BR112019013173B1 - MONITORING, DOWNWELL DEVICE OPERATION, COMMUNICATION REPEATER, AND DOWNWELL ENERGY COLLECTION SYSTEMS HAVING METALLIC STRUCTURE CONDUCTING ELECTRICAL ENERGY - Google Patents

MONITORING, DOWNWELL DEVICE OPERATION, COMMUNICATION REPEATER, AND DOWNWELL ENERGY COLLECTION SYSTEMS HAVING METALLIC STRUCTURE CONDUCTING ELECTRICAL ENERGY Download PDF

Info

Publication number
BR112019013173B1
BR112019013173B1 BR112019013173-6A BR112019013173A BR112019013173B1 BR 112019013173 B1 BR112019013173 B1 BR 112019013173B1 BR 112019013173 A BR112019013173 A BR 112019013173A BR 112019013173 B1 BR112019013173 B1 BR 112019013173B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
downhole
well
location
electrical energy
collection module
Prior art date
Application number
BR112019013173-6A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR112019013173A2 (en
Inventor
Shaun Compton Ross
Leslie David Jarvis
Steven Martin Hudson
Original Assignee
Metrol Technology Ltd
Filing date
Publication date
Application filed by Metrol Technology Ltd filed Critical Metrol Technology Ltd
Priority claimed from PCT/GB2016/054093 external-priority patent/WO2018122543A1/en
Publication of BR112019013173A2 publication Critical patent/BR112019013173A2/en
Publication of BR112019013173B1 publication Critical patent/BR112019013173B1/en

Links

Abstract

A presente invenção refere-se à coleta de energia elétrica e comunicação em fundo de poço em sistemas para instalações de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, por exemplo, corrente CP. Em alguns casos, há um módulo de coleta (4) eletricamente conectado à estrutura metálica (2) em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica fluindo na estrutura (2); e o módulo de coleta (4) sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica. Em adição ou alternativamente, pode haver um aparelho de comunicação (4, 5, 6) para comunicação através de modulação da corrente, por exemplo, corrente CP, na estrutura metálica (2).The present invention relates to the collection of electrical energy and downhole communication in systems for well installations having a metallic structure conducting electrical current, for example, CP current. In some cases, there is a collection module (4) electrically connected to the metallic structure (2) at a first location and at a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to the electric current flowing in the structure (2); and the collection module (4) being arranged to collect electrical energy from the electrical current. In addition or alternatively, there may be a communication apparatus (4, 5, 6) for communication via current modulation, for example CP current, in the metallic structure (2).

Description

[0001] A presente invenção refere-se à coleta de energia em fundo de poço. Em um caso particular ela refere-se a métodos e sistemas para alimentar um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com proteção catódica. A invenção refere-se também a métodos e sistemas incorporando métodos e sistemas de coleta de energia bem como aparelhos para uso em tais métodos e sistemas.[0001] The present invention relates to downhole energy collection. In a particular case it refers to methods and systems for powering a downhole device in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection. The invention also relates to methods and systems incorporating energy harvesting methods and systems as well as apparatus for use in such methods and systems.

[0002] Há um desejo geral de ser possível extrair dados de poços de petróleo e/ou gás bem como dispositivos de controle em poços de petróleo e/ou gás tais como válvulas - por exemplo, válvulas de segurança de subsuperfície.[0002] There is a general desire to be able to extract data from oil and/or gas wells as well as control devices in oil and/or gas wells such as valves - for example, subsurface safety valves.

[0003] No entanto, provisão de energia a tais dispositivos de fundo de poço representa um desafio. Há algumas circunstâncias onde energia pode ser provida diretamente a partir da superfície através de um cabo ou dispositivos podem ser alimentados diretamente a partir da superfície usando energia hidráulica. No entanto, em outras circunstâncias esses métodos de distribuição de energia não são apropriados. Em algumas circunstâncias o uso de baterias se torna uma opção. No entanto, isso em si representa desafios particularmente no ambiente de fundo de poço onde as temperaturas relativamente altas tendem a levar à vida de bateria mais curta.[0003] However, providing power to such downhole devices represents a challenge. There are some circumstances where power can be provided directly from the surface via a cable or devices can be powered directly from the surface using hydraulic power. However, in other circumstances these power distribution methods are not appropriate. In some circumstances the use of batteries becomes an option. However, this in itself poses challenges particularly in the downhole environment where relatively high temperatures tend to lead to shorter battery life.

[0004] Desta maneira é desejável prover fontes alternativas de alimentação de dispositivos de fundo de poço que possam ser usadas em circunstâncias onde a distribuição de energia a partir da superfície via um cabo ou hidraulicamente é difícil, impossível ou indesejável enquanto evitando as limitações que são encontradas se depender de energia de bateria. É também desejável prover métodos alternativos para comunicação entre locais de fundo de poço e outros locais de fundo de poço e/ou em superfície.[0004] In this way it is desirable to provide alternative power sources for downhole devices that can be used in circumstances where distribution of power from the surface via a cable or hydraulically is difficult, impossible or undesirable while avoiding the limitations that are encountered if relying on battery power. It is also desirable to provide alternative methods for communication between downhole locations and other downhole and/or surface locations.

[0005] No presente relatório a expressão superfície compreende a superfície terrestre em um poço terrestre onde uma cabeça de poço estará localizada, o solo oceânico em um poço submarino e um deck de cabeça de poço em uma plataforma. Ela compreende também locais acima desses locais onde apropriado. Em geral, “superfície” é usada para se referir a qualquer lugar conveniente para aplicação e/ou captura de energia/sinais, por exemplo, que esteja fora do furo do poço.[0005] In the present report the expression surface comprises the land surface in a land well where a wellhead will be located, the sea floor in a subsea well and a wellhead deck on a platform. It also comprises locations above these locations where appropriate. In general, “surface” is used to refer to any place convenient for application and/or capture of energy/signals, for example, that is outside the wellbore.

[0006] De acordo com um primeiro aspecto da invenção é provido um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço para coleta de energia elétrica em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo energia elétrica, o sistema compreendendo:um módulo de coleta conectado eletricamente à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido a uma corrente elétrica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica.[0006] According to a first aspect of the invention, a downhole electrical energy collection system is provided for collecting electrical energy in a well installation having a metallic structure conducting electrical energy, the system comprising: a connected collection module electrically to the metallic structure at a first location and to a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to an electrical current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current.

[0007] A instalação do poço pode ser uma com proteção catódica de modo que a corrente elétrica seja corrente de proteção catódica. Embora a presente técnica possa ser usada em um sistema onde corrente é especificamente aplicada à estrutura de fundo de poço para uso em distribuição de energia, foi compreendido que é possível coletar energia a partir de sistemas de proteção catódica e que é particularmente preferido se a energia puder ser coletada a partir de correntes que já estão presentes.[0007] The well installation can be one with cathodic protection so that the electrical current is cathodic protection current. Although the present technique can be used in a system where current is specifically applied to the downhole structure for use in power distribution, it has been understood that it is possible to harvest power from cathodic protection systems and that it is particularly preferred if the power can be collected from currents that are already present.

[0008] O segundo local será geralmente um local no fundo de poço.[0008] The second location will generally be a downhole location.

[0009] Em alguns casos a conexão ao segundo local pode ser uma conexão com a formação através de um eletrodo. Mais tipicamente, no entanto, o módulo de coleta será conectado à estrutura metálica nos primeiro e segundo locais espaçados.[0009] In some cases the connection to the second location may be a connection to the formation via an electrode. More typically, however, the collection module will be connected to the metal structure at the first and second spaced locations.

[0010] Tais sistemas e métodos são vantajosos porque energia pode ser provida a um dispositivo de fundo de poço sem ter que prover uma fonte de energia separada. Além disso, a energia pode ser fornecida sem ter que depender de baterias locais que tenderão a ter uma vida limitada e pode ser fornecida sem ter que prover um cabo que penetra através da cabeça do poço. Similarmente essas técnicas podem ser implementadas sem uso de toroides para injetar ou extrair sinais. Isso pode reduzir a complexidade e as questões técnicas que incorrerão na implementação de um sistema.[0010] Such systems and methods are advantageous because power can be provided to a downhole device without having to provide a separate power source. Furthermore, power can be supplied without having to rely on local batteries which will tend to have a limited life and can be supplied without having to provide a cable that penetrates through the wellhead. Similarly, these techniques can be implemented without using toroids to inject or extract signals. This can reduce the complexity and technical issues that will incur when implementing a system.

[0011] O módulo de coleta pode ser disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.[0011] The collection module may be arranged to collect electrical energy from dc currents.

[0012] Preferivelmente o fluxo de corrente dentro das porções da estrutura metálica em regiões entre o primeiro local e o segundo local está na mesma direção longitudinal.[0012] Preferably the current flow within the portions of the metallic structure in regions between the first location and the second location is in the same longitudinal direction.

[0013] Preferivelmente há um caminho de fluxo de corrente sem interrupção entre o primeiro local e o segundo local que é pelo menos parcialmente através da estrutura metálica.[0013] Preferably there is an uninterrupted current flow path between the first location and the second location that is at least partially through the metallic structure.

[0014] Essas representam características que estarão geralmente presentes em uma instalação a menos que modificação seja feita na configuração. As presentes ideias geralmente não precisam de modificações na configuração padrão da instalação do poço como um todo, isto é, elas têm como objetivo trabalhar ao lado de uma instalação padrão.[0014] These represent characteristics that will generally be present in an installation unless modification is made to the configuration. The present ideas generally do not require modifications to the standard configuration of the well installation as a whole, that is, they are intended to work alongside a standard installation.

[0015] O módulo de coleta pode ser eletricamente conectado à estrutura metálica no segundo local.[0015] The collection module can be electrically connected to the metal structure at the second location.

[0016] A ou cada conexão à estrutura metálica pode ser feita a um curso de membros alongados metálicos/um curso de tubo metálico.[0016] Each or every connection to the metal structure can be made to a course of metal elongated members/a course of metal tube.

[0017] Em um conjunto de modalidades os locais espaçados podem ser espaçados axialmente. As conexões podem ser feitas a um curso comum de membros alongados metálicos, por exemplo, um curso comum de tubo metálico que é parte da estrutura metálica. A superfície mais alta dos dois locais espaçados pode estar adjacente ao local de um suporte de revestimento provido no poço. Frequentemente isso vai representar o local prático mais alto para o local mais alto. Em alguns casos a conexão superior pode ser feita a um tubo de subida.[0017] In a set of embodiments the spaced locations may be axially spaced. Connections may be made to a common course of metallic elongated members, for example, a common course of metallic pipe that is part of the metallic structure. The highest surface of the two spaced locations may be adjacent to the location of a casing support provided in the wellbore. Often this will represent the highest practical location for the highest location. In some cases the upper connection can be made to a riser.

[0018] Desta maneira, por exemplo, as conexões podem ser ambas feitas à tubulação de produção provida no poço, ou ambas feitas a um primeiro curso de tubo de revestimento de poço separado por um primeiro anel, “A”, da tubulação de produção, ou ambas feitas a um segundo curso de tubo de revestimento de poço separado por um segundo anel, “B”, do primeiro curso de tubo de revestimento de poço, ou assim por diante.[0018] In this way, for example, the connections can both be made to the production piping provided in the well, or both made to a first course of well casing pipe separated by a first ring, “A”, from the production piping. , or both made to a second course of well casing pipe separated by a second ring, “B”, from the first course of well casing pipe, or so on.

[0019] Em outros casos, conexões axialmente separadas podem ser feitas a cursos diferentes de membros alongados metálicos, por exemplo, cursos diferentes de tubo metálico com resultados similares, mas é geralmente mais conveniente fazer as conexões ao mesmo curso de membros alongados metálicos/tubo metálico se não houver nenhuma razão para fazer diferente.[0019] In other cases, axially separate connections can be made to different courses of metallic elongated members, for example, different courses of metallic tube with similar results, but it is generally more convenient to make the connections to the same course of metallic elongated members/tube metallic if there is no reason to do otherwise.

[0020] Onde os locais espaçados são axialmente espaçados e há dependência disso para que haja uma diferença de potencial entre eles, o espaçamento entre os locais é provável ser considerável - tipicamente 100 m ou mais. Mais preferivelmente 300 m a 500 m.[0020] Where spaced locations are axially spaced and there is dependence on this for there to be a potential difference between them, the spacing between locations is likely to be considerable - typically 100 m or more. More preferably 300 m to 500 m.

[0021] A conexão elétrica à estrutura metálica no primeiro local pode ser uma conexão galvânica.[0021] The electrical connection to the metal structure in the first location may be a galvanic connection.

[0022] A conexão elétrica à estrutura metálica no segundo local pode ser uma conexão galvânica.[0022] The electrical connection to the metal structure at the second location may be a galvanic connection.

[0023] O módulo de coleta pode ser posicionado em um ou mais de externo aos membros alongados do poço, dentro de um anel do poço e dentro de um furo interno do poço.[0023] The collection module can be positioned in one or more of external to the elongated well members, inside a well ring and inside an internal wellbore.

[0024] A conexão a pelo menos um dos primeiro e segundo locais pode ser através de um cabo correndo ao longo da estrutura metálica.[0024] Connection to at least one of the first and second locations may be via a cable running along the metal structure.

[0025] Preferivelmente se o segundo contato espaçado for feito com o pelo menos um curso de membros alongados metálicos então a corrente elétrica fluindo no pelo menos um curso de membros alongados metálicos onde o primeiro contato é feito flui na mesma direção longitudinal que a corrente elétrica fluindo no pelo menos um curso de membros alongados metálicos onde o segundo contato é feito.[0025] Preferably if the second spaced contact is made with the at least one course of metallic elongated members then the electric current flowing in the at least one course of metallic elongated members where the first contact is made flows in the same longitudinal direction as the electric current flowing in at least one course of metallic elongated members where the second contact is made.

[0026] Preferivelmente se o primeiro contato espaçado e o segundo contato espaçado forem ambos feitos com o mesmo curso de membros alongados metálicos, este curso de membros alongados metálicos é continuamente condutor entre os primeiro e segundo locais.[0026] Preferably if the first spaced contact and the second spaced contact are both made with the same course of metallic elongated members, this course of metallic elongated members is continuously conductive between the first and second locations.

[0027] Pelo menos uma conexão entre o pelo menos um dos contatos elétricos e o módulo de coleta pode ser provida por um cabo isolado.[0027] At least one connection between the at least one of the electrical contacts and the collection module can be provided by an insulated cable.

[0028] O cabo pode ser selecionado para ter um condutor com uma área em seção transversal relativamente grande. Quando selecionado um cabo o objetivo é escolher uma área de seção transversal que seja grande o suficiente para permitir o nível desejado de coleta - uma que proveja resistência baixa o suficiente no cabo.[0028] The cable can be selected to have a conductor with a relatively large cross-sectional area. When selecting a cable the objective is to choose a cross-sectional area that is large enough to allow the desired level of collection - one that provides low enough resistance in the cable.

[0029] Preferivelmente o cabo isolado tem uma área condutora de pelo menos 10 mmA2, preferivelmente pelo menos 20 mmA2, mais preferivelmente pelo menos 80 mmA2.[0029] Preferably the insulated cable has a conductive area of at least 10 mmA2, preferably at least 20 mmA2, more preferably at least 80 mmA2.

[0030] O cabo pode ser um condutor encapsulado em tubulação.[0030] The cable can be a conductor encapsulated in tubing.

[0031] Uma das conexões pode ser feita sem um cabo externo. Uma das conexões pode ser feita através de um alojamento conductor de ou circundando o módulo de coleta.[0031] One of the connections can be made without an external cable. One of the connections can be made through a conductor housing or surrounding the collection module.

[0032] Tipicamente haverá um espaçamento ótimo entre as conexões. Quanto maior o espaçamento maior a mudança em potencial entre os locais de contato, mas também maior a resistência do cabo. O método pode compreender determinação de um espaçamento ótimo, entre os locais espaçados. Isso pode ser determinado através de modelagem de uma instalação particular.[0032] Typically there will be an optimal spacing between connections. The greater the spacing, the greater the potential change between the contact locations, but also the greater the resistance of the cable. The method may comprise determining an optimal spacing between the spaced locations. This can be determined by modeling a particular installation.

[0033] O espaçamento entre os locais pode ser pelo menos 100 m.[0033] The spacing between locations can be at least 100 m.

[0034] Em um outro conjunto de modalidades os locais espaçados podem ser espaçados radialmente. Uma primeira das conexões pode ser feita a um primeiro curso de membros alongados metálicos, por exemplo, um primeiro tubo metálico de curso que é parte da estrutura metálica e uma segunda das conexões pode ser feita a um segundo curso, distinto, de membros alongados metálicos, por exemplo, um segundo curso, distinto, de tubo metálico que é parte da estrutura metálica. Desta maneira a conexão pode ser através de um anel definido por dois cursos de tubo metálico.[0034] In another set of embodiments the spaced locations may be radially spaced. A first of the connections may be made to a first course of metallic elongate members, for example, a first course of metallic tube that is part of the metallic structure, and a second of the connections may be made to a second, distinct course of metallic elongated members. , for example, a second, distinct course of metal tube that is part of the metal structure. In this way, the connection can be through a ring defined by two courses of metal tube.

