ter mais de um acoplador indutivo 206 que acopla indutivamente em um ou mais dispositivos elétricos ou um ou mais cabos com acopladores indutivos respetivos. Por exemplo, a figura 2B mostra uma vista esquemática do dispositivo elétrico 202 incluindo mais de um acoplador indutivo 206A e B, de acordo com uma ou mais modalidades. Como mostrado, o acoplador indutivo adicional 206B permite que o dispositivo elétrico 202 sirva como um componente de alimentação direta de modo que dados e/ou energia passem através do dispositivo elétrico 202 para um cabo adicional 210B através do acoplador indutivo 208B. A figura 3 ilustra uma modalidade de um sistema de conexão elétrica 300 compreendendo uma pluralidade de dispositivos elétricos 302, cada um dos quais é acoplado a um acoplador indutivo exclusivo 306. Nessa modalidade, todos os acopladores indutivos 306 se comunicam com um acoplador indutivo 308 acoplado a um cabo 310. Por exemplo, os acopladores indutivos diferentes 306 acoplados aos dispositivos elétricos 302 podem comunicar através de uma ampla variedade de esquemas de modulação, incluindo, porém não limitado a chaveamento de deslocamento de amplitude, chaveamento de deslocamento de frequência, chaveamento de deslocamento de fase, ou qualquer outro esquema de modulação adequado, que permite que os sinais sejam recebidos ou transmitidos através do mesmo acoplador indutivo 308 e então decodificados nos respectivos sinais.
[0019] A figura 4 ilustra uma modalidade de um sistema de conexão elétrica 400 compreendendo uma pluralidade de dispositivos elétricos 402, todos os quais são acoplados ao mesmo acoplador indutivo 406. Os sinais separados a partir do dispositivo elétrico 402 podem ser codificados em um sinal de transmissão único que é transmitido para o cabo através de acopladores indutivos 406, 408. O sinal recebido pelo cabo 410 é enviado para o sistema de controle 150 (figura 1) onde o sinal é decodificado nos dados respectivos de cada dispositivo elétrico 402. Os acopladores indutivos 406, 408 podem também fornecer comunicação bidirecional entre os dispositivos elétricos 402 e o cabo 410.
[0020] Em uma ou mais modalidades, os dispositivos elétricos 402 podem sentir uma condição fora do mandril 404. Um ou mais dispositivos elétricos 402a podem ser também localizados no interior do mandril 404 e desse modo sentir uma ou mais condições a partir do interior ou exterior do mandril 404. Os dispositivos elétricos 402 podem estar em comunicação de fluido com o exterior ou o interior do mandril 404 para sentir uma ou mais condições através do mandril 404. Por exemplo, o dispositivo elétrico 402a pode estar em comunicação de fluido com o exterior do mandril 404 através de um canal para medir uma condição fora do mandril 404. A condição sentida pelos dispositivos elétricos 402 pode incluir, porém não é limitada a, uma temperatura, pressão, taxa de fluxo entre outras.
[0021] Meios de acoplamento indutivo podem ser integrados na interface de comunicação entre um cabo e um dispositivo elétrico de fundo de poço de vários modos, como ilustrado nas figuras 5A-5E. Especificamente, a modalidade da figura 5A inclui uma cabeça de cabo 514 acoplada a um cabo 510. Um acoplador indutivo 508 é acoplado à cabeça de cabo 514 como uma unidade de acréscimo. Similarmente, um acoplador indutivo 506 é acoplado a um dispositivo elétrico 502 como uma unidade de acréscimo, em que os acopladores indutivos 506, 508 são comunicáveis entre si. Com os acopladores indutivos 506, 508 como unidades de acréscimo, o cabo 510 e o dispositivo elétrico 502 podem ser retroffited para comunicação indutiva.