[0035] Por exemplo, uma conexão pode ser feita à tubulação de produção provida no poço e uma a um primeiro curso de tubo de revestimento de poço separado por um anel, “A”, da tubulação de produção, ou uma conexão pode ser feita a um primeiro curso de tubo de revestimento de poço provido no poço e a um segundo curso de tubo de revestimento de poço separado por um segundo anel, “B”, do primeiro curso de tubo de revestimento de poço, e assim por diante.[0035] For example, a connection may be made to the production piping provided in the well and one to a first course of well casing pipe separated by a ring, “A”, from the production piping, or a connection may be made to a first course of well casing pipe provided in the well and to a second course of well casing pipe separated by a second ring, “B”, from the first course of well casing pipe, and so on.

[0036] Em alguns casos os locais espaçados podem ser ambos axialmente espaçados e radialmente espaçados.[0036] In some cases the spaced locations may be both axially spaced and radially spaced.

[0037] As conexões podem ser feitas a um curso comum de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0037] Connections can be made to a common course of metallic elongated members that is part of the metallic structure.

[0038] Em algumas modalidades uma primeira das conexões é feita a um primeiro curso de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica e uma segunda das conexões é feita a um segundo curso, distinto, de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0038] In some embodiments, a first of the connections is made to a first course of metallic elongated members that is part of the metallic structure and a second of the connections is made to a second, distinct course of metallic elongated members that is part of the metallic structure. .

[0039] Meios de isolamento podem ser providos para isolamento elétrico do primeiro curso de membros alongados metálicos do segundo curso de membros alongados metálicos na região das conexões.[0039] Insulating means may be provided for electrical isolation of the first course of metallic elongated members from the second course of metallic elongated members in the connection region.

[0040] Meios de isolamento podem ser providos para isolamento elétrico do primeiro curso de membros alongados/tubo metálico do segundo curso de membros alongados/tubo metálico na região de pelo menos uma das conexões. Isso pode ajudar a assegurar que haja uma diferença de potencial entre os cursos de membros alongados/tubo metálico nos locais onde as conexões são feitas. Isso sendo devido ao caminho diferente para a terra visto a partir de cada curso de membros/tubo.[0040] Insulating means may be provided for electrical isolation of the first course of elongated members/metallic tube from the second course of elongated members/metallic tube in the region of at least one of the connections. This can help ensure that there is a potential difference between the lengths of elongated members/metallic tube at the locations where connections are made. This being due to the different path to land seen from each limb/tube course.

[0041] Notar que nas presentes técnicas as correntes a partir das quais energia é coletada estarão geralmente fluindo na mesma direção nos primeiro e segundo cursos de membros alongados metálicos/tubos. Desta maneira o isolamento não é provido para formar um caminho de retorno separado, mas sim alterar o caminho para a terra para um dos cursos em relação ao outro.[0041] Note that in the present techniques the currents from which energy is collected will generally be flowing in the same direction in the first and second courses of elongated metal members/tubes. In this way the isolation is not provided to form a separate return path, but rather to alter the path to land for one of the courses in relation to the other.

[0042] O meio de isolamento pode compreender uma camada ou revestimento de isolamento provido em pelo menos um dos cursos de membros alongados/tubo metálico. O meio de isolamento pode compreender pelo menos um centralizador de isolamento para manter os cursos de membros alongados/tubo metálico separados uns dos outros.[0042] The insulation means may comprise an insulation layer or coating provided on at least one of the courses of elongated members/metal tube. The isolation means may comprise at least one isolation centralizer for keeping the courses of elongated members/metallic tube separate from each other.

[0043] O meio de isolamento pode ser provido para evitar contato elétrico entre os dois cursos de membros alongados/tubo metálico por uma distância de pelo menos 100 m, preferivelmente pelo menos 300 m.[0043] Insulating means may be provided to prevent electrical contact between the two courses of elongated members/metallic tube for a distance of at least 100 m, preferably at least 300 m.

[0044] Pelo menos uma das conexões pode estar localizada dentro da região de isolamento. Ambas as conexões podem estar localizadas dentro da região de isolamento. Pelo menos uma das conexões pode estar localizada em direção a um ponto médio da região de isolamento. O local de pelo menos uma das conexões pode ser determinado através da modelagem de uma instalação particular para determinar um local ótimo que é então selecionado.[0044] At least one of the connections may be located within the isolation region. Both connections can be located within the isolation region. At least one of the connections may be located toward a midpoint of the isolation region. The location of at least one of the connections can be determined by modeling a particular installation to determine an optimal location which is then selected.

[0045] O módulo de coleta pode ser provido no furo de um curso central de tubulação, em um anel ou fora do tubo de revestimento de poço - entre o tubo de revestimento de poço e a formação. Desta maneira, dentre outros locais possíveis, o módulo de coleta pode ser provido no anel “A”, no anel “B”, no anel “C”, no anel “D” ou qualquer outro anel.[0045] The collection module may be provided in the hole of a central course of tubing, in a ring or outside the well casing tube - between the well casing tube and the formation. In this way, among other possible locations, the collection module can be provided in the “A” ring, the “B” ring, the “C” ring, the “D” ring or any other ring.

[0046] Isso dá origem à possibilidade de provisão de energia em locais onde geralmente não é possível e/ou desejável prover cabos a partir da superfície. Isso é particularmente útil para poços submarinos. Ainda isso é possível sem depender do uso de baterias primárias ou outra fonte de energia local, e então há uma possibilidade de provisão de energia de “vida de poço” em tais locais.[0046] This gives rise to the possibility of providing power in locations where it is generally not possible and/or desirable to provide cables from the surface. This is particularly useful for subsea wells. Yet this is possible without relying on the use of primary batteries or other local energy sources, and so there is a possibility of “well life” energy provision in such locations.

[0047] O módulo de coleta pode compreender um meio de impedância variável para variação da carga vista entre as duas conexões. O meio de impedância variável pode ser controlado por microprocessador.[0047] The collection module may comprise a variable impedance means for varying the load seen between the two connections. The variable impedance medium can be controlled by microprocessor.

[0048] O meio de impedância variável pode ser usado para variar a carga de modo a otimizar coleta de energia.[0048] The variable impedance means can be used to vary the load in order to optimize energy collection.

[0049] O meio de impedância variável pode ser usado para modular a carga de modo a comunicar dados a partir do módulo de coleta em direção à superfície.[0049] The variable impedance means can be used to modulate the charge in order to communicate data from the collection module towards the surface.

[0050] Meio de comunicação de fundo de poço pode ser provido para transmissão de dados a partir do fundo do poço em direção à superfície. O meio de comunicação de fundo de poço pode também ser disposto para recebimento de dados, por exemplo, a partir da superfície.[0050] Downhole communication means can be provided for transmitting data from the bottom of the well towards the surface. The downhole communication means may also be arranged to receive data, for example, from the surface.

[0051] O módulo de coleta pode compreender meio de comunicação de fundo de poço. Em outros casos o meio de comunicação de fundo de poço pode ser provido separadamente. Um dispositivo de fundo de poço que é alimentado pelo módulo de coleta pode compreender o meio de comunicação de fundo de poço.[0051] The collection module may comprise downhole communication means. In other cases the downhole communication means may be provided separately. A downhole device that is powered by the collection module may comprise the downhole communication means.

[0052] O meio de comunicação de fundo de poço pode compreender o meio de impedância variável.[0052] The downhole communication means may comprise variable impedance means.

[0053] Meio de comunicação superior pode ser provido em um local externo ao furo incluindo um detector para detecção de mudanças na corrente, isto é, a corrente de proteção catódica, fluindo na estrutura metálica e desta maneira permitindo extração de dados codificados pela modulação da carga no módulo de coleta. Por exemplo, o detector pode ser disposto para detectar o potencial da estrutura metálica em relação a uma referência ou detectar o potencial visto através de; ou corrente vista por uma fonte de energia usada para aplicar uma corrente de proteção catódica impressa à estrutura metálica.[0053] Superior communication means can be provided at a location external to the hole including a detector for detecting changes in current, that is, the cathodic protection current, flowing in the metallic structure and in this way allowing extraction of coded data by modulation of the load on the collection module. For example, the detector may be arranged to detect the potential of the metallic structure relative to a reference or to detect the potential seen through; or current seen by a power source used to apply an impressed cathodic protection current to the metallic structure.

[0054] Em outras modalidades, ao invés da comunicação em direção à superfície através da modulação da carga, outras técnicas de comunicação podem ser usadas. Em geral, por exemplo, sinalização acústica e/ou EM (Eletromagnética) pode ser usada. Modulação da carga é um exemplo de sinalização EM, mas outro meio, mais direto, de sinalização EM pode ser usado.[0054] In other embodiments, instead of communication towards the surface through charge modulation, other communication techniques can be used. In general, for example, acoustic and/or EM (Electromagnetic) signaling can be used. Charge modulation is an example of EM signaling, but another, more direct means of EM signaling can be used.

[0055] O meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para aplicar sinais carregando dados acústicos para a estrutura metálica e o meio de comunicação superior pode ser disposto para receber sinais carregando dados acústicos.[0055] The downhole communication means can be arranged to apply signals carrying acoustic data to the metallic structure and the upper communication means can be arranged to receive signals carrying acoustic data.

[0056] O meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para aplicar sinais carregando dados EM (Eletromagnéticos) à estrutura metálica e o meio de comunicação superior pode ser disposto para receber sinais carregando dados EM.[0056] The downhole communication means can be arranged to apply signals carrying EM (Electromagnetic) data to the metallic structure and the upper communication means can be arranged to receive signals carrying EM data.

[0057] O meio de comunicação superior pode ser disposto para aplicar sinais carregando dados acústicos e/ou EM (Eletromagnéticos) à estrutura metálica, e o meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para receber sinais carregando dados acústicos e/ou EM.[0057] The upper communication means can be arranged to apply signals carrying acoustic and/or EM (Electromagnetic) data to the metallic structure, and the downhole communication means can be arranged to receive signals carrying acoustic and/or EM data .

[0058] Em alguns casos o meio de comunicação superior e o meio de comunicação de fundo de poço podem ser dispostos para se comunicarem usando os sinais acústicos e EM. Isso cria redundância útil pelo fato que se um canal de comunicação falhar, o outro pode permanecer operacional.[0058] In some cases the upper communication means and the downhole communication means may be arranged to communicate using acoustic and EM signals. This creates useful redundancy in that if one communication channel fails, the other can remain operational.

[0059] O módulo de coleta pode ser disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo pode ser provido para fornecimento de energia elétrica mais no fundo do poço a um dispositivo de fundo de poço. A área de seção transversal do cabo usado para fornecer a energia elétrica mais no fundo do poço tipicamente será menor do que aquela de qualquer cabo usado na coleta de energia, e tipicamente a energia será fornecida mais no fundo do poço em uma tensão maior do que a tensão desenvolvida através dos contatos espaçados devido à corrente fluindo na estrutura metálica, devido, por exemplo, a correntes de proteção catódica.[0059] The collection module may be disposed at a selected location downhole for energy collection and a cable may be provided for supplying electrical energy further downhole to a downhole device. The cross-sectional area of the cable used to supply the electrical power downhole will typically be smaller than that of any cable used in collecting energy, and typically the power will be supplied downhole at a voltage greater than the voltage developed across closely spaced contacts due to current flowing in the metal structure, due, for example, to cathodic protection currents.

[0060] Em algumas modalidades, a corrente fluindo nos membros alongados é fornecida a partir da superfície do poço.[0060] In some embodiments, the current flowing in the elongated members is supplied from the well surface.

[0061] Em algumas modalidades a corrente fluindo no membro alongado é fornecida a partir de um ou mais anodos sacrificiais.[0061] In some embodiments the current flowing in the elongated member is supplied from one or more sacrificial anodes.

[0062] Em algumas modalidades a corrente fluindo nos membros alongados é uma corrente impressa a partir de uma fonte de energia externa.[0062] In some embodiments the current flowing in the elongated members is a current impressed from an external energy source.

[0063] Em algumas modalidades a tensão da superfície do poço é, em uso, limitada a uma faixa menos 0,7 volt a menos 2 volts com relação a uma célula de referência de prata/cloreto de prata.[0063] In some embodiments the well surface voltage is, in use, limited to a range minus 0.7 volt to minus 2 volts with respect to a silver/silver chloride reference cell.

[0064] Preferivelmente a diferença de potencial entre os contatos espaçados é menos do que 1 volt, preferivelmente menos de 0,5 volt, mais preferivelmente menos do que 0,1 volt.[0064] Preferably the potential difference between the spaced contacts is less than 1 volt, preferably less than 0.5 volt, more preferably less than 0.1 volt.

[0065] Opcionalmente a resistência da estrutura do poço entre os contatos é menos do que 0,1 ohm, preferivelmente menos de 0,01 ohm.[0065] Optionally the resistance of the well structure between the contacts is less than 0.1 ohm, preferably less than 0.01 ohm.

[0066] O local opcional para coleta de energia será tipicamente próximo do local no qual as correntes, por exemplo, as correntes de proteção catódicas, são injetadas na estrutura metálica.[0066] The optional location for energy collection will typically be close to the location at which currents, for example cathodic protection currents, are injected into the metallic structure.

[0067] Onde os locais espaçados são espaçados axialmente,preferivelmente o local superior é adjacente ao local no qual as correntes, por exemplo, as correntes de proteção catódicas, são injetadas na estrutura metálica. Notar que onde há uma estrutura de plataforma, a corrente, por exemplo, as correntes de proteção catódicas, pode atingir a estrutura metálica de fundo do poço através de uma conexão galvânica à estrutura da plataforma. Em alguns casos as presentes técnicas podem incluir controle do local desta conexão.[0067] Where the spaced locations are axially spaced, preferably the upper location is adjacent to the location at which currents, for example cathodic protection currents, are injected into the metallic structure. Note that where there is a platform structure, current, for example cathodic protection currents, can reach the downhole metal structure through a galvanic connection to the platform structure. In some cases the present techniques may include controlling the location of this connection.

[0068] O local ótimo para coleta de energia será frequentemente próximo da cabeça do poço onde há a taxa maior de mudança em potencial conforme há progresso para baixo no poço. Por outro lado, um dispositivo de fundo de poço a ser alimentado pode estar mais no fundo do poço. Desta maneira o módulo de coleta e o dispositivo de fundo de poço podem estar em locais diferentes, em particular, profundidas diferentes no poço.[0068] The optimal location for energy collection will often be close to the wellhead where there is the greatest rate of potential change as progress is made down the well. On the other hand, a downhole device to be powered may be further down the well. In this way the collection module and the downhole device can be in different locations, in particular, different depths in the well.

[0069] Em outras situações, o módulo de coleta e o dispositivo de fundo de poço podem estar localizados juntos. O sistema pode compreender uma unidade de fundo de poço que compreende o módulo de coleta e o dispositivo de fundo de poço.[0069] In other situations, the collection module and the downhole device may be located together. The system may comprise a downhole unit comprising the collection module and the downhole device.

[0070] O contato espaçado superior pode estar: onde o poço é um poço terrestre, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, da superfície terrestre; e onde o poço é um poço submarino, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, do solo oceânico.[0070] The upper spaced contact may be: where the well is an earth well, within 100 m, preferably within 50 m, of the earth's surface; and where the well is a subsea well, within 100 m, preferably within 50 m, of the sea floor.

[0071] O contato espaçado superior pode estar localizado adjacente a um local que corresponde a uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica fluindo na estrutura.[0071] The upper spaced contact may be located adjacent to a location that corresponds to a maximum in potential magnitude caused by the electrical current flowing in the structure.

[0072] O sistema pode compreender ainda meio de comunicação de fundo de poço para transmissão e/ou recepção de dados.[0072] The system may also comprise downhole communication means for transmitting and/or receiving data.

[0073] O meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para transmissão de dados através da variação da carga vista entre as conexões nos locais espaçados.[0073] The downhole communication means can be arranged for data transmission by varying the load seen between the connections at the spaced locations.

[0074] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de operação de dispositivo de fundo de poço compreendendo um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço como acima definido e um dispositivo de fundo de poço, o módulo de coleta estando eletricamente conectado a e disposto para provisão de energia ao dispositivo de fundo de poço.[0074] According to another aspect of the invention there is provided a downhole device operating system comprising a downhole electrical energy collection system as defined above and a downhole device, the collection module being electrically connected to and arranged to supply power to the downhole device.

[0075] O dispositivo de fundo de poço pode compreender um sensor de fundo de poço, por exemplo, um sensor de pressão e/ou temperatura. O sensor pode ser instalado, por exemplo, no anel “A”, “B”, “C” ou “D”.[0075] The downhole device may comprise a downhole sensor, for example, a pressure and/or temperature sensor. The sensor can be installed, for example, on ring “A”, “B”, “C” or “D”.

[0076] Um sensor disposto em um anel ou furo pode ser disposto para monitorar um parâmetro em um anel ou furo adjacente bem como ou ao invés de no anel ou furo em que ele está localizado. Uma porta pode ser provida através de um curso de estrutura metálica para permitir detecção em um anel ou furo adjacente.[0076] A sensor disposed in a ring or hole may be arranged to monitor a parameter in an adjacent ring or hole as well as or instead of the ring or hole in which it is located. A port may be provided through a metal frame course to permit detection in an adjacent ring or hole.

[0077] Um sensor pode ser provido para detecção de um vazamento em um anel cimentado.[0077] A sensor can be provided for detecting a leak in a cemented ring.

[0078] Um sensor pode compreender uma disposição de sensores.[0078] A sensor may comprise an array of sensors.

[0079] O dispositivo de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0079] The downhole device may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0080] O módulo de comunicação pode compreender um repetidor de comunicações de fundo de poço. Isso pode ser um repetidor para comunicação acústica ou comunicação EM incluindo comunicação EM sem fio e comunicação EM por cabo ou para um sistema de comunicação híbrido. Por exemplo, o repetidor pode receber sinais acústicos a partir do fundo do poço e sinalizar em direção à superfície usando comunicação EM ou vice-versa. Similarmente ambas comunicações acústicas e EM podem ser usadas em uma ou ambas as direções. Sinalização EM pode ser obtida através da aplicação de sinais elétricos ao fundo do poço ou modulação da carga no módulo de coleta como acima descrito. Sinalização EM pode ser pelo menos parcialmente ao longo de cabos como mencionado acima.[0080] The communications module may comprise a downhole communications repeater. This can be a repeater for acoustic communication or EM communication including wireless EM communication and cable EM communication or for a hybrid communication system. For example, the repeater can receive acoustic signals from the bottom of the well and signal toward the surface using EM communication or vice versa. Similarly both acoustic and EM communications can be used in one or both directions. EM signaling can be achieved by applying electrical signals to the bottom of the well or modulating the load on the collection module as described above. EM signaling can be at least partially along cables as mentioned above.

[0081] Onde o dispositivo de fundo de poço é um repetidor ou um transceptor, o sistema pode ser pré-instalado em uma instalação de poço para tornar o poço “pronto para tecnologia sem fio”. Isto é, o sistema pode ser instalado para prover uma estrutura principal de comunicação sem fio embora a habilidade de comunicação possa não ser usada inicialmente. Aqui novamente sem fio refere-se a ser pelo menos uma perna sem fio no canal de comunicação, outras pernas podem ser via cabo.[0081] Where the downhole device is a repeater or a transceiver, the system can be pre-installed in a well installation to make the well “wireless ready”. That is, the system may be installed to provide a wireless communication backbone although the communication ability may not be used initially. Here again wireless refers to at least one leg being wireless in the communication channel, other legs can be via cable.

[0082] Em outras situações o sistema pode ser retroajustado.[0082] In other situations the system can be retrofitted.

[0083] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio de empacotador.[0083] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0084] Notar que cada dispositivo pode ser um dispositivo controlado remotamente que pode ser um dispositivo controlado sem fio, por exemplo, no sentido que onde controlado a partir da superfície há pelo menos uma perna sem fio no canal de comunicações. Outras pernas podem ser através de cabo, por exemplo, entre um local de sensor e o local de coleta.[0084] Note that each device may be a remotely controlled device which may be a wireless controlled device, for example, in the sense that where controlled from the surface there is at least one wireless leg in the communications channel. Other legs may be via cable, for example between a sensor location and the collection location.

[0085] Sinalização EM pode ser usando sinais dc ou ac e esquemas de modulação apropriados. O módulo de coleta pode compreender um conversor dc em dc para coleta de energia a partir das correntes de proteção catódicas ou outra corrente presente. O módulo de coleta pode compreender um dispositivo de armazenamento de energia para armazenamento de energia coletada. O dispositivo de armazenamento de energia pode compreender um dispositivo de armazenamento de carga que pode compreender pelo menos um capacitor e/ou pelo menos uma bateria recarregável. Onde há meio de armazenamento de energia, o módulo de coleta pode ser disposto para fornecer seletivamente energia a partir do dispositivo de armazenamento ou diretamente a partir da energia coletada. Esta seleção pode ser feita com base em condições predeterminadas. Alternativamente pode não haver nenhum dispositivo de armazenamento de energia e o módulo de coleta pode ser disposto para fornecer energia continuamente quando requerido.[0085] EM signaling can be using dc or ac signals and appropriate modulation schemes. The collection module may comprise a dc to dc converter for collecting energy from the cathodic protection currents or other current present. The collection module may comprise an energy storage device for storing collected energy. The energy storage device may comprise a charge storage device which may comprise at least one capacitor and/or at least one rechargeable battery. Where there is an energy storage medium, the collection module may be arranged to selectively supply energy from the storage device or directly from the collected energy. This selection can be made based on predetermined conditions. Alternatively there may be no energy storage device and the collection module may be arranged to supply energy continuously when required.

[0086] Uma bateria primária pode ser também provida no módulo de coleta para uso seletivo.[0086] A primary battery may also be provided in the collection module for selective use.

[0087] O conversor de dc em dc pode compreender um Transistor de Efeito de Campo disposto para formar um oscilador de escalonamento ressonante. O conversor dc em dc pode incluir um transformador de escalonamento e pode incluir um capacitor de acoplamento.[0087] The dc to dc converter may comprise a Field Effect Transistor arranged to form a resonant scaling oscillator. The dc to dc converter may include a stepping transformer and may include a coupling capacitor.

[0088] O módulo de coleta pode ser disposto para controlar a relação de voltas do transformador de escalonamento para modificar a carga gerada pelo conversor dc-dc. Um enrolamento secundário do transformador de escalonamento pode compreender uma pluralidade de tomadas de derivação e/ou o transformador de escalonamento pode compreender uma pluralidade de enrolamentos secundários e o módulo de coleta pode ser disposto para selecionar enrolamentos e/ou tomadas de derivação para prover uma razão de voltas desejada. Um comutador controlado por microprocessador pode ser usado para selecionar tomadas de derivação e/ou enrolamentos.[0088] The collection module may be arranged to control the turns ratio of the stepping transformer to modify the load generated by the dc-dc converter. A secondary winding of the scaling transformer may comprise a plurality of taps and/or the scaling transformer may comprise a plurality of secondary windings and the pickup module may be arranged to select windings and/or taps to provide a ratio of laps desired. A microprocessor controlled switch can be used to select taps and/or windings.

[0089] De acordo com um outro aspecto é provida uma unidade de fundo de poço compreendendo um módulo de coleta como acima definido e pelo menos um dispositivo disposto para ser alimentado pelo módulo de coleta.[0089] According to another aspect, a downhole unit is provided comprising a collection module as defined above and at least one device arranged to be powered by the collection module.

[0090] Um ou mais do módulo de sensor, do módulo de comunicação e do módulo de coleta podem ser providos no anel - por exemplo, no anel “B” ou no anel “C” ou um outro anel. O módulo de sensor e o módulo de coleta podem ser providos como parte de uma unidade de fundo de poço comum, no entanto mais tipicamente eles serão separados de modo que o sensor pode estar localizado mais fundo do que o módulo de coleta.[0090] One or more of the sensor module, the communication module and the collection module may be provided in the ring - for example, in the “B” ring or the “C” ring or another ring. The sensor module and the collection module may be provided as part of a common downhole unit, however more typically they will be separated so that the sensor may be located deeper than the collection module.

[0091] O dispositivo de fundo de poço pode ser provido em um local diferente do local do módulo de coleta no poço.[0091] The downhole device may be provided in a location other than the location of the collection module in the well.

[0092] O módulo de coleta pode ser disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo pode ser provido para fornecimento de energia elétrica mais fundo no poço para o dispositivo de fundo de poço em um local diferente no poço.[0092] The collection module may be arranged at a selected location downhole for energy collection and a cable may be provided for supplying electrical power deeper in the wellbore to the downhole device at a different location in the wellbore .

[0093] A área de seção transversal do núcleo condutor, ou núcleos, do cabo usado para fornecer a energia elétrica mais fundo no poço pode ser menor do que aquela de cabo usado para conectar o módulo de coleta à estrutura de fundo de poço para coleta da energia.[0093] The cross-sectional area of the conductive core, or cores, of the cable used to supply the electrical energy deeper in the well may be smaller than that of the cable used to connect the collection module to the downhole structure for collection of energy.

[0094] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de monitoramento de poço de fundo de poço para monitoramento de pelo menos um parâmetro em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o sistema compreendendo: um sistema de coleta de energia elétrica como acima definido; um módulo de sensor para captação de pelo menos um parâmetro; e um módulo de comunicação para envio de leituras de codificação de dados a partir do módulo de sensor para a superfície, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica para pelo menos um do módulo de sensor e do módulo de comunicação.[0094] According to another aspect of the invention, a downhole well monitoring system is provided for monitoring at least one parameter in a well installation having a metallic structure conducting electrical current, the system comprising: a collection system of electrical energy as defined above; a sensor module for capturing at least one parameter; and a communication module for sending data encoding readings from the sensor module to the surface, the electrical energy collection system being arranged to provide electrical energy to at least one of the sensor module and the communication module.

[0095] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de monitoramento de poço de fundo de poço para monitoramento de pelo menos um parâmetro em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo energia elétrica, o sistema compreendendo: um módulo de sensor para captação de pelo menos um parâmetro; um módulo de comunicação para envio de leituras de codificação de dados a partir do módulo de sensor em direção à superfície; e um sistema de coleta de energia elétrica compreendendo um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido a uma corrente elétrica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica a pelo menos um do módulo de sensor e do módulo de comunicação.[0095] According to another aspect of the invention, a downhole well monitoring system is provided for monitoring at least one parameter in a well installation having a metallic structure conducting electrical energy, the system comprising: a sensor module to capture at least one parameter; a communication module for sending data encoding readings from the sensor module toward the surface; and an electrical energy collection system comprising a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a difference in potential between them due to an electric current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to at least one of the sensor module and the communication module.

[0096] O sistema pode compreender pelo menos um primeiro comprimento de cabo para conexão do módulo de coleta a um dos locais espaçados.[0096] The system may comprise at least a first length of cable for connecting the collection module to one of the spaced locations.

[0097] O sistema pode compreender pelo menos um segundo comprimento de cabo para fornecimento de energia a partir do módulo de coleta para o módulo de sensor.[0097] The system may comprise at least a second length of cable for supplying power from the collection module to the sensor module.

[0098] A área de seção transversal da porção de condução do primeiro comprimento de cabo pode ser maior do que a área de seção transversal da porção de condução do segundo comprimento de cabo.[0098] The cross-sectional area of the conduction portion of the first cable length may be greater than the cross-sectional area of the conduction portion of the second cable length.

[0099] O módulo de comunicação pode ser disposto para modulação da corrente elétrica que flui na estrutura metálica em um local de sinalização de modo a codificar dados para permitir extração dos dados em um local de recepção remoto do local de sinalização através da detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção.[0099] The communication module may be arranged to modulate the electrical current flowing in the metal structure at a signaling location so as to encode data to allow extraction of the data at a reception location remote from the signaling location by detecting the effect of said modulation on the electrical current at said reception location.

[0100] O sistema de monitoramento de poço pode compreender um detector para detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção para extrair os dados codificados.[0100] The well monitoring system may comprise a detector for detecting the effect of said modulation on the electrical current at said reception location to extract the encoded data.

[0101] O módulo de comunicação pode ser disposto para controle da carga gerada pelo módulo de coleta para causar a dita modulação da corrente elétrica na estrutura metálica no local de sinalização.[0101] The communication module can be arranged to control the charge generated by the collection module to cause said modulation of the electrical current in the metallic structure at the signaling location.

[0102] O módulo de sensor pode compreender um sensor de pressão.[0102] The sensor module may comprise a pressure sensor.

[0103] O sensor de pressão pode ser disposto para monitoramento da pressão de reservatório do poço.[0103] The pressure sensor can be arranged to monitor the well reservoir pressure.

[0104] O sensor de pressão pode ser disposto para monitoramento da pressão em um anel do poço.[0104] The pressure sensor can be arranged for monitoring the pressure in a well ring.

[0105] O sensor de pressão pode ser disposto para monitoramento da pressão em um anel fechado do poço.[0105] The pressure sensor can be arranged to monitor the pressure in a closed well ring.

[0106] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema repetidor de comunicação de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o sistema compreendendo: um sistema de coleta de energia elétrica como acima definido; e um repetidor de comunicações disposto no fundo do poço no poço e disposto para comunicação com um primeiro dispositivo além da cabeço do poço usando um canal de comunicação que é sem fino pelo menos através da cabeça do poço e disposto para comunicação com segundo dispositivo localizado no poço e então abaixo da cabeça do poço de modo que o repetidor de comunicações pode agir como um repetidor entre os primeiro e segundo dispositivos, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica ao repetidor de comunicações.[0106] According to another aspect of the invention there is provided a downhole communication repeater system for use in a well installation having a metallic structure conducting electrical current, the system comprising: an electrical energy collection system as defined above ; and a communications repeater disposed at the bottom of the wellbore and arranged for communication with a first device beyond the wellhead using a communication channel that is at least through the wellhead and arranged for communication with a second device located at the wellhead. well and then below the wellhead so that the communications repeater can act as a repeater between the first and second devices, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to the communications repeater.

[0107] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema repetidor de comunicação de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o sistema compreendendo: um repetidor de comunicações disposto no fundo do poço no poço e disposto para comunicação com um primeiro dispositivo além da cabeça do poço usando um canal de comunicação que é sem fio pelo menos através da cabeça do poço e disposto para comunicação com segundo dispositivo localizado no poço e então abaixo da cabeça do poço de modo que o repetidor de comunicações pode agir como um repetidor entre os primeiro e segundo dispositivos; e um sistema de coleta de energia elétrica compreendendo um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica ao repetidor de comunicações.[0107] According to another aspect of the invention, a downhole communication repeater system is provided for use in a well installation having a metallic structure conducting electrical current, the system comprising: a communications repeater arranged at the bottom of the well in the wellhead and arranged for communication with a first device beyond the wellhead using a communication channel that is wireless at least through the wellhead and arranged for communication with second device located in the wellhead and then below the wellhead so that the communications repeater may act as a repeater between the first and second devices; and an electrical energy collection system comprising a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a difference in potential between them due to the electric current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to the communications repeater.

[0108] Será compreendido que aqui referência a um primeiro dispositivo além da cabeça do poço refere-se a um no outro lado da cabeça do poço que não o segundo dispositivo que está no poço de tal modo que comunicação através da cabeça do poço é desejada. Por fim, o primeiro dispositivo deve estar localizado quase que em qualquer lugar, seja próximo da cabeça do poço ou em um local remoto, contanto que comunicações apropriadas sejam providas.[0108] It will be understood that reference herein to a first device beyond the wellhead refers to one on the other side of the wellhead other than the second device that is in the wellhead such that communication through the wellhead is desired. . Finally, the first device should be located almost anywhere, whether near the wellhead or in a remote location, as long as appropriate communications are provided.

[0109] O repetidor de comunicações pode ser disposto para modulação da corrente elétrica fluindo na estrutura metálica em um local de sinalização de modo a codificar dados para permitir extração dos dados em um local de recepção remoto do local de sinalização através da detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção.[0109] The communications repeater may be arranged to modulate the electrical current flowing in the metal structure at a signaling location so as to encode data to enable extraction of the data at a reception location remote from the signaling location by detecting the effect of the said modulation on the electrical current at said reception location.

[0110] O repetidor de comunicações e/ou o módulo de coleta podem ser providos em um anel - por exemplo, o anel “B” e o anel “C” ou outro anel.[0110] The communications repeater and/or collection module may be provided in a ring - for example, the “B” ring and the “C” ring or another ring.

[0111] O repetidor de comunicações e o módulo de coleta podem ser providos como parte de uma unidade de fundo de poço comum.[0111] The communications repeater and collection module may be provided as part of a common downhole unit.

[0112] O sistema pode compreender pelo menos um primeiro comprimento de cabo para conexão do módulo de coleta a um dos locais espaçados.[0112] The system may comprise at least a first length of cable for connecting the collection module to one of the spaced locations.

[0113] O sistema pode compreender pelo menos um segundo comprimento de cabo para fornecimento de energia a partir do módulo de coleta para o repetidor de comunicações.[0113] The system may comprise at least a second length of cable for supplying power from the collection module to the communications repeater.

[0114] A área de seção transversal da porção de condução do primeiro comprimento de cabo pode ser maior do que a área de seção transversal da porção de condução do segundo comprimento de cabo.[0114] The cross-sectional area of the conduction portion of the first cable length may be greater than the cross-sectional area of the conduction portion of the second cable length.

[0115] O sistema repetidor de comunicação de fundo de poço pode compreender um detector para detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção para extrair os dados codificados.[0115] The downhole communication repeater system may comprise a detector for detecting the effect of said modulation on the electrical current at said reception location to extract the encoded data.