[0022] A figura 5B ilustra uma modalidade na qual o acoplador indutivo 508 é embutido em ou integral com a cabeça de cabo 514 e o acoplador indutivo 506 é acoplado ao dispositivo elétrico 502 como uma unidade de acréscimo vedada por pressão. Como mostrado, o dispositivo elétrico 502 pode ser instalado para comunicação indutiva com o cabo 510. A figura 5C ilustra uma modalidade na qual o acoplador indutivo 506 é embutido em ou integral com o dispositivo elétrico 502 e o acoplador indutivo 508 é acoplado à cabeça de cabo 514 como uma unidade de acréscimo vedada por pressão. Como mostrado, o cabo 512 pode ser retroffited para comunicação indutiva com o dispositivo elétrico 502. A figura 5D ilustra uma modalidade na qual o acoplador indutivo 506 é embutido ou integral com o dispositivo elétrico 502 e o acoplador indutivo 508 é embutido ou integral com a cabeça de cabo 514. Cada dos acopladores indutivos 506, 508 pode incluir um transmissor, um receptor, ou ambos. O acoplador indutivo 506 também pode ser posicionado ou acoplado em uma ampla variedade de locais no dispositivo elétrico 502. Por exemplo, a figura 5E mostra uma vista de diagrama do acoplador indutivo 506 acoplado ao fundo do dispositivo elétrico 502, de modo que o cabo 510 seja descido ao longo do dispositivo elétrico 502 e indutivamente acoplado ao dispositivo elétrico 502 através dos acopladores indutivos 506, 508.
[0023] Uma rede de comunicação também pode ser formada com os sistemas de conexão discutidos aqui incluindo uma combinação de acopladores indutivos, dispositivos elétricos, ou cabos. A rede de comunicação pode ser formada com os dispositivos elétricos 202 indutivamente acoplados em paralelo, série ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, a figura 6A mostra uma vista de diagrama dos dispositivos elétricos 602A-B conectados em paralelo ao longo do cabo 610, de acordo com uma ou mais modalidades. A figura 6B mostra uma vista de diagrama dos dispositivos elétricos 602A e B conectados em série com múltiplos acopladores indutivos 606, 608 e cabos 610, de acordo com uma ou mais modalidades. Outras redes de comunicação adequadas podem ser formadas com os sistemas de conexão descritos aqui incluindo, porém não limitados a uma rede de anel, uma rede de malha, uma rede de estrela, uma rede de árvore, uma rede de barramento linear, uma rede de ponto a ponto, ou uma combinação das mesmas.
[0024] Além das modalidades descritas acima, muitos exemplos de combinações específicas estão compreendidos no escopo da revelação, alguns dos quais são detalhadas abaixo: Exemplo 1: Um sistema de acoplamento indutivo de fundo de poço, compreendendo: Um cabo; Um acoplador indutivo de cabo elétrica e mecanicamente acoplado a uma extremidade do cabo e vedado por pressão ao cabo; Um dispositivo elétrico de fundo de poço; Um acoplador indutivo de dispositivo elétrica e mecanicamente acoplado ao dispositivo elétrico e vedado por pressão ao dispositivo de fundo de poço; e Em que o acoplador indutivo de cabo e o acoplador indutivo de dispositivo são indutivamente acopláveis entre si, de modo que o cabo esteja em comunicação sem fio com o dispositivo elétrico de fundo de poço através do acoplador indutivo de cabo e o acoplador indutivo de dispositivo.
[0025] Exemplo 2: O sistema do exemplo 1, em que o cabo, o acoplador indutivo de cabo, o dispositivo elétrico de fundo de poço e o acoplador indutivo de dispositivo são acoplados a um mandril, em que o mandril é acoplável a tubulação de fundo de poço.
[0026] Exemplo 3: o sistema do exemplo 2, em que o dispositivo elétrico de fundo de poço é um sensor configurado para sentir uma condição fora da tubulação de fundo de poço, dentro da tubulação de fundo de poço ou ambas.
[0027] Exemplo 4: O sistema do exemplo 1, em que o cabo, o acoplador indutivo de cabo, o dispositivo elétrico de fundo de poço e o acoplador indutivo de dispositivo são acoplados à tubulação de fundo de poço.
[0028] Exemplo 5: o sistema do exemplo 1, compreendendo ainda uma pluralidade de dispositivos elétricos de fundo de poço, cada um dos quais é acoplado a um acoplador indutivo de dispositivo exclusivo.
[0029] Exemplo 6: o sistema do exemplo 1, compreendendo ainda uma pluralidade de dispositivos elétricos de fundo de poço acoplados ao mesmo acoplador indutivo de dispositivo.