[0116] O repetidor de comunicações pode ser disposto para controle da carga gerada pelo módulo de coleta para causar dita modulação da corrente elétrica na estrutura metálica no local de sinalização.[0116] The communications repeater can be arranged to control the charge generated by the collection module to cause said modulation of the electrical current in the metallic structure at the signaling location.

[0117] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de operação de dispositivo de fundo de poço para operação de um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo energia elétrica, o sistema compreendendo: um dispositivo de fundo de poço; um sistema de coleta de energia elétrica compreendendo um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica ao dispositivo de fundo de poço.[0117] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole device operation system for operating a downhole device in a well installation having a metal structure conducting electrical energy, the system comprising: a downhole device; an electrical energy collection system comprising a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and to a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to the electric current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to the downhole device.

[0118] O dispositivo de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0118] The downhole device may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0119] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio do empacotador.[0119] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0120] A energia pode ser fornecida para controlar a válvula, com energia para mover a válvula vindo de uma outra fonte (por exemplo, carregamento de mola, pressão diferencial), ou fornecida para mover a válvula ou para controle e movimento da válvula. A válvula pode compreender um mecanismo de disparo, por exemplo, uma válvula piloto, que é operada usando energia do sistema de distribuição de energia.[0120] Energy may be supplied to control the valve, with energy to move the valve coming from another source (e.g., spring loading, differential pressure), or supplied to move the valve or for control and movement of the valve. The valve may comprise a trigger mechanism, for example, a pilot valve, which is operated using energy from the power distribution system.

[0121] O sistema de operação de dispositivo pode ser disposto para fornecer níveis de energia variáveis. Desta maneira um primeiro nível de energia pode ser provido que não em momentos quando um segundo nível de energia maior é requerido. As correntes aplicadas, por exemplo, as correntes de proteção catódicas, podem ser aumentadas quando o nível de energia maior é requerido comutando em mais anodos ou aplicando uma corrente impressa maior.[0121] The device operating system may be arranged to provide variable power levels. In this way a first energy level can be provided other than at times when a second, higher energy level is required. The applied currents, for example the cathodic protection currents, can be increased when a higher power level is required by switching to more anodes or applying a higher impressed current.

[0122] Isto seria em um nível que é indesejável a longo prazo devido aos efeitos potencialmente danosos de uma diferença de potencial muito alta causada pelas correntes de proteção catódicas - fragilização por hidrogênio - mas aceitável a curto prazo. Desta maneira o sistema, aparelho, método podem ser dispostos para aumentar temporariamente a corrente aplicada, por exemplo, a corrente de proteção catódica. O nível de energia maior pode ser usado, por exemplo, para mover uma válvula de um estado para outro, com o nível menor usado em outras vezes, por exemplo, monitoramento e/ou sinais de controle.[0122] This would be at a level that is undesirable in the long term due to the potentially damaging effects of a very high potential difference caused by cathodic protection currents - hydrogen embrittlement - but acceptable in the short term. In this way the system, apparatus, method can be arranged to temporarily increase the applied current, for example, the cathodic protection current. The higher energy level can be used, for example, to move a valve from one state to another, with the lower level used at other times, for example, monitoring and/or control signals.

[0123] O dispositivo de fundo de poço pode ser provido em um local diferente do local do módulo de coleta no poço.[0123] The downhole device may be provided in a location other than the location of the collection module in the well.

[0124] O módulo de coleta pode ser disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo pode ser provido para fornecimento de energia elétrica mais no fundo do poço para o dispositivo de fundo de poço em um local diferente no poço.[0124] The collection module may be disposed at a selected location downhole for energy collection and a cable may be provided for supplying electrical power further downhole to the downhole device at a different location in the wellbore. pit.

[0125] A área de seção transversal do núcleo condutor, ou núcleos, do cabo usado para fornecer a energia elétrica mais no fundo do poço pode ser menor do que aquela de cabo usado para conectar o módulo de coleta à estrutura de fundo de poço para coleta da energia.[0125] The cross-sectional area of the conductive core, or cores, of the cable used to provide the electrical power further downhole may be smaller than that of the cable used to connect the collection module to the downhole structure for energy collection.

[0126] Uma fonte de energia adicional pode estar disponível para o dispositivo de fundo de poço além da energia elétrica fornecida pelo módulo de coleta de energia elétrica.[0126] An additional power source may be available to the downhole device in addition to the electrical power provided by the electrical energy collection module.

[0127] Em cada um dos aparelhos acima, o módulo de coleta pode compreender meios de impedância variável para variação da carga vista entre as duas conexões. O meio de impedância variável pode ser controlado por microprocessador.[0127] In each of the above apparatus, the collection module may comprise variable impedance means for varying the load seen between the two connections. The variable impedance medium can be controlled by microprocessor.

[0128] O meio de impedância variável pode ser usado para variar a carga de modo a otimizar a coleta de energia.[0128] The variable impedance means can be used to vary the load to optimize energy collection.

[0129] O meio de impedância variável pode ser usado para modular a carga de modo a comunicar dados a partir do módulo de coleta em direção à superfície.[0129] The variable impedance means can be used to modulate the charge in order to communicate data from the collection module towards the surface.

[0130] Modulação de impedância pode ser também usada em comunicação a partir de um local superior em direção ao módulo de coleta de modo a modular a corrente aplicada (por exemplo, proteção catódica). Uma possibilidade é comutar um anodo em operação e fora de operação que modulará o potencial visto no fundo do poço. Então dados podem ser codificados comutando o anodo em operação e fora de operação. Por exemplo, a conexão entre o anodo e a estrutura pode ser seletivamente feita e interrompida com meios de comutação. Desta maneira a unidade de comunicação superior pode compreender um meio de comutação para comutar um anodo em operação e fora de operação. Em um sistema de corrente impressa os sinais aplicados podem ser modulados para codificar dados.[0130] Impedance modulation can also be used in communication from a higher location toward the collection module in order to modulate the applied current (e.g., cathodic protection). One possibility is to switch an anode in and out of operation that will modulate the potential seen at the bottom of the well. Then data can be encoded by switching the anode in and out of operation. For example, the connection between the anode and the structure can be selectively made and broken with switching means. In this way the upper communication unit may comprise a switching means for switching an anode in operation and out of operation. In a printed current system the applied signals can be modulated to encode data.

[0131] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um método de alimentação de um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o método compreendendo as etapas de: conectar eletricamente uma unidade de coleta à estrutura metálica a um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica que flui na estrutura e a unidade de coleta estando disposta para coletar energia elétrica a partir de corrente elétrica quando conectada entre locais tendo uma diferença de potencial entre eles;coleta de energia elétrica a partir da corrente elétrica na unidade de coleta; e fornecimento de energia elétrica a partir da unidade de coleta para o dispositivo de fundo de poço.[0131] According to another aspect of the present invention, there is provided a method of powering a downhole device in a well installation having a metal structure conducting electrical current, the method comprising the steps of: electrically connecting a collection unit to the metallic structure to a first location and to a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that there is a potential difference between them due to the electrical current flowing in the structure and the collection unit being arranged to collecting electrical energy from electrical current when connected between locations having a potential difference between them; collecting electrical energy from electrical current in the collection unit; and supplying electrical energy from the collection unit to the downhole device.

[0132] O método pode compreender as etapas de: determinação de um local onde há uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica fluindo na estrutura, e escolha do primeiro local, enquanto a unidade de coleta é conectada à estrutura metálica, dependendo do local da dita máxima.[0132] The method may comprise the steps of: determining a location where there is a maximum in potential magnitude caused by the electric current flowing in the structure, and choosing the first location, while the collection unit is connected to the metallic structure, depending on the place of said maxim.

[0133] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica compreendendo pelo menos um curso de membros alongados metálicos conduzindo corrente elétrica, o sistema de coleta compreendendo: um módulo de coleta de energia compreendendo um circuito elétrico conectado entre contatos espaçados para coletar energia a partir de uma diferença de potencial entre os contatos espaçados, onde um primeiro dos contatos espaçados é feito com o pelo menos um curso de membros alongados metálicos em um primeiro local e um segundo dos contatos espaçados é feito com o pelo menos um curso de membros alongados metálicos em um segundo local e a diferença de potencial é causada pela corrente que flui no pelo menos um curso de membros alongados, e pelo menos em parte, a impedância do pelo menos um curso de membros alongados.[0133] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole electrical energy collection system for use in a well installation having a metallic structure comprising at least one course of elongated metallic members conducting electrical current, the system collection device comprising: an energy collection module comprising an electrical circuit connected between spaced contacts to collect energy from a potential difference between the spaced contacts, wherein a first of the spaced contacts is made with the at least one course of elongated members metallic at a first location and a second of the spaced contacts is made with the at least one course of metallic elongated members at a second location and the potential difference is caused by the current flowing in the at least one course of elongated members, and at least in part, the impedance of the at least one course of elongated members.

[0134] A corrente elétrica que flui no pelo menos um curso de membros alongados metálicos onde o primeiro contato é feito pode fluir na mesma direção longitudinal que a corrente elétrica que flui no pelo menos um curso de membros alongados metálicos onde o segundo contato é feito.[0134] The electrical current flowing in the at least one course of metallic elongated members where the first contact is made may flow in the same longitudinal direction as the electrical current flowing in the at least one course of metallic elongated members where the second contact is made .

[0135] Preferivelmente se o primeiro contato espaçado e o segundo contato espaçado forem ambos feitos com o mesmo curso de membros alongados metálicos, este curso de membros alongados metálicos é continuamente condutor entre os primeiro e segundo locais.[0135] Preferably if the first spaced contact and the second spaced contact are both made with the same course of metallic elongated members, this course of metallic elongated members is continuously conductive between the first and second locations.

[0136] Preferivelmente a estrutura metálica provê um caminho de fluxo de corrente sem interrupção entre o primeiro local e o segundo local.[0136] Preferably the metallic structure provides an uninterrupted current flow path between the first location and the second location.

[0137] Preferivelmente o fluxo de corrente dentro de porções da estrutura metálica em regiões entre o primeiro local e o segundo local está na mesma direção longitudinal.[0137] Preferably the current flow within portions of the metallic structure in regions between the first location and the second location is in the same longitudinal direction.

[0138] Preferivelmente o módulo de coleta está disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.[0138] Preferably the collection module is arranged to collect electrical energy from dc currents.

[0139] A conexão elétrica com a estrutura metálica no primeiro local pode ser uma conexão galvânica.[0139] The electrical connection to the metal structure in the first location may be a galvanic connection.

[0140] A conexão elétrica com a estrutura metálica no segundo local pode ser uma conexão galvânica.[0140] The electrical connection to the metal structure at the second location may be a galvanic connection.

[0141] A conexão elétrica com a estrutura metálica no primeiro local pode ser feita com um de: tubo de revestimento de poço, revestimento, tubulação, flexitubo, haste de bombeio.[0141] The electrical connection to the metal structure in the first location can be made with one of: well casing tube, casing, tubing, coiled tubing, sucker rod.

[0142] A conexão elétrica com a estrutura metálica no segundo local pode ser feita com um de: tubo de revestimento de poço, revestimento, tubulação, flexitubo, haste de bombeio.[0142] The electrical connection to the metal structure at the second location can be made with one of: well casing pipe, casing, tubing, coiled tubing, sucker rod.

[0143] Os locais espaçados podem ser axialmente espaçados.[0143] The spaced locations may be axially spaced.

[0144] Os locais espaçados podem ser radialmente espaçados.[0144] The spaced locations may be radially spaced.

[0145] Pelo menos uma conexão entre o pelo menos um dos contatos elétricos e o circuito elétrico pode ser provida por um cabo isolado.[0145] At least one connection between the at least one of the electrical contacts and the electrical circuit may be provided by an insulated cable.

[0146] Preferivelmente o cabo isolado tem uma área condutora de pelo menos 10 mmA2, preferivelmente pelo menos 20 mmA2, mais preferivelmente pelo menos 80 mmA2.[0146] Preferably the insulated cable has a conductive area of at least 10 mmA2, preferably at least 20 mmA2, more preferably at least 80 mmA2.

[0147] O cabo pode ser um condutor encapsulado por tubulação.[0147] The cable may be a conductor encapsulated by tubing.

[0148] O espaçamento entre os locais pode ser pelo menos 100 m.[0148] The spacing between locations can be at least 100 m.

[0149] As conexões podem ser feitas com um curso comum de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0149] Connections can be made with a common course of elongated metallic members that is part of the metallic structure.

[0150] Em algumas modalidades uma primeira das conexões é feita com um primeiro curso de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica e uma segunda das conexões é feita com um segundo curso, distinto, de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0150] In some embodiments, a first of the connections is made with a first course of metallic elongated members that is part of the metallic structure and a second of the connections is made with a second, distinct course of metallic elongated members that is part of the metallic structure. .

[0151] Meios de isolamento podem ser providos para isolar eletricamente o primeiro curso de membros alongados metálicos do segundo curso de membros alongados metálicos na região das conexões.[0151] Insulating means may be provided to electrically isolate the first course of metallic elongated members from the second course of metallic elongated members in the connection region.

[0152] O meio de isolamento pode compreender uma camada ou revestimento de isolamento provido em pelo menos um dos cursos de membros alongados metálicos.[0152] The insulation means may comprise an insulation layer or coating provided on at least one of the courses of metallic elongated members.

[0153] O meio de isolamento pode compreender pelo menos um centralizador de isolamento para manter os cursos de membros alongados metálicos separados uns dos outros.[0153] The isolation means may comprise at least one isolation centralizer for keeping the courses of metallic elongated members separated from each other.

[0154] O meio de isolamento pode ser provido para evitar contato elétrico entre os dois cursos de membros alongados metálicos por uma distância de pelo menos 100 m.[0154] Insulating means may be provided to prevent electrical contact between the two courses of metallic elongated members for a distance of at least 100 m.

[0155] A corrente fluindo nos membros alongados pode ser fornecida a partir da superfície do poço.[0155] The current flowing in the elongated members can be supplied from the well surface.

[0156] A corrente fluindo no membro alongado pode ser fornecida a partir de um ou mais anodos sacrificiais.[0156] The current flowing in the elongated member may be supplied from one or more sacrificial anodes.

[0157] A corrente fluindo nos membros alongados pode ser uma corrente impressa a partir de uma fonte de energia externa.[0157] The current flowing in the elongated members may be an impressed current from an external power source.

[0158] A tensão da superfície do poço pode ser, em uso, limitada à faixa menos 0,7 volt a menos 2 volts com relação a uma célula de referência de prata/cloreto de prata.[0158] The well surface voltage may be, in use, limited to the range minus 0.7 volt to minus 2 volts with respect to a silver/silver chloride reference cell.

[0159] A diferença de potencial entre os contatos espaçados pode ser menos de 1 volt, preferivelmente menos de 0,5 volt, mais preferivelmente menos de 0,1 volt.[0159] The potential difference between the closely spaced contacts may be less than 1 volt, preferably less than 0.5 volt, more preferably less than 0.1 volt.

[0160] A resistência da estrutura do poço entre os contatos pode ser menos de 0,1 ohm, preferivelmente menos de 0,01 ohm.[0160] The resistance of the well structure between the contacts may be less than 0.1 ohm, preferably less than 0.01 ohm.

[0161] O contato espaçado superior pode estar:onde o poço é um poço terrestre, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, da superfície terrestre; e onde o poço é um poço submarino, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, do solo oceânico.[0161] The upper spaced contact may be: where the well is an earth well, within 100 m, preferably within 50 m, of the earth's surface; and where the well is a subsea well, within 100 m, preferably within 50 m, of the sea floor.

[0162] O contato espaçado superior pode estar localizado adjacente a um local que corresponde a uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica que flui na estrutura.[0162] The upper spaced contact may be located adjacent to a location that corresponds to a maximum in potential magnitude caused by the electrical current flowing in the structure.

[0163] O sistema pode compreender meio de comunicação de fundo de poço para transmissão e/ou recepção de dados.[0163] The system may comprise downhole communication means for transmitting and/or receiving data.

[0164] O meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para transmissão de dados através da variação da carga vista entre as conexões nos locais espaçados.[0164] The downhole communication means can be arranged for data transmission by varying the load seen between the connections at the spaced locations.

[0165] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de operação de dispositivo de fundo de poço compreendendo um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço como acima definido e um dispositivo de fundo de poço, o módulo de coleta estando eletricamente conectado ao e disposto para provisão de energia para o dispositivo de fundo de poço.[0165] According to another aspect of the invention there is provided a downhole device operating system comprising a downhole electrical energy collection system as defined above and a downhole device, the collection module being electrically connected to and arranged to supply power to the downhole device.

[0166] O dispositivo de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0166] The downhole device may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0167] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio do empacotador.[0167] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0168] O dispositivo de fundo de poço pode ser provido em um local diferente no poço do local do módulo de coleta.[0168] The downhole device may be provided at a different location in the well from the location of the collection module.