[0030] Exemplo 7: o sistema do exemplo 1, em que o dispositivo elétrico de fundo de poço compreende pelo menos um de um dispositivo de acionamento, um sensor, uma válvula, uma luva, uma bomba, um pistão ou qualquer combinação dos mesmos.
[0031] Exemplo 8: o sistema do exemplo 1, em que o acoplador indutivo de cabo é integral com uma cabeça de cabo do cabo.
[0032] Exemplo 9: o sistema do exemplo 1, em que o acoplador indutivo de dispositivo é integral com o dispositivo elétrico de fundo de poço.
[0033] Exemplo 10: o sistema do exemplo 1, em que o acoplador indutivo de cabo é acoplado a uma cabeça de cabo do cabo como uma unidade de acréscimo.
[0034] Exemplo 11: o sistema do exemplo 1, em que o acoplador indutivo de dispositivo é acoplado ao dispositivo elétrico como uma unidade de acréscimo.
[0035] Exemplo 12: o sistema do exemplo 7, em que o sensor inclui pelo menos um de um sensor de temperatura, um sensor de pressão, um sensor de umidade, um medidor de fluxo, um acelerômetro, um gravímetro, um gravitômetro, um medidor de deformação, e uma célula de carga.
[0036] Exemplo 13: O sistema do exemplo 1, em que pelo menos um de dados e energia são transmissíveis sem fio entre o cabo e o dispositivo elétrico de fundo de poço.
[0037] Exemplo 14: Um método de implantar um sistema eletricamente conectado de fundo de poço, compreendendo:acoplar um segmento de tubulação a uma coluna de tubulação de fundo de poço, em que o segmento de tubulação inclui um dispositivo elétrico acoplado ao mesmo, o dispositivo elétrico acoplado eletricamente a e vedado por pressão com um acoplador indutivo de dispositivo; acoplar uma cabeça de cabo sobre o segmento de tubulação na faixa eletromagnética do acoplador indutivo de dispositivo, em que a cabeça de cabo é eletricamente acoplada a e vedada por pressão com um acoplador indutivo de cabo; e abaixar o segmento de tubulação acoplado à coluna de tubulação de fundo de poço adicionalmente no fundo do poço.
[0038] Exemplo 15: O método do exemplo 14, compreendendo ainda acoplar a cabeça de cabo ao acoplador indutivo e teste de pressão da conexão antes de acoplar o segmento de tubulação à coluna de tubulação de fundo de poço.
[0039] Exemplo 16: O método do exemplo 14, compreendendo ainda montar o dispositivo elétrico ao segmento de tubulação antes do acoplamento do segmento de tubulação à coluna de tubulação de fundo de poço.
[0040] Exemplo 17: O método do exemplo 14, compreendendo ainda testar pressão de uma conexão entre a cabeça de cabo e o acoplador indutivo de cabo ou teste de pressão de uma conexão entre o dispositivo elétrico e o acoplador indutivo de dispositivo ou ambos, antes do acoplamento do segmento de tubulação à coluna de tubulação de fundo de poço.
[0041] Exemplo 18: O método do exemplo 14, compreendendo ainda transmitir sem fio pelo menos um de dados e energia entre o cabo e o dispositivo elétrico de fundo de poço através do acoplador indutivo de cabo e o acoplador indutivo de dispositivo.
[0042] Exemplo 19: o método do exemplo 14, em que o segmento de tubulação inclui um dispositivo elétrico adicional acoplado ao mesmo, o dispositivo elétrico adicional acoplado eletricamente a e vedado por pressão com um acoplador indutivo de dispositivo adicional na faixa eletromagnética do acoplador indutivo de cabo.
[0043] Exemplo 20: o método do exemplo 14, em que o segmento de tubulação inclui um dispositivo elétrico adicional acoplado ao mesmo, o dispositivo elétrico adicional eletricamente acoplado a e vedado por pressão com o acoplador indutivo de dispositivo.