[0169] O módulo de coleta pode ser disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo pode ser provido para fornecimento de energia elétrica mais no fundo do poço para o dispositivo de fundo de poço em um local diferente no poço.[0169] The collection module may be arranged at a selected location downhole for energy collection and a cable may be provided for supplying electrical power further downhole to the downhole device at a different location in the wellbore. pit.

[0170] A área de seção transversal do núcleo condutor, ou núcleos, do cabo usado para fornecer a energia elétrica mais para o fundo do poço pode ser menor do que aquela de cabo usado para conectar o módulo de coleta à estrutura de fundo de poço para coleta de energia.[0170] The cross-sectional area of the conductive core, or cores, of the cable used to supply the electrical power further downhole may be smaller than that of the cable used to connect the collection module to the downhole structure for energy harvesting.

[0171] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um método de alimentação de um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o método compreendendo as etapas de:conectar eletricamente uma unidade de coleta à estrutura metálica em um primeiro local e à estrutura metálica em um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica que flui na estrutura e a unidade de coleta sendo disposta para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica quando conectada entre locais tendo uma diferença de potencial entre eles;coleta de energia elétrica a partir da corrente elétrica na unidade de coleta; e fornecimento de energia elétrica a partir da unidade de coleta para o dispositivo de fundo de poço.[0171] According to another aspect of the present invention, there is provided a method of powering a downhole device in a well installation having a metal structure conducting electrical current, the method comprising the steps of: electrically connecting a collection unit to the metallic structure at a first location and to the metallic structure at a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that there is a potential difference between them due to the electrical current flowing in the structure and the collection unit being arranged to collect electrical energy from the electrical current when connected between locations having a potential difference between them; collecting electrical energy from the electrical current in the collection unit; and supplying electrical energy from the collection unit to the downhole device.

[0172] O método pode compreender as etapas adicionais de: determinação de um local onde há uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica fluindo na estrutura, e escolhendo o primeiro local, onde a unidade de coleta é conectada à estrutura metálica, dependendo do local da dita máxima.[0172] The method may comprise the additional steps of: determining a location where there is a maximum in magnitude of potential caused by the electrical current flowing in the structure, and choosing the first location, where the collection unit is connected to the metallic structure, depending from the place of said maxim.

[0173] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço para coleta de energia elétrica em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com proteção catódica, o sistema compreendendo: um módulo de coleta conectado eletricamente à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido às correntes de proteção catódicas fluindo na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir das correntes de proteção catódicas.[0173] According to another aspect of the present invention, a downhole electrical energy collection system is provided for collecting electrical energy in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection, the system comprising: a collection electrically connected to the metal structure at a first location and a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to cathodic protection currents flowing in the structure ; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the cathodic protection currents.

[0174] O módulo de coleta pode ser disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.[0174] The collection module may be arranged to collect electrical energy from dc currents.

[0175] O fluxo de corrente dentro das porções da estrutura metálica em regiões entre o primeiro local e o segundo local pode estar na mesma direção longitudinal.[0175] The current flow within portions of the metallic structure in regions between the first location and the second location may be in the same longitudinal direction.

[0176] Pode haver um caminho de fluxo de corrente sem interrupção entre o primeiro local e o segundo local que é pelo menos parcialmente através da estrutura metálica.[0176] There may be an uninterrupted current flow path between the first location and the second location that is at least partially through the metallic structure.

[0177] O módulo de coleta pode ser eletricamente conectado à estrutura metálica no segundo local.[0177] The collection module may be electrically connected to the metal structure at the second location.

[0178] Os locais espaçados podem ser axialmente espaçados.[0178] The spaced locations may be axially spaced.

[0179] Os locais espaçados podem ser radialmente espaçados.[0179] The spaced locations may be radially spaced.

[0180] Pelo menos uma conexão entre o pelo menos um dos contatos elétricos e o módulo de coleta pode ser provida por um cabo isolado.[0180] At least one connection between the at least one of the electrical contacts and the collection module may be provided by an insulated cable.

[0181] O cabo isolado pode ser uma área condutora de pelo menos 10 mmA2, preferivelmente pelo menos 20 mmA2, mais preferivelmente pelo menos 80 mmA2.[0181] The insulated cable may be a conductive area of at least 10 mmA2, preferably at least 20 mmA2, more preferably at least 80 mmA2.

[0182] O cabo pode ser um condutor encapsulado por tubulação.[0182] The cable may be a conductor encapsulated by tubing.

[0183] O espaçamento entre os locais pode ser de pelo menos 100 m.[0183] The spacing between locations can be at least 100 m.

[0184] As conexões podem ser feitas com um curso comum de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0184] Connections can be made with a common course of metallic elongated members that is part of the metallic structure.

[0185] Uma primeira das conexões pode ser feita com um primeiro curso de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica e uma segunda das conexões pode ser feita com um segundo curso, distinto, de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.[0185] A first of the connections can be made with a first course of metallic elongated members that is part of the metallic structure and a second of the connections can be made with a second, distinct course of metallic elongated members that is part of the metallic structure.

[0186] Meios de isolamento podem ser providos para isolar eletricamente o primeiro curso de membros alongados metálicos do segundo curso de membros alongados metálicos na região das conexões.[0186] Insulating means may be provided to electrically isolate the first course of metallic elongated members from the second course of metallic elongated members in the connection region.

[0187] O meio de isolamento pode compreender uma camada ou revestimento de isolamento provido em pelo menos um dos cursos de membros alongados metálicos.[0187] The insulation means may comprise an insulation layer or coating provided on at least one of the courses of metallic elongated members.

[0188] O meio de isolamento pode compreender pelo menos um centralizador de isolamento para manter os cursos de membros alongados metálicos separados uns dos outros.[0188] The isolation means may comprise at least one isolation centralizer for keeping the courses of metallic elongated members separated from each other.

[0189] O meio de isolamento pode ser provido para evitar contato elétrico entre os dois cursos de membros alongados metálicos por uma distância de pelo menos 100 m.[0189] Insulating means may be provided to prevent electrical contact between the two courses of metallic elongated members for a distance of at least 100 m.

[0190] A corrente fluindo nos membros alongados pode ser fornecida a partir da superfície do poço.[0190] The current flowing in the elongated members can be supplied from the well surface.

[0191] A corrente fluindo no membro alongado é fornecida a partir de um ou mais anodos sacrificiais.[0191] The current flowing in the elongated member is supplied from one or more sacrificial anodes.

[0192] A corrente fluindo nos membros alongados pode ser uma corrente impressa a partir de uma fonte de energia externa.[0192] The current flowing in the elongated members may be an impressed current from an external power source.

[0193] A tensão da superfície do poço pode ser, em uso, limitada à faixa menos 0,7 volt a menos 2 volts com relação a uma célula de referência de prata/cloreto de prata.[0193] The well surface voltage may be, in use, limited to the range minus 0.7 volt to minus 2 volts with respect to a silver/silver chloride reference cell.

[0194] A diferença de potencial entre os contatos espaçados pode ser menos do que 1 volt, preferivelmente menos de 0,5 volt, mais preferivelmente menos do que 0,1 volt.[0194] The potential difference between the closely spaced contacts may be less than 1 volt, preferably less than 0.5 volt, more preferably less than 0.1 volt.

[0195] A resistência da estrutura de poço entre os contatos pode ser menos do que 0,1 ohm, preferivelmente menos de 0,01 ohm.[0195] The resistance of the well structure between the contacts may be less than 0.1 ohm, preferably less than 0.01 ohm.

[0196] O contato espaçado superior pode estar: onde o poço é um poço terrestre, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, da superfície terrestre; e onde o poço é um poço submarino, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m, do solo oceânico.[0196] The upper spaced contact may be: where the well is an earth well, within 100 m, preferably within 50 m, of the earth's surface; and where the well is a subsea well, within 100 m, preferably within 50 m, of the sea floor.

[0197] O contato espaçado superior pode estar localizado adjacente a um local que corresponde a uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica que flui na estrutura.[0197] The upper spaced contact may be located adjacent to a location that corresponds to a maximum in potential magnitude caused by the electrical current flowing in the structure.

[0198] O sistema pode compreender ainda meio de comunicação de fundo de poço para transmissão e/ou recepção de dados.[0198] The system may further comprise downhole communication means for transmitting and/or receiving data.

[0199] O meio de comunicação de fundo de poço pode ser disposto para transmissão de dados através da variação da carga vista entre as conexões nos locais espaçados.[0199] The downhole communication means can be arranged for data transmission by varying the load seen between the connections at the spaced locations.

[0200] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de operação de dispositivo de fundo de poço compreendendo um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço como acima definido e um dispositivo de fundo de poço, o módulo de coleta estando eletricamente conectado ao e disposto para provisão de energia para o dispositivo de fundo de poço.[0200] According to another aspect of the invention there is provided a downhole device operating system comprising a downhole electrical energy collection system as defined above and a downhole device, the collection module being electrically connected to and arranged to supply power to the downhole device.

[0201] O dispositivo de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0201] The downhole device may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0202] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio do empacotador.[0202] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0203] O dispositivo de fundo de poço pode ser provido em um local diferente no poço do local do módulo de coleta.[0203] The downhole device may be provided at a different location in the well from the location of the collection module.

[0204] O módulo de coleta pode ser disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo pode ser provido para fornecimento de energia elétrica mais no fundo do poço para o dispositivo de fundo de poço em um local diferente no poço.[0204] The collection module may be disposed at a selected location downhole for energy collection and a cable may be provided for supplying electrical power further downhole to the downhole device at a different location in the wellbore. pit.

[0205] A área de seção transversal do núcleo condutor, ou núcleos, do cabo usado para fornecer a energia elétrica mais fundo no poço pode ser menor do que aquela de cabo usado para conectar o módulo de coleta à estrutura de fundo de poço para coleta da energia.[0205] The cross-sectional area of the conductive core, or cores, of the cable used to provide the electrical power deeper in the well may be smaller than that of the cable used to connect the collection module to the downhole structure for collection of energy.

[0206] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um aparelho de comunicação de dados de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com um sistema de proteção catódica de modo que há um circuito elétrico compreendendo a estrutura metálica e um retorno para a terra ao redor do qual uma corrente elétrica flui como um resultado do sistema de proteção catódica, o aparelho de comunicação de dados de fundo de poço compreendendo: um primeiro módulo de comunicação para localização em um primeiro local e compreendendo meios de modulação para modulação da corrente elétrica em um primeiro local de modo a codificar dados; e um segundo módulo de comunicação para localização em um segundo local, espaçado do primeiro local, e compreendendo um detector para detecção do efeito da modulação da corrente elétrica no primeiro local de modo a extrair os ditos dados.[0206] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole data communication apparatus for use in a well installation having a metallic structure provided with a cathodic protection system so that there is an electrical circuit comprising the metallic structure and a return to earth around which an electrical current flows as a result of the cathodic protection system, the downhole data communication apparatus comprising: a first communication module for location at a first location and comprising modulating means for modulating the electrical current at a first location so as to encode data; and a second communication module for location at a second location, spaced from the first location, and comprising a detector for detecting the effect of modulation of the electrical current at the first location so as to extract said data.

[0207] O meio de modulação pode ser disposto para pelo menos um de: i) onde o sistema de proteção catódica é um sistema de proteção catódica impressa, controlar uma fonte de sinal do sistema de proteção catódica impressa para modular diretamente a corrente de proteção catódica aplicada à estrutura metálica; ii) modificar a conexão entre pelo menos um anodo do sistema de proteção catódica e a estrutura metálica; e iii) alterar a impedância do circuito elétrico.[0207] The modulating means may be arranged for at least one of: i) where the cathodic protection system is a printed cathodic protection system, controlling a signal source of the printed cathodic protection system to directly modulate the protection current cathodic applied to the metallic structure; ii) modify the connection between at least one anode of the cathodic protection system and the metallic structure; and iii) change the impedance of the electrical circuit.

[0208] O primeiro módulo de comunicação pode ser disposto para localização no fundo do poço.[0208] The first communication module may be arranged for location at the bottom of the well.

[0209] O segundo módulo de comunicação pode ser disposto para localização no fundo do poço.[0209] The second communication module may be arranged for location at the bottom of the well.

[0210] O aparelho pode compreender um módulo de sensor para captação de pelo menos um parâmetro, onde o primeiro módulo de comunicação é disposto para enviar leituras de codificação de dados do módulo de sensor em direção ao segundo módulo de comunicação.[0210] The apparatus may comprise a sensor module for capturing at least one parameter, where the first communication module is arranged to send data encoding readings from the sensor module towards the second communication module.

[0211] O módulo de sensor pode compreender um sensor de pressão.[0211] The sensor module may comprise a pressure sensor.

[0212] O segundo módulo de comunicação pode ser disposto para provisão de dados a um dispositivo de fundo de poço na dependência de dados recebidos pelo segundo módulo de comunicação a partir do primeiro módulo de comunicação.[0212] The second communication module may be arranged to provide data to a downhole device in dependence on data received by the second communication module from the first communication module.

[0213] O dispositivo de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0213] The downhole device may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0214] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio do empacotador.[0214] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0215] Pelo menos um dos primeiro e segundo módulos de comunicação pode compreender um repetidor de comunicações para localização em fundo de poço em um poço e disposto para comunicação com um primeiro dispositivo além da cabeça do poço usando um canal de comunicação que é sem fio pelo menos através da cabeça do poço e disposto para comunicação com segundo dispositivo localizado no poço e então abaixo da cabeça do poço de modo que o repetidor de comunicações pode agir como um repetidor entre os primeiro e segundo dispositivos.[0215] At least one of the first and second communication modules may comprise a communications repeater for downhole location in a well and arranged to communicate with a first device beyond the wellhead using a communication channel that is wireless. at least through the wellhead and arranged for communication with second device located in the wellhead and then below the wellhead so that the communications repeater can act as a repeater between the first and second devices.

[0216] O aparelho pode compreender um módulo de coleta de energia elétrica de fundo de poço disposto para conexão elétrica entre dois locais espaçados em uma instalação de poço e compreendendo um circuito elétrico disposto para coleta de energia elétrica, em uso, a partir de uma diferença de potencial entre as localizações espaçadas, usada para coleta, que age como uma tensão de entrada, o módulo de coleta sendo disposto para fornecimento de energia a pelo menos um componente do aparelho de comunicação.[0216] The apparatus may comprise a downhole electrical energy collection module arranged for electrical connection between two spaced locations in a well installation and comprising an electrical circuit arranged for collecting electrical energy, in use, from a potential difference between the spaced locations, used for collection, which acts as an input voltage, the collection module being arranged to supply power to at least one component of the communication apparatus.

[0217] O primeiro módulo de comunicação pode ser disposto para controle da carga gerada pelo módulo de coleta para causar a dita modulação da corrente elétrica na estrutura metálica no local de sinalização.[0217] The first communication module may be arranged to control the charge generated by the collection module to cause said modulation of the electrical current in the metallic structure at the signaling location.

[0218] O módulo de coleta pode ser disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.[0218] The collection module may be arranged to collect electrical energy from dc currents.

[0219] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de comunicação de dados de fundo de poço compreendendo aparelho de comunicação de dados de fundo de poço como definido acima localizado em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com proteção catódica.[0219] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole data communication system comprising downhole data communication apparatus as defined above located in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection .

[0220] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de comunicação de dados de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com um sistema de proteção catódica de modo que há um circuito elétrico compreendendo a estrutura metálica e um retorno para a terra em torno do qual uma corrente elétrica flui como um resultado do sistema de proteção catódica, o sistema compreendendo um aparelho de comunicação de dados de fundo de poço compreendendo: um primeiro módulo de comunicação localizado em um primeiro local e compreendendo meios de modulação para modulação da corrente elétrica no primeiro local de modo a codificar dados; e um segundo módulo de comunicação localizado em um segundo local, espaçado do primeiro local, e compreendendo um detector para detecção do efeito da modulação da corrente elétrica no primeiro local de modo a extrair os ditos dados.[0220] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole data communication system for use in a well installation having a metallic structure provided with a cathodic protection system so that there is an electrical circuit comprising the metallic structure and a return to earth around which an electrical current flows as a result of the cathodic protection system, the system comprising a downhole data communication apparatus comprising: a first communication module located at a first location and comprising modulating means for modulating the electrical current at the first location so as to encode data; and a second communication module located at a second location, spaced from the first location, and comprising a detector for detecting the effect of modulation of the electrical current at the first location so as to extract said data.

[0221] O aparelho pode compreender um módulo de coleta de energia elétrica de fundo de poço eletricamente conectado entre dois locais espaçados na instalação de poço e compreendendo um circuito elétrico disposto para coleta de energia elétrica, em uso, a partir de uma diferença de potencial entre as localizações espaçadas, usada para coleta, que age como uma tensão de entrada, o módulo de coleta sendo disposto para fornecimento de energia a pelo menos um componente do aparelho de comunicação.[0221] The apparatus may comprise a downhole electrical energy collection module electrically connected between two spaced locations in the well installation and comprising an electrical circuit arranged for collecting electrical energy, in use, from a potential difference between the spaced locations, used for collection, which acts as an input voltage, the collection module being arranged to supply power to at least one component of the communication apparatus.