[0044] Exemplo 21: Método de transmitir sinais elétricos entre componentes de fundo de poço, compreendendo:enviar um sinal elétrico transmitido a partir de um primeiro componente elétrico para um acoplador indutivo de transmissão, em que o acoplador indutivo de transmissão é vedado por pressão ao primeiro componente elétrico e acoplado a um segmento de tubulação; gerar uma corrente através do acoplador indutivo de transmissão, desse modo gerando um campo eletromagnético; induzir uma tensão através de um acoplador indutivo de recebimento via o campo eletromagnético, em que o acoplador indutivo de recebimento é vedado por pressão em um segundo componente elétrico e acoplado ao segmento de tubulação; e enviar um sinal elétrico recebido a partir do acoplador indutivo de recebimento para o segundo componente elétrico, em que o sinal elétrico recebido é representativo do sinal elétrico transmitido, desse modo estabelecendo comunicação sem fio entre o primeiro componente elétrico e o segundo componente elétrico.
[0045] Exemplo 22: o método do exemplo 21, compreendendo ainda transmitir energia, dados ou ambos entre o primeiro componente elétrico e o segundo componente elétrico.
[0046] Exemplo 23: o método do exemplo 21, compreendendo ainda induzir uma tensão através de uma pluralidade de acopladores indutivos de recebimento.
[0047] Exemplo 24: O método do exemplo 21, em que o primeiro componente elétrico é um cabo, e o segundo dispositivo elétrico compreende pelo menos um de um dispositivo de acionamento, um sensor, uma válvula, uma luva, uma bomba, um pistão ou qualquer combinação dos mesmos.
[0048] Exemplo 25: o método do exemplo 21, em que o acoplador indutivo de recebimento é vedado por pressão a um componente elétrico adicional e em que o envio do sinal elétrico recebido compreende ainda enviar o sinal elétrico recebido a partir do acoplador indutivo de recebimento para o componente elétrico adicional.
[0049] Esta discussão é dirigida a várias modalidades da presente revelação. As figuras do desenho não estão necessariamente em escala. Certas características das modalidades podem ser mostradas exageradas em escala ou em forma de certo modo esquemática e alguns detalhes de elementos convencionais podem não ser mostrados no interesse de clareza e concisão. Embora uma ou mais dessas modalidades possam ser preferidas, as modalidades reveladas não devem ser interpretadas, ou de outro modo usadas, como limitando o escopo da revelação, incluindo as reivindicações. Deve ser totalmente reconhecido que os ensinamentos diferentes das modalidades discutidas podem ser empregados separadamente ou qualquer combinação adequada para produzir resultado desejados. Além disso, uma pessoa versada na técnica entenderá que a descrição tem aplicação ampla e a discussão de qualquer modalidade pretende ser somente exemplificadora daquela modalidade e não pretende sugerir que o escopo da revelação, incluindo as reivindicações, seja limitado àquela modalidade.
[0050] Certos termos são usados do início ao fim da descrição e reivindicações para se referir a características ou componentes específicos. Como uma pessoa versada na técnica reconhecerá, pessoas diferentes podem se referir à mesma característica ou componente por nomes diferentes. Esse documento não pretende distinguir entre componentes ou características que diferem em nome, porém não função, a menos que especificamente mencionado. Na discussão e nas reivindicações, os termos “incluindo” e “compreendendo” são usados em um modo ilimitado, e desse modo devem ser interpretados para significar “incluindo, porém não limitado a ”Também, o termo “acoplam” ou “acopla” pretende significar uma conexão indireta ou direta. Além disso, os termos “axial” e “axialmente” significam em geral ao longo ou paralelo a um eixo geométrico central (por exemplo, eixo geométrico central de um corpo ou um orifício), enquanto os termos “radial” e “radialmente” significam em geral perpendicular ao eixo geométrico central. O uso de “superior”, “inferior”, “acima”, “abaixo” e variações desses termos é feito por conveniência, porém não exige nenhuma orientação específica dos componentes.
[0051] Referência do início ao fim deste relatório descritivo a “uma modalidade”, “uma modalidade” ou linguagem similar significa que uma característica, estrutura ou aspecto específico descrito com relação à modalidade pode ser incluído pelo menos em uma modalidade da presente revelação. Desse modo, aparecimentos da frase “em uma modalidade” e linguagem similar em todo esse relatório descritivo podem, porém não necessariamente se referirem à mesma modalidade.