[0222] O fluxo de corrente dentro de porções da estrutura metálica em regiões entre os locais espaçados, usados para coleta, pode estar na mesma direção longitudinal.[0222] The current flow within portions of the metallic structure in regions between the closely spaced locations used for collection may be in the same longitudinal direction.

[0223] Pode haver um caminho de fluxo de corrente sem interrupção entre os locais espaçados, usados para coleta, que é pelo menos parcialmente através da estrutura metálica.[0223] There may be an uninterrupted current flow path between the closely spaced locations used for collection that is at least partially through the metallic structure.

[0224] Pelo menos um do primeiro módulo de comunicação e do segundo módulo de comunicação pode estar localizado em um anel fechado do poço.[0224] At least one of the first communication module and the second communication module may be located in a closed ring of the well.

[0225] O sistema ou aparelho pode compreender um sensor de pressão disposto para monitoramento da pressão de reservatório do poço.[0225] The system or apparatus may comprise a pressure sensor arranged for monitoring the well reservoir pressure.

[0226] O sistema ou aparelho pode compreender um sensor de pressão disposto para monitoramento da pressão em um anel do poço.[0226] The system or apparatus may comprise a pressure sensor arranged for monitoring pressure in a well ring.

[0227] O sistema ou aparelho pode compreender um sensor de pressão disposto para monitoramento da pressão em um anel fechado do poço.[0227] The system or apparatus may comprise a pressure sensor arranged for monitoring the pressure in a closed ring of the well.

[0228] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um módulo de coleta de energia elétrica de fundo de poço disposto para conexão elétrica entre dois locais espaçados em uma instalação de poço e compreendendo um circuito elétrico disposto para coleta de energia elétrica, em uso, a partir de uma diferença de potencial entre os locais espaçados que age como uma tensão de entrada.[0228] According to another aspect of the present invention there is provided a downhole electrical energy collection module arranged for electrical connection between two spaced locations in a well installation and comprising an electrical circuit arranged for collecting electrical energy, in use, from a potential difference between the closely spaced locations that acts as an input voltage.

[0229] O módulo de coleta pode ser disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.[0229] The collection module may be arranged to collect electrical energy from dc currents.

[0230] O módulo de coleta pode compreender meios de controle para modificação da impedância de entrada do circuito elétrico para corresponder à impedância do circuito elétrico para otimizar a eficiência de conversão de energia.[0230] The collection module may comprise control means for modifying the input impedance of the electrical circuit to match the impedance of the electrical circuit to optimize power conversion efficiency.

[0231] O circuito elétrico pode compreender um conversor dc-dc.[0231] The electrical circuit may comprise a dc-dc converter.

[0232] O conversor dc-dc pode ser disposto para operar com tensões de entrada acima de um limiar mínimo, onde o limiar mínimo não é maior do que 0,5 volt, preferivelmente o limiar mínimo não é mais do que 0,25 volts e mais preferivelmente o limiar mínimo não é mais do que 0,05 volt.[0232] The dc-dc converter may be arranged to operate with input voltages above a minimum threshold, where the minimum threshold is not greater than 0.5 volts, preferably the minimum threshold is not more than 0.25 volts and most preferably the minimum threshold is not more than 0.05 volt.

[0233] O conversor dc-dc pode compreender meios de autopartida para permitir início de coleta de energia quando a tensão de entrada disponível estiver abaixo de uma tensão de lacuna de banda de componentes no conversor dc-dc.[0233] The dc-dc converter may comprise self-starting means to allow initiation of energy harvesting when the available input voltage is below a band gap voltage of components in the dc-dc converter.

[0234] O conversor dc-dc pode compreender meios de autopartida para permitir início de coleta de energia quando a tensão de entrada disponível estiver abaixo de 0,5 volt.[0234] The dc-dc converter may comprise self-starting means to allow initiation of energy harvesting when the available input voltage is below 0.5 volts.

[0235] O conversor dc em dc pode compreender um transformador de escalonamento.[0235] The dc to dc converter may comprise a stepping transformer.

[0236] O meio de autopartida pode compreender um Transistor de Efeito de Campo disposto junto com o transformador de escalonamento para formar um oscilador de escalonamento ressonante.[0236] The self-starting means may comprise a Field Effect Transistor arranged together with the stepping transformer to form a resonant scaling oscillator.

[0237] O conversor dc-dc pode compreender uma ponte H de transistores disposta sob o controle de meios de controle para provisão de uma entrada para o transformador de escalonamento e o dispositivo de autopartida pode compreender uma fonte auxiliar de energia para o meio de controle para permitir partida.[0237] The dc-dc converter may comprise a transistor H-bridge disposed under the control of control means for providing an input to the stepping transformer and the self-starting device may comprise an auxiliary power source for the control means to allow departure.

[0238] O módulo de coleta pode compreender meio de controle disposto para controlar a relação de voltas do transformador de escalonamento para modificar a carga gerada pelo conversor dc-dc.[0238] The collection module may comprise control means arranged to control the turns ratio of the stepping transformer to modify the load generated by the dc-dc converter.

[0239] Um enrolamento secundário do transformador de escalonamento pode compreender uma pluralidade de tomadas de derivação e/ou o transformador de escalonamento pode compreender uma pluralidade de enrolamentos secundários e o meio de controle pode ser disposto para selecionar enrolamentos e/ou tomadas de derivação para uma relação de voltas desejada. O módulo de coleta pode compreender pelo menos um par de terminais a partir dos quais conexão para os dois locais espaçados pode ser feita.[0239] A secondary winding of the stepping transformer may comprise a plurality of taps and/or the stepping transformer may comprise a plurality of secondary windings and the control means may be arranged to select windings and/or taps for a desired turns ratio. The collection module may comprise at least one pair of terminals from which connection to the two spaced locations may be made.

[0240] O módulo de coleta pode ter mais de dois terminais, onde cada um dos terminais é para permitir conexão com um respectivo local e o módulo de coleta pode compreender ainda meios de comutação para seletivamente eletricamente conectar dois dos terminais no circuito elétrico deste modo permitindo seleção de quais dos respectivos locais o circuito elétrico está conectado.[0240] The collection module may have more than two terminals, where each of the terminals is to permit connection to a respective location and the collection module may further comprise switching means for selectively electrically connecting two of the terminals in the electrical circuit thereby allowing selection of which of the respective locations the electrical circuit is connected.

[0241] Isso permite uma configuração onde múltiplos contatos com a estrutura metálica podem ser feitos durante instalação e após instalação é feita uma seleção de quais contatos devem ser usados. Desta maneira, por exemplo, a configuração pode incluir uma conexão inferior e duas conexões superiores em locais diferentes. Uma vez instalado pode ser determinado que energia maior pode ser coletada se uma primeira das conexões superiores for usada, então esta primeira conexão pode ser usada. Em um outro caso a segunda conexão superior pode ser melhor.[0241] This allows a configuration where multiple contacts with the metal structure can be made during installation and after installation a selection is made of which contacts should be used. In this way, for example, the configuration may include one lower connection and two upper connections in different locations. Once installed it can be determined that more energy can be collected if a first of the upper connections is used, then this first connection can be used. In another case the second upper connection may be better.

[0242] O comutador seria também usado dinamicamente em uso para comutar entre as conexões.[0242] The switch would also be used dynamically in use to switch between connections.

[0243] Em um outro caso haveria duas conexões inferiores bem como ou invés das duas conexões superiores, ou pode haver outros números de conexões superior e/ou inferior.[0243] In another case there would be two lower connections as well as or instead of the two upper connections, or there may be other numbers of upper and/or lower connections.

[0244] O módulo de coleta pode compreender um dispositivo de armazenamento de energia para armazenamento de energia coletada. O dispositivo de armazenamento de energia pode compreender um dispositivo de armazenamento de carga que pode compreender pelo menos um capacitor e/ou bateria recarregável. O módulo de coleta pode compreender meio de impedância variável para variação da carga vista entre as duas conexões.[0244] The collection module may comprise an energy storage device for storing collected energy. The energy storage device may comprise a charge storage device which may comprise at least one capacitor and/or rechargeable battery. The collection module may comprise variable impedance means for varying the load seen between the two connections.

[0245] O meio de impedância variável pode ser controlado por microprocessador.[0245] The variable impedance medium can be controlled by a microprocessor.

[0246] O módulo de coleta pode ser disposto para usar o meio de impedância variável para variar as cargas de modo a otimizar coleta de energia.[0246] The collection module may be arranged to use variable impedance means to vary loads in order to optimize energy collection.

[0247] O módulo de coleta pode ser disposto para usar o meio de impedância variável para modular a carga de modo a comunicar dados distantes do módulo de coleta.[0247] The collection module may be arranged to use the variable impedance means to modulate the load so as to communicate data distant from the collection module.

[0248] O módulo de coleta pode compreender uma bateria primária de modo que em uso energia pode ser seletivamente retirada da energia coletada pelo circuito e da bateria primária.[0248] The collection module may comprise a primary battery so that in use energy may be selectively drawn from the energy collected by the circuit and the primary battery.

[0249] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um aparelho de fundo de poço compreendendo um módulo de coleta como acima definido e um dispositivo de fundo de poço para aceitar energia a partir do módulo de coleta.[0249] In accordance with another aspect of the present invention there is provided a downhole apparatus comprising a collection module as defined above and a downhole device for accepting energy from the collection module.

[0250] O aparelho de fundo de poço pode compreender meio de armazenamento de carga e meios de controle de energia para controlar energia para o dispositivo de fundo de poço quando energia suficiente está disponível para alimentar o dispositivo.[0250] The downhole apparatus may comprise charge storage means and power control means for controlling power to the downhole device when sufficient power is available to power the device.

[0251] O aparelho de fundo de poço pode compreender meio de modulação de impedância para variação da impedância de entrada do módulo de coleta para modular a carga de modo a transmitir dados a partir de pelo menos uma da unidade de coleta de energia elétrica e do dispositivo de fundo de poço.[0251] The downhole apparatus may comprise impedance modulation means for varying the input impedance of the collection module to modulate the load so as to transmit data from at least one of the electrical energy collection unit and the downhole device.

[0252] O aparelho de fundo de poço pode compreender meios de modulação para aplicação de uma tensão modulada através das conexões espaçadas de modo a transmitir dados.[0252] The downhole apparatus may comprise modulation means for applying a modulated voltage across the spaced connections so as to transmit data.

[0253] O aparelho de fundo de poço pode compreender uma bacteria primária de modo que em uso energia pode ser seletivamente retirada da energia coletada e da bateria primária.[0253] The downhole apparatus may comprise a primary battery so that in use energy may be selectively withdrawn from the collected energy and the primary battery.

[0254] O dispositivo de fundo de poço do aparelho de fundo de poço pode compreender pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.[0254] The downhole device of the downhole apparatus may comprise at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or a packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater.

[0255] A válvula pode compreender pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio do empacotador.[0255] The valve may comprise at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve.

[0256] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é provido um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço para coleta de energia elétrica em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o sistema compreendendo: um módulo de coleta como acima definido eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica fluindo na estrutura; e o módulo de coleta estando disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica.[0256] According to another aspect of the present invention, a downhole electrical energy collection system is provided for collecting electrical energy in a well installation having a metallic structure conducting electrical current, the system comprising: a collection module as defined above electrically connected to the metallic structure at a first location and a second location spaced apart from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to electrical current flowing in the structure ; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current.

[0257] De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um sistema de distribuição de energia em fundo de poço para alimentação de um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica, o sistema compreendendo: um módulo de coleta como definido acima eletricamente conectado à estrutura metálica a um primeiro local e a um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica fluindo na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica e fornecer energia elétrica para o dispositivo de fundo de poço.[0257] According to another aspect of the invention, a downhole power distribution system is provided for powering a downhole device in a well installation having a metal structure conducting electrical current, the system comprising: a module collection device as defined above electrically connected to the metallic structure at a first location and a second location spaced apart from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a difference in potential between them due to electrical current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the electrical current and supply electrical energy to the downhole device.

[0258] De acordo com ainda um outro aspecto da invenção é provido um sistema de distribuição de energia de fundo de poço para alimentação de um dispositivo de fundo de poço em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com proteção catódica, o sistema compreendendo: um módulo de coleta como acima definido eletricamente conectado à estrutura metálica em dois locais espaçados escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido às correntes de proteção catódica fluindo na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir das correntes de proteção catódica e fornecer energia elétrica para o dispositivo de fundo de poço.[0258] According to yet another aspect of the invention there is provided a downhole power distribution system for powering a downhole device in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection, the system comprising: a collection module as defined above electrically connected to the metallic structure at two spaced locations chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to cathodic protection currents flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the cathodic protection currents and supply electrical energy to the downhole device.

[0259] De acordo com um aspecto adicional da invenção é provido um método de comunicação de dados em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com um sistema de proteção catódica de modo que há um circuito elétrico compreendendo a estrutura metálica e um retorno para a terra ao redor do qual corrente elétrica flui como um resultado do sistema de proteção catódica, o método compreendendo as etapas de:modulação da corrente elétrica em um primeiro local de modo a codificar dados; e detecção em um segundo local, espaçado do primeiro, do efeito da modulação da corrente elétrica no primeiro local de modo a extrair os ditos dados.[0259] According to a further aspect of the invention there is provided a method of data communication in a well installation having a metallic structure provided with a cathodic protection system so that there is an electrical circuit comprising the metallic structure and a return to the earth around which electrical current flows as a result of the cathodic protection system, the method comprising the steps of: modulating the electrical current at a first location so as to encode data; and detecting at a second location, spaced from the first, the effect of the modulation of the electrical current at the first location in order to extract said data.

[0260] Um dos locais pode estar fora do local do poço, quer dizer, na superfície, um outro dos locais pode ser no fundo do poço.[0260] One of the locations may be outside the well site, that is, on the surface, another of the locations may be at the bottom of the well.

[0261] A etapa de modulação da corrente pode, entre outras coisas, compreender e os dispositivos de modulação podem, dentre outras coisas, ser disposto para: iv) onde o sistema de proteção catódica é um sistema de proteção catódica impressa, controlar uma fonte de sinal do sistema de proteção catódica impressa para modular diretamente os sinais de proteção catódica aplicados à estrutura metálica; ou v) ) modificar a conexão entre pelo menos um anodo e a estrutura metálica - desta maneira pelo menos um anodo pode, por exemplo, ser comutado para estar em conexão e fora de conexão com a estrutura metálica para modular os sinais elétricos ou a impedância entre o anodo e a estrutura pode ser variada; ou vi) ) alterar a impedância do circuito elétrico - isto pode, por exemplo, ser obtido usando um meio de impedância variável ou comutando os componentes em e fora de conexão com o circuito.[0261] The current modulation step may, among other things, comprise and the modulation devices may, among other things, be arranged to: iv) where the cathodic protection system is a printed cathodic protection system, control a source printed cathodic protection system signal to directly modulate the cathodic protection signals applied to the metallic structure; or v) ) modify the connection between at least one anode and the metallic structure - in this way at least one anode can, for example, be switched to be in connection and out of connection with the metallic structure to modulate the electrical signals or impedance between the anode and the structure can be varied; or vi) ) change the impedance of the electrical circuit - this may, for example, be achieved by using a variable impedance medium or by switching components in and out of connection with the circuit.

[0262] As técnicas i) e ii) são prováveis estar apenas disponíveis em um local mais alto, enquanto a técnica iii) é provável estar disponível no fundo do poço e em um local mais alto. Comunicação usando esta ideia geral pode ser usada para comunicação de uma via, quer dizer, da superfície para o fundo do poço, uma via, quer dizer, comunicação do fundo do poço para a superfície e comunicação de duas vias.[0262] Techniques i) and ii) are likely to only be available at a higher location, while technique iii) is likely to be available at the bottom of the well and at a higher location. Communication using this general idea can be used for one-way communication, that is, from the surface to the bottom of the well, one-way, that is, communication from the bottom of the well to the surface, and two-way communication.

[0263] Essas técnicas permitem comunicação como parte de um sistema de comunicação hibrida - isto é, algumas partes do canal de sinal são providas pela modulação dos sinais de proteção catódica e algumas por outras técnicas, tais como técnicas sem fio incluindo outras técnicas EM e técnicas acústicas.[0263] These techniques allow communication as part of a hybrid communication system - that is, some parts of the signal channel are provided by modulation of cathodic protection signals and some by other techniques, such as wireless techniques including other EM techniques and acoustic techniques.

[0264] Em cada caso acima, a proteção catódica onde presente pode ser provida por um sistema de proteção catódica passivo onde anodos sacrificiais são conectados à estrutura metálica da instalação de poço ou por um sistema de proteção catódica impressa onde uma corrente de proteção é aplicada à estrutura metálica da instalação de poço.[0264] In each case above, cathodic protection where present may be provided by a passive cathodic protection system where sacrificial anodes are connected to the metal structure of the well installation or by a printed cathodic protection system where a protective current is applied to the metal structure of the well installation.