[0052] Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação a detalhes específicos, não se pretende que tais detalhes devam ser considerados como limitações no escopo da invenção, exceto até o ponto em que são incluídos nas reivindicações apensas.
Claims (16)
1. Sistema para acoplamento indutivo de fundo de poço para uso com uma ferramenta de fundo de poço posicionável em um furo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: um cabo (142) acoplável à ferramenta de fundo de poço e compreendendo um acoplador indutivo de cabo (148) elétrica e mecanicamente conectado a uma extremidade do cabo e vedado por pressão ao cabo, em que o acoplador indutivo de cabo (148) é vedado por pressão ao cabo e uma conexão entre o cabo e o acoplador indutivo de cabo (148) é testável por pressão antes de o acoplador indutivo de cabo (148) ser acoplado à ferramenta de fundo de poço e posicionado dentro do furo de poço; um dispositivo elétrico de fundo de poço (152) acoplável à ferramenta de fundo de poço e compreendendo um acoplador indutivo de dispositivo (154) elétrica e mecanicamente acoplado ao dispositivo elétrico de fundo de poço (152) e vedado por pressão ao dispositivo elétrico de fundo de poço (152); em que o acoplador indutivo de cabo (148) e o acoplador indutivo de dispositivo (154) são indutivamente acopláveis entre si, de modo que o cabo esteja em comunicação sem fio com o dispositivo elétrico de fundo de poço (152) através do acoplador indutivo de cabo (148) e do acoplador indutivo de dispositivo (154); em que o cabo transmite um sinal elétrico ao acoplador indutivo de cabo (148), e o acoplador indutivo de dispositivo (154) recebe o sinal elétrico que é transmitido ao dispositivo elétrico de fundo de poço (152), desse modo gerando uma corrente através do acoplador indutivo de cabo (148), gerando um campo eletromagnético, e estabelecendo a comunicação sem fio entre o cabo e o dispositivo elétrico de fundo de poço (152); em que dados e energia são transmissíveis de forma sem fio entre o cabo e o dispositivo elétrico de fundo de poço (152); e em que a ferramenta de fundo de poço inclui um dispositivo elétrico adicional acoplado à mesma, o dispositivo elétrico adicional acoplado e vedado por pressão a um acoplador indutivo de dispositivo adicional dentro de um alcance eletromagnético do acoplador indutivo de cabo (148).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fundo de poço é um mandril (150), em que o mandril (150) é acoplável à tubulação de fundo de poço (112).
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo elétrico de fundo de poço (152) é um sensor configurado para sentir uma condição fora da tubulação de fundo de poço (112), dentro da tubulação de fundo de poço (112) ou ambas.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de fundo de poço é uma tubulação de fundo de poço (112).
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de dispositivos elétricos de fundo de poço, em que cada um dos dispositivos elétricos de fundo de poço é acoplado a um acoplador indutivo de dispositivo exclusivo ou ao mesmo acoplador indutivo de dispositivo.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo elétrico de fundo de poço (152) compreende pelo menos um de um dispositivo de acionamento, um sensor, uma válvula, uma luva, uma bomba, um pistão ou qualquer combinação dos mesmos.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplador indutivo de cabo (148) é integral com uma cabeça de cabo (214) do cabo ou o acoplador indutivo de dispositivo (154) é integral com o dispositivo elétrico de fundo de poço (152).
8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplador indutivo de cabo (148) é acoplado à cabeça de cabo (214) do cabo como uma unidade de acréscimo.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acoplador indutivo de dispositivo (154) é acoplado à cabeça de cabo (214) do cabo como uma unidade de acréscimo.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sensor inclui pelo menos um de um sensor de temperatura, um sensor de pressão, um sensor de umidade, um medidor de fluxo, um acelerômetro, um gravímetro, um gravitômetro, um medidor de deformação, e uma célula de carga.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um de dados e energia são transmissíveis sem fio entre o cabo e o dispositivo elétrico de fundo de poço (152).
12. Método para implantar um sistema eletricamente conectado dentro de um furo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: conectar eletricamente e mecanicamente e vedar por pressão uma cabeça de cabo (214) a um acoplador indutivo de cabo (148); então testar por pressão a conexão entre a cabeça de cabo (214) e o acoplador indutivo de cabo (148); então acoplar a cabeça de cabo (214) sobre um segmento de tubulação na faixa eletromagnética de um acoplador indutivo de dispositivo (154); então acoplar o segmento de tubulação a uma coluna de tubulação de fundo de poço (112a), em que a coluna de tubulação de fundo de poço (112a) inclui um dispositivo elétrico acoplado à mesma, o dispositivo elétrico acoplado eletricamente e mecanicamente a e vedado por pressão com um acoplador indutivo de dispositivo (154); e então abaixar o segmento de tubulação acoplado à coluna de tubulação de fundo de poço (112a) dentro do furo de poço; testar por pressão uma conexão entre o dispositivo elétrico e o acoplador indutivo de dispositivo (154) antes do referido acoplamento o segmento de tubulação à coluna de tubulação de fundo de poço (112a); e enviar um sinal elétrico a partir da cabeça de cabo (214) para o acoplador indutivo de cabo (148); gerar uma corrente através do acoplador indutivo de cabo (148), desse modo gerando um campo eletromagnético; enviar o sinal elétrico a partir do acoplador indutivo de cabo (148) para o acoplador indutivo de dispositivo (154), e receber o sinal elétrico no dispositivo elétrico, desse modo estabelecendo uma comunicação sem fio entre a cabeça de cabo (214) e o dispositivo elétrico; transmitir sem fio dados e energia entre o segmento de tubulação e o dispositivo elétrico através do acoplador indutivo de cabo (148) e do acoplador indutivo de dispositivo (154); e em que o segmento de tubulação inclui um dispositivo elétrico adicional acoplado ao mesmo, o dispositivo elétrico adicional eletricamente e mecanicamente acoplado e vedado por pressão ao acoplador indutivo de dispositivo adicional dentro de um alcance eletromagnético do acoplador indutivo de cabo (148).
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o segmento de tubulação inclui ainda outro dispositivo elétrico adicional acoplado ao mesmo, o outro dispositivo elétrico adicional eletricamente acoplado e vedado por pressão ao acoplador indutivo de dispositivo (154).
14. Método para transmitir sinais elétricos entre componentes de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: conectar eletricamente e mecanicamente e vedar por pressão um cabo a um acoplador indutivo de transmissão antes de o cabo ser acoplado a um segmento de tubulação e posicionado dentro do furo de poço; então testar por pressão a conexão entre o cabo e o acoplador indutivo de transmissão antes de o cabo ser acoplado ao segmento de tubulação e posicionado dentro do furo de poço; então transmitir um sinal elétrico a partir de um cabo para o acoplador indutivo de transmissão; gerar uma corrente através do acoplador indutivo de transmissão, desse modo gerando um campo eletromagnético; induzir uma tensão através de um acoplador indutivo de recebimento via o campo eletromagnético, em que o acoplador indutivo de recebimento é vedado por pressão, eletricamente e mecanicamente conectado a um componente elétrico e acoplado ao segmento de tubulação; transmitir o sinal elétrico a partir do acoplador indutivo de transmissão para o acoplador indutivo de recebimento; enviar o sinal elétrico a partir do acoplador indutivo de recebimento para o segundo componente elétrico, em que o sinal elétrico recebido é representativo do sinal elétrico transmitido, desse modo estabelecendo comunicação sem fio entre o cabo e o componente elétrico; transmitir energia e dados entre o cabo e o componente elétrico; e em que o acoplador indutivo de recebimento é vedado por pressão, eletricamente e mecanicamente conectado a um componente elétrico adicional, e em que o referido envio de sinal elétrico a partir do acoplador indutivo de recebimento para o componente elétrico adicional compreende ainda enviar o sinal elétrico recebido a partir do acoplador indutivo de recebimento para o componente elétrico adicional.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda induzir uma tensão através de uma pluralidade de acopladores indutivos de recebimento.
16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente elétrico é um cabo, e o segundo dispositivo elétrico compreende pelo menos um de um dispositivo de acionamento, um sensor, uma válvula, uma luva, uma bomba, um pistão ou qualquer combinação dos mesmos.
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