[0265] Nos presentes métodos e sistemas o objetivo é fazer uso de sistemas de proteção catódica existentes (ou outras fontes de corrente se disponíveis), em particular fazer uso de anodos existentes onde presente, por exemplo, em instalações marinhas, e sem requerer modificação nos mesmos. Desta maneira, anodos onde presentes estarão fora, isto é, acima, do poço e localizados na água. Ainda, os anodos tipicamente estarão longe do local no qual energia e/ou sinalização é requerida.[0265] In the present methods and systems the objective is to make use of existing cathodic protection systems (or other current sources if available), in particular to make use of existing anodes where present, for example in marine installations, and without requiring modification ourselves. In this way, anodes where present will be outside, that is, above, the well and located in the water. Furthermore, the anodes will typically be far from the location where power and/or signaling is required.

[0266] Desta maneira o sistema acima pode incluir um ou mais de: pelo menos um anodo existente; pelo menos um anodo provido em água, quer dizer, o corpo de água em que uma instalação de poço submarino é provida; pelo menos um anodo que está distante do local no qual energia e/ou sinalização deve ser obtida usando corrente desenvolvida por este anodo.[0266] In this way the above system may include one or more of: at least one existing anode; at least one anode provided in water, that is, the body of water in which a subsea well installation is provided; at least one anode that is distant from the location at which power and/or signaling is to be obtained using current developed by this anode.

[0267] Ainda qualquer sistema acima pode ser disposto para permitir a transmissão de energia de um local no qual corrente, por exemplo, corrente CP, é aplicada à estrutura para um local de coleta e/ou sinalização. Isso sendo verdade seja a corrente uma corrente CP passiva, uma corrente CP impressa ou uma outra corrente aplicada. Quer dizer, tipicamente, a fonte da corrente CP ou outra corrente está distante do local de coleta e/ou sinalização.[0267] Further any of the above systems may be arranged to permit the transmission of power from a location at which current, e.g., CP current, is applied to the structure to a collection and/or signaling location. This is true whether the current is a passive CP current, an impressed CP current or another applied current. That is, typically, the source of the CP current or other current is far from the collection and/or signaling location.

[0268] Ainda, a estrutura metálica pode ser sem interrupção na região do pelo menos um anodo e/ou na região do módulo de coleta.[0268] Furthermore, the metallic structure may be uninterrupted in the region of at least one anode and/or in the region of the collection module.

[0269] Onde menção for feita acima de otimização através da modelagem, por exemplo, em relação ao espaçamento de conexões, uso de isolamento, escolha de espaçamento apenas radial ou axial e a seleção de uma carga de coleta de pré-ajuste, pelo menos um dos parâmetros que seguem pode ser usado no modelo: 1. Taxa de atenuação na parte superior do poço derivada de tubo de revestimento de poço e dimensões tubulares, pesos e tipo de material (resistividade) e a resistividade da sobrecarga (meio circundando o poço); 2. Localização de conexão superior; 3. Localização de conexão inferior; 4. Área de Seção Transversal e tipo de material (resistividade) do cabo superior usado em alimentações para o coletor; 5. Número, local, material (eletropotencial) e área de superfície dos anodos da cabeça do poço; 6. Resistência efetiva do poço visto a partir do solo oceânico/cabeça do poço, novamente derivada de tubo de revestimento de poço e dimensões tubulares, pesos e tipo de material (resistividade) e resistividade da sobrecarga (meio circundando o poço), mas desta vez para conclusão inteira.[0269] Where mention is made above of optimization through modeling, for example in relation to spacing of connections, use of insulation, choice of only radial or axial spacing, and the selection of at least one preset collection load one of the following parameters can be used in the model: 1. Attenuation rate at the top of the well derived from well casing pipe and tubular dimensions, weights and material type (resistivity) and the resistivity of the overburden (medium surrounding the well ); 2. Top connection location; 3. Bottom connection location; 4. Cross-sectional area and type of material (resistivity) of the upper cable used in supplies to the collector; 5. Number, location, material (electropotential) and surface area of wellhead anodes; 6. Effective resistance of the well as seen from the seafloor/wellhead, again derived from well casing pipe and tubular dimensions, weights and material type (resistivity) and overburden resistivity (medium surrounding the well), but this time for full completion.

[0270] Em cada caso acima os sistemas podem compreender uma bateria primária para fornecimento de energia independentemente de energia coletada. O módulo de coleta pode compreender a bateria primária. Onde uma bateria primária for provida esta pode ser usada preferivelmente enquanto ela tiver energia. Ela seria usada, por exemplo, para permitir uso de uma taxa de dados maior em um estágio inicial, isso sendo permitido cair quando apenas energia coletada estiver disponível.[0270] In each case above the systems may comprise a primary battery for supplying power independently of collected energy. The collection module may comprise the primary battery. Where a primary battery is provided this can preferably be used whilst it has power. It would be used, for example, to allow use of a higher data rate at an early stage, this being allowed to drop when only harvested energy is available.

[0271] De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma instalação de poço compreendendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica e qualquer um dos sistemas ou aparelhos acima, por exemplo, pelo menos um de: um aparelho ou sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço; um aparelho ou sistema de operação de dispositivo de fundo de poço; um aparelho ou sistema repetidor de comunicação de fundo de poço; um aparelho ou sistema de distribuição de energia; ou um módulo de coleta; ou um aparelho ou sistema de monitoramento de poço de fundo de poço; ou aparelho ou sistema de comunicação de fundo de poço, como acima definido. Tal instalação pode ter ainda um sistema de proteção catódica para proteção da estrutura metálica.[0271] According to another aspect of the invention there is provided a well installation comprising a metal structure conducting electrical current and any of the above systems or apparatus, for example, at least one of: an apparatus or system for collecting electrical energy from well bottom; a downhole device operating apparatus or system; a downhole communication repeater device or system; a power distribution apparatus or system; or a collection module; or a downhole well monitoring apparatus or system; or downhole communication apparatus or system, as defined above. Such an installation may also have a cathodic protection system to protect the metallic structure.

[0272] Notar que em geral cada uma das características opcionais seguindo cada um dos aspectos da invenção acima é igualmente aplicável como uma característica opcional em relação a cada um dos outros aspectos da invenção e poderia ser reescrito após cada aspecto com quaisquer mudanças necessárias em redação. Nem todas tais características opcionais são reescritas após cada aspecto apenas por questão de brevidade.[0272] Note that in general each of the optional features following each of the above aspects of the invention is equally applicable as an optional feature in relation to each of the other aspects of the invention and could be rewritten after each aspect with any necessary changes in wording . Not all such optional features are rewritten after each aspect just for the sake of brevity.

[0273] Por exemplo, será compreendido que qualquer um dos sistemas, métodos, aparelhos e instalações mencionados acima pode fazer uso de um módulo de coleta tendo qualquer combinação ou subcombinação das características definidas acima, e assim por diante.[0273] For example, it will be understood that any of the systems, methods, apparatus and installations mentioned above may make use of a collection module having any combination or subcombination of the characteristics defined above, and so on.

[0274] O poço mencionado em qualquer um dos métodos, sistemas,aparelhos ou instalações acima pode ser um poço submarino.[0274] The well mentioned in any of the above methods, systems, apparatus or installations may be a subsea well.

[0275] Modalidades da presente invenção serão agora descritas, a título de exemplos apenas, com referência aos desenhos acompanhantes em que: a Figura 1 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo aparelho de monitoramento de poço incluindo um sistema de administração de energia de fundo de poço; a Figura 2A mostra esquematicamente um módulo de coleta do sistema de administração de energia da Figura 1 e a Figura 2B mostra uma unidade de fundo de poço alternativa; a Figura 2C é um diagrama de circuito esquemático de um conversor de dc em dc que pode ser usado em um módulo de coleta; a Figura 2D é um diagrama de circuito esquemático de um conversor de dc em dc que pode ser usado em um módulo de coleta; a Figura 3 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo aparelho de comunicação de fundo de poço que compreende um repetidor de comunicações de fundo de poço e um sistema de distribuição de energia de fundo de poço para alimentação do repetidor de comunicações de fundo de poço; a Figura 4 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo aparelho de operação de válvula compreendendo uma válvula de fundo de poço remotamente controlada e um sistema de distribuição de energia para alimentação de válvula de fundo de poço remotamente controlada; a Figura 5 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo um sistema de monitoramento de poço alternativo compreendendo um manômetro de fundo de poço e um sistema de distribuição de energia de fundo de poço para alimentação do manômetro de fundo de poço; a Figura 6 mostra esquematicamente uma instalação de poço alternativa; a Figura 7 mostra um gráfico de energia passível de coleta ótima contra profundidade de uma conexão inferior para uma disposição do tipo mostrado na Fig. 1; a Figura 8 mostra um fluxograma de otimização de coleta de energia; a Figura 9 mostra um fluxograma de operação de uma unidade de fundo de poço; e a Figura 10 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo uma plataforma.[0275] Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 schematically shows a well installation including well monitoring apparatus including a bottom-end energy management system pit; Figure 2A schematically shows a collection module of the energy management system of Figure 1 and Figure 2B shows an alternative downhole unit; Figure 2C is a schematic circuit diagram of a dc to dc converter that can be used in a collection module; Figure 2D is a schematic circuit diagram of a dc to dc converter that can be used in a collection module; Figure 3 schematically shows a downhole installation including downhole communications apparatus comprising a downhole communications repeater and a downhole power distribution system for powering the downhole communications repeater; Figure 4 schematically shows a well installation including valve operating apparatus comprising a remotely controlled downhole valve and a power distribution system for powering the remotely controlled downhole valve; Figure 5 schematically shows a well installation including an alternative well monitoring system comprising a downhole pressure gauge and a downhole power distribution system for powering the downhole pressure gauge; Figure 6 schematically shows an alternative well installation; Figure 7 shows a graph of energy capable of optimal collection against depth of a lower connection for an arrangement of the type shown in Fig. 1; Figure 8 shows an energy harvesting optimization flowchart; Figure 9 shows an operation flowchart of a downhole unit; and Figure 10 schematically shows a well installation including a platform.

[0276] A Figura 1 mostra uma instalação de poço de um poço de petróleo e/ou gás. Como é bem compreendido, tal poço de petróleo e/ou gás pode ser um poço terrestre ou um poço submarino (significando um poço abaixo de qualquer corpo de água) onde a cabeça do poço está debaixo da água no solo do mar, rio, lago, etc. ou em uma plataforma. Frequentemente as instalações de poço são providas com um sistema de proteção catódica. No caso de poços terrestres isso estará mais provavelmente na forma de um sistema de proteção catódica de corrente impressa onde uma corrente de proteção é aplicada à estrutura metálica do poço. Por outro lado, para um poço submarino, a proteção catódica será mais provavelmente um sistema de proteção catódica passiva onde uma pluralidade de anodos de um metal relativamente reativo, tal como uma liga de magnésio, está conectada à estrutura metálica e exposta à água em que a instalação de poço está situada.[0276] Figure 1 shows a well installation of an oil and/or gas well. As is well understood, such an oil and/or gas well may be an onshore well or a subsea well (meaning a well below any body of water) where the wellhead is underwater on the floor of the sea, river, lake , etc. or on a platform. Well installations are often provided with a cathodic protection system. In the case of onshore wells this will most likely be in the form of an impressed current cathodic protection system where a protective current is applied to the metal structure of the well. On the other hand, for a subsea well, the cathodic protection will most likely be a passive cathodic protection system where a plurality of anodes of a relatively reactive metal, such as a magnesium alloy, are connected to the metal structure and exposed to the water in which well installation is located.

[0277] Notar que as presente técnicas são também relevantes para poços de injeção de água - isto é, poços usados para injetar água em um reservatório para auxiliar na recuperação de petróleo e/ou gás de outros poços no campo. Desta maneira, uma “instalação de poço” no presente pedido pode ser um poço de injeção de água. Tal poço terá uma construção similar às instalações mostradas em mais detalhes no presente pedido. Similarmente as presentes técnicas podem ser usadas enquanto perfurando um poço como durante a produção e seguindo abandono. Desta maneira a instalação de poço pode ser uma instalação parcialmente completa onde a perfuração está acontecendo. Mais comumente as presentes técnicas podem ser usadas durante qualquer período do ciclo de vida de uma instalação de poço.[0277] Note that the present techniques are also relevant to water injection wells - that is, wells used to inject water into a reservoir to aid in the recovery of oil and/or gas from other wells in the field. Thus, a “well installation” in the present application may be a water injection well. Such a well will have a similar construction to the installations shown in more detail in the present application. Similarly the present techniques can be used while drilling a well as during production and following abandonment. This way the well installation can be a partially complete installation where drilling is taking place. Most commonly the present techniques can be used during any period of the life cycle of a well installation.

[0278] Ainda, embora a presente descrição seja feita em relação a instalações onde proteção catódica está presente e isto é particularmente preferido, muitos dos presentes sistemas e técnicas também funcionam em outras situações onde corrente elétrica está fluindo na estrutura metálica e energia pode ser coletada a partir da mesma.[0278] Furthermore, although the present description is made in relation to installations where cathodic protection is present and this is particularly preferred, many of the present systems and techniques also function in other situations where electrical current is flowing in the metallic structure and energy can be harvested. from the same.

[0279] A instalação de poço mostrada na Figura 1 compreende uma cabeça de poço 1 e estrutura metálica de fundo de poço 2 na direção descendente do furo do poço a partir da superfície S. A instalação de poço é provida com um sistema de proteção catódica 3A, 3B. Como mencionado acima, este será um sistema de proteção de corrente catódica impressa 3A ou uma proteção catódica passiva compreendendo uma pluralidade de anodos 3B conectados à estrutura metálica da instalação do poço, isto é, à cabeça do poço 1 ou outros componentes metálicos conectados à mesma.[0279] The well installation shown in Figure 1 comprises a wellhead 1 and downhole metal structure 2 in the downward direction of the wellbore from the surface S. The well installation is provided with a cathodic protection system 3A, 3B. As mentioned above, this will be a 3A impressed cathodic current protection system or a passive cathodic protection comprising a plurality of 3B anodes connected to the metallic structure of the well installation, i.e. to the wellhead 1 or other metallic components connected thereto. .

[0280] A estrutura metálica de fundo de poço 2 compreende um primeiro curso de tubo metálico 21, isto é, tubulação de produção, descendo para o furo do poço. Ao redor desta está um primeiro tubo de revestimento de poço 22. Fora desta camada está um segundo tubo de revestimento de poço 23 e então um terceiro tubo de revestimento de poço 24. Como será compreendido há um respectivo anel entre cada curso de tubo metálico. Desta maneira há um primeiro anel entre a tubulação de produção 21 e o primeiro tubo de revestimento de poço 22 comumente referido como o anel “A” na indústria de petróleo e gás e indicado pelo numeral de referência A nos desenhos. Um segundo anel existe entre o primeiro tubo de revestimento de poço 22 e o segundo tubo de revestimento de poço 23 comumente conhecido como o anel “B” e então indicado nos desenhos e um terceiro anel existe entre o segundo tubo de revestimento de poço 23 e o terceiro tubo de revestimento de poço 24 comumente conhecido como o anel “C” e também indicado nos desenhos. Poços também podem ter tipicamente um anel adicional, “D”, e algumas vezes ainda mais anéis.[0280] The downhole metal structure 2 comprises a first course of metal tube 21, that is, production tubing, descending to the wellbore. Surrounding this is a first well casing tube 22. Outside this layer is a second well casing tube 23 and then a third well casing tube 24. As will be understood there is a respective ring between each course of metal tube. In this way there is a first ring between the production tubing 21 and the first well casing tube 22 commonly referred to as the “A” ring in the oil and gas industry and indicated by the reference numeral A in the drawings. A second ring exists between the first well casing tube 22 and the second well casing tube 23 commonly known as the “B” ring and so indicated in the drawings and a third ring exists between the second well casing tube 23 and the third well casing tube 24 commonly known as the “C” ring and also indicated in the drawings. Wells can also typically have an additional “D” ring, and sometimes even more rings.

[0281] Em outras situações a estrutura metálica pode compreender outros membros alongados, especificamente, um ou mais de tubo de revestimento de poço, revestimento, tubulação, flexitubo, haste de bombeio.[0281] In other situations, the metallic structure may comprise other elongated members, specifically, one or more well casing tube, casing, tubing, coiled tubing, pump rod.

[0282] Aparelho de monitoramento provido na instalação de poço compreende um módulo de coleta de energia elétrica 4 provido, na presente modalidade, no anel A. O módulo de coleta 4 é eletricamente conectado através de cabos 41 a um par de locais espaçados 41a, 41b na tubulação de produção 21. Em uma alternativa o módulo de coleta 4 pode ser eletricamente conectado a um dos locais através de um cabo, mas pode ser conectado eletricamente ao outro local sem um cabo. O módulo de coleta 4 pode ser eletricamente conectado através de um alojamento condutor do (ou circundando o) módulo de coleta de um dos locais. Desta maneira apenas um cabo do tipo pode precisar sair do alojamento.[0282] Monitoring apparatus provided in the well installation comprises an electrical energy collection module 4 provided, in the present embodiment, in ring A. The collection module 4 is electrically connected via cables 41 to a pair of spaced locations 41a, 41b in production piping 21. In an alternative the collection module 4 may be electrically connected to one of the locations via a cable, but may be electrically connected to the other location without a cable. The collection module 4 may be electrically connected through a conductive housing of (or surrounding) the collection module at one of the locations. This way only one cable of this type may need to leave the housing.

[0283] Notar que há uma conexão galvânica entre o módulo de coleta 4 e a estrutura metálica 21 nos locais espaçados 41a, 41b. Particularmente há uma conexão galvânica com a estrutura metálica 21, ao invés de, por exemplo, um acoplamento indutor. Isso simplifica a construção e remove dificuldades de engenharia. No presente caso há uma conexão galvânica em todo o caminho desde a estrutura metálica para as entradas do circuito incluído no módulo de coleta para coleta de energia.[0283] Note that there is a galvanic connection between the collection module 4 and the metallic structure 21 at spaced locations 41a, 41b. In particular, there is a galvanic connection with the metallic structure 21, instead of, for example, an inductive coupling. This simplifies construction and removes engineering difficulties. In the present case there is a galvanic connection all the way from the metal structure to the inputs of the circuit included in the collection module for energy collection.

[0284] Ainda será notado que a estrutura metálica do poço geralmente não é afetada pela instalação deste sistema. Quaisquer juntas de isolamento foram introduzidas em nenhum dos cursos de tubo metálico a fim de tornar o sistema eficaz e o fluxo normal de corrente de proteção catódica na estrutura não foi alterado - a não ser, por certo, a coleta que está acontecendo. Desta maneira, por exemplo, entre os locais espaçados o curso de estrutura metálica à qual as conexões são feitas é contínuo, mais geralmente todos os cursos de estrutura metálica são contínuos nessas regiões. Isso não é essencial para operação, mas é possível e é a situação prevalecente normal em uma instalação de poço - isto é, a estrutura metálica padrão da instalação foi deixada sem modificação. Similarmente a corrente pode e realmente flui na mesma direção na estrutura metálica na região das conexões e entre as conexões. Novamente esta é a situação prevalecente normal em uma instalação de poço, modificação na instalação do poço foi evitada. O fluxo de corrente seria em um curso único de estrutura metálica à qual as conexões são feitas ou muda de um curso para um outro ou flui em paralelo em vários cursos - o ponto é que um arranjo artificial de estrutura metálica no poço não tem que ser configurado para permitir que o sistema funcione, e desta maneira há um caminho de fluxo de corrente sem interrupção provido pela estrutura metálica e fluxo de corrente está na mesma direção longitudinal na estrutura metálica.[0284] It will also be noted that the metal structure of the well is generally not affected by the installation of this system. Any isolation joints have been introduced into any of the metal tube courses in order to make the system effective and the normal flow of cathodic protection current in the structure has not been altered - other than, of course, the collection that is taking place. In this way, for example, between the spaced locations the course of metal structure to which connections are made is continuous, more generally all courses of metal structure are continuous in these regions. This is not essential for operation, but is possible and is the normal prevailing situation in a well installation - that is, the standard metal structure of the installation has been left unmodified. Similarly, current can and does flow in the same direction in the metal structure in the region of connections and between connections. Again this is the normal prevailing situation in a well installation, modification in the well installation was avoided. The flow of current would be in a single course of metallic structure to which connections are made or change from one course to another or flow in parallel in several courses - the point is that an artificial arrangement of metallic structure in the well does not have to be configured to allow the system to function, and in this way there is an uninterrupted current flow path provided by the metallic structure and current flow is in the same longitudinal direction in the metallic structure.

[0285] Notar que o anel “A” é frequentemente acessível por cabo através da cabeça do poço 1. No entanto, é ainda vantajoso usar os presentes arranjos uma vez que eles minimizam o número de penetradores na cabeça do poço, reduzindo risco e gasto e/ou liberando o penetrador para outro uso.[0285] Note that the “A” ring is often accessible by cable through wellhead 1. However, it is still advantageous to use the present arrangements as they minimize the number of penetrators at the wellhead, reducing risk and expense. and/or freeing the penetrator for other use.

[0286] O aparelho de monitoramento compreende ainda um manômetro de fundo de poço 5 que é provido mais fundo no poço do que o módulo de coleta 4 e está conectado ao mesmo através de um cabo 42. Nesta modalidade o manômetro de fundo de poço 5 é provido um pouco acima do empacotador P. Tipicamente os cabos 41 conectando o módulo de coleta 4 à unidade de produção 21 serão condutores envolvidos por tubulação (TEC) como tipicamente usado na indústria de petróleo e gás e o cabo 42 conectando o módulo de coleta 4 ao manômetro de fundo de poço 5 será também um condutor envolvido por tubulação (TEC). Mais tipicamente a área de seção transversal do condutor nos comprimentos de cabo 41 conectando o módulo de coleta 4 à tubulação de produção 21 terá uma área de seção transversal maior do que aquela do cabo 42 conectando o módulo de coleta 4 ao manômetro de fundo de poço 5.[0286] The monitoring apparatus further comprises a downhole pressure gauge 5 which is provided deeper in the well than the collection module 4 and is connected thereto via a cable 42. In this embodiment the downhole pressure gauge 5 is provided slightly above the packer P. Typically the cables 41 connecting the collection module 4 to the production unit 21 will be tubing enclosed conductors (TEC) as typically used in the oil and gas industry and the cable 42 connecting the collection module 4 to the downhole pressure gauge 5 will also be a pipe-enclosed conductor (TEC). More typically the cross-sectional area of the conductor in the lengths of cable 41 connecting the collection module 4 to the production piping 21 will have a greater cross-sectional area than that of the cable 42 connecting the collection module 4 to the downhole pressure gauge. 5.

[0287] Onde proteção catódica é provida em uma instalação de poço, o potencial da estrutura metálica do poço é levado para um potencial suficientemente negativo no ponto de injeção, isto é, a cabeça de poço 1, de modo a suprimir corrosão na cabeça do poço e em outros pontos ao longo da estrutura metálica de fundo de poço 2 conforme ela desce para o poço. No entanto, a magnitude deste potencial negativo diminuirá conforme desce mais para o poço devido a perdas no sistema. Desta maneira o potencial da estrutura metálica 2 próximo da cabeça do poço será mais negativo do que em locais mais profundos no poço. Desta maneira quando as correntes de proteção catódica estão fluindo na instalação do poço haverá uma diferença de potencial entre o local 41a onde o primeiro dos cabos 41 a partir do módulo de coleta é conectado à tubulação de produção 21 e o local 41b onde o outro dos cabos 41 do módulo de coleta 4 é conectado à tubulação de produção 21. Desta maneira o módulo de coleta 4 verá uma diferença de potencial através dele e desta maneira pode extrair energia das correntes de proteção catódica.[0287] Where cathodic protection is provided in a well installation, the potential of the well metal structure is brought to a sufficiently negative potential at the injection point, i.e., wellhead 1, so as to suppress corrosion at the wellhead. well and at other points along the metal downhole structure 2 as it descends into the well. However, the magnitude of this negative potential will decrease as it descends further into the well due to losses in the system. In this way, the potential of the metallic structure 2 close to the wellhead will be more negative than in deeper locations in the well. In this way when the cathodic protection currents are flowing in the well installation there will be a potential difference between the location 41a where the first of the cables 41 from the collection module is connected to the production piping 21 and the location 41b where the other of the cables 41 of the collection module 4 is connected to the production pipe 21. In this way the collection module 4 will see a potential difference across it and in this way can extract energy from the cathodic protection currents.

[0288] Será notado que extração de energia usará energia do sistema de proteção catódica, no entanto o impacto sobre a eficácia do sistema de proteção catódica ou qualquer aceleração da corrosão dos anosos será insignificante. Tipicamente as correntes de proteção catódica serão da ordem de 10 Amps, enquanto os presentes sistemas extrairiam, por exemplo, 10-100 mili Amps. Desta maneira a quantidade de corrente extraída está bem dentro da tolerância geralmente permitida quando do desenvolvimento sistemas de proteção catódica. Se desejado, um nível aumentado de corrente impressa pode ser provido ou o número de anodos provido poderia ser aumentado além do normal. Isso aumentaria a corrente de proteção catódica e desta maneira melhoraria a coleta.[0288] It will be noted that energy extraction will use energy from the cathodic protection system, however the impact on the effectiveness of the cathodic protection system or any acceleration of anose corrosion will be negligible. Typically cathodic protection currents will be on the order of 10 Amps, while the present systems would draw, for example, 10-100 milli Amps. In this way, the amount of current extracted is well within the tolerance generally permitted when developing cathodic protection systems. If desired, an increased level of impressed current could be provided or the number of anodes provided could be increased beyond normal. This would increase the cathodic protection current and thus improve collection.

[0289] Energia elétrica pode ser coletada a partir do sistema no local de fundo de poço do módulo de coleta 4 e esta energia coletada pode ser usada para outros propósitos.[0289] Electrical energy can be collected from the system at the downhole location of collection module 4 and this collected energy can be used for other purposes.

[0290] Na disposição da Figura 1 esta energia coletada é usada para alimentar o manômetro de fundo de poço 5 e permitir extração de leituras a partir do mesmo e comunicação dessas leituras para a superfície S.[0290] In the arrangement of Figure 1 this collected energy is used to power the downhole pressure gauge 5 and allow extraction of readings from it and communication of these readings to the surface S.

[0291] Na presente modalidade uma unidade de comunicação superior 6 é provida para comunicação com o módulo de coleta 4 e manômetro de fundo de poço 5. Neste caso a unidade de comunicação superior 6 é provida na superfície S - neste caso a superfície terrestre.[0291] In the present embodiment an upper communication unit 6 is provided for communication with the collection module 4 and downhole pressure gauge 5. In this case the upper communication unit 6 is provided on the surface S - in this case the earth's surface.

[0292] Será compreendido que disposições tais como a presente podem ser usadas no lugar de um manômetro de fundo de poço permanente convencionalmente instalado (PDG) com a vantagem que uso de um penetrador através da cabeça do poço pode ser evitado, enquanto a vida de monitoramento do poço será possível em muitos casos. Monitoramento pode ser de pressão de reservatório onde desejado ou similarmente da pressão em um anel fechado para, por exemplo, ajudar a detectar qualquer vazamento, descarga ou falha no sistema. O módulo de sensor e de coleta pode estar localizado no anel fechado, em tal caso.[0292] It will be understood that arrangements such as the present can be used in place of a conventionally installed permanent downhole pressure gauge (PDG) with the advantage that use of a penetrator through the wellhead can be avoided, while the life of Well monitoring will be possible in many cases. Monitoring can be of reservoir pressure where desired or similarly of pressure in a closed loop to, for example, help detect any leaks, discharges or failures in the system. The sensor and collection module may be located in the closed ring in such a case.

[0293] Todas essas opções são possíveis, por exemplo, em uma instalação de poço submarino onde haverá normalmente uma fonte pronta de corrente a ser coletada, isto é, corrente de CP, tipicamente gerada por anodos sacrificiais localizados na água em que a instalação submarina é provida, e onde outras opções de energia e sinalização são mais problemáticas.[0293] All of these options are possible, for example, in a subsea well installation where there will typically be a ready source of current to be collected, i.e. CP current, typically generated by sacrificial anodes located in the water in which the subsea installation is provided, and where other power and signaling options are more problematic.

[0294] Em um poço com uma cabeça de poço submarina,convencionalmente não é geralmente possível (praticamente/custo eficaz) prover conectividade hidráulica ou elétrica com os anéis externos (B, C, etc.). Particularmente onde esses anéis são vedados em sua base é útil monitorar e opcionalmente controlar a pressão nesses anéis, por exemplo, para reduzir o risco de pressões altas causando colapso no tubo de revestimento do poço.[0294] In a well with a subsea wellhead, it is conventionally not generally possible (practically/cost effective) to provide hydraulic or electrical connectivity with the outer rings (B, C, etc.). Particularly where these rings are sealed at their base it is useful to monitor and optionally control the pressure in these rings, for example to reduce the risk of high pressures causing collapse of the well casing pipe.

[0295] Em particular o fluxo, ou perfuração do poço, pode aumentar a temperatura do anel externo vedado e então aumentar a pressão no mesmo. A habilidade em monitorar pressão em tal caso e opcionalmente controlar a pressão em tal caso (tal como com uma válvula de ventilação entre anéis, como mencionado em outro ponto) é benéfica. Em particular, monitoramento da pressão em um anel fechado pode permitir produção em taxas maiores do que aquelas que podem ser atingidas se modelagem do aumento da pressão esperado sozinha for usada uma vez que uso de pressão modelada requereria margens de segurança maiores e taxas de produção potencialmente correspondentemente reduzidas. Como será compreendido as presentes técnicas podem facilitar tal monitoramento e/ou controle.[0295] In particular flow, or well drilling, can increase the temperature of the sealed outer ring and therefore increase the pressure therein. The ability to monitor pressure in such a case and optionally control pressure in such a case (such as with an inter-ring vent valve, as mentioned elsewhere) is beneficial. In particular, monitoring pressure in a closed loop may allow production at rates greater than those that can be achieved if modeling of the expected pressure increase alone is used since use of modeled pressure would require larger safety margins and potentially higher production rates. correspondingly reduced. As will be understood, the present techniques can facilitate such monitoring and/or control.

[0296] Uma outra implementação particular das presentes técnicas incluirá um módulo de sensor localizado no mesmo local como é mais comum para um manômetro de fundo de poço permanente convencional e provido para o mesmo propósito como é mais comum para um manômetro de fundo de poço permanente convencional.[0296] Another particular implementation of the present techniques will include a sensor module located in the same location as is more common for a conventional permanent downhole pressure gauge and provided for the same purpose as is more common for a permanent downhole pressure gauge. conventional.

[0297] Desta maneira o módulo de sensor pode ser disposto no anel A e disposto para monitoramento da pressão do reservatório através da captação da pressão na tubulação através de uma porta de comunicação de pressão através da tubulação desta maneira permitindo inferência da pressão do reservatório com base na pressão captada e levando em consideração pressão estática e efeitos de fluxo. Como é o caso com um PDG convencionalmente usado, a pressão do reservatório geralmente será inferida desta maneira ao invés de diretamente medida - posicionamento de um sensor diretamente no reservatório geralmente não é possível - como será também compreendido “pressão de reservatório de monitoramento” compreende uso de tais técnicas de medição.[0297] In this way, the sensor module can be arranged in ring A and arranged to monitor the reservoir pressure by capturing the pressure in the piping through a pressure communication port through the piping, thus allowing inference of the reservoir pressure with based on captured pressure and taking into account static pressure and flow effects. As is the case with a conventionally used PDG, reservoir pressure will generally be inferred in this manner rather than directly measured - positioning a sensor directly in the reservoir is generally not possible - as will also be understood “monitoring reservoir pressure” comprises usage of such measurement techniques.

[0298] Um módulo de coleta também pode ser provido no local do módulo de sensor.[0298] A collection module may also be provided at the location of the sensor module.

[0299] Técnicas diferentes podem ser usadas para permitir a extração de dados a partir do manômetro de fundo de poço 5 em direção à superfície.[0299] Different techniques can be used to allow data extraction from the downhole pressure gauge 5 towards the surface.

[0300] Na presente modalidade o módulo de coleta 4 é disposto para aceitar um sinal a partir do manômetro de fundo de poço que é indicativo do parâmetro a ser medido, por exemplo, pressão e/ou temperatura e transmitir este dado em direção à superfície em virtude de modulação da carga que o módulo de coleta 4 cria entre as conexões espaçadas 41a e 41b. Por sua vez esta mudança em carga mudará a quantidade de corrente extraída das correntes de proteção catódica aplicadas ao sistema. Isso por sua vez é detectável na superfície ou outro local conveniente em virtude de uma mudança no potencial da estrutura metálica na superfície ou outro local conveniente. Ela pode ser detectada através da detecção, por exemplo, da mudança em potencial na cabeça do poço 1 ou através da detecção da tensão através, ou uma corrente vista por, uma fonte de energia usada em um sistema de proteção catódica impressa 3A. Na presente modalidade o efeito da modulação é detectado pela unidade de comunicações superior 6, monitorando o potencial da cabeça do poço em relação a uma terra de referência, para extrair os dados de medição de pressão e/ou temperatura.[0300] In the present embodiment, the collection module 4 is arranged to accept a signal from the downhole pressure gauge that is indicative of the parameter to be measured, for example, pressure and/or temperature, and transmit this data towards the surface due to load modulation that the collection module 4 creates between the spaced connections 41a and 41b. In turn this change in load will change the amount of current drawn from the cathodic protection currents applied to the system. This in turn is detectable at the surface or other convenient location by virtue of a change in potential of the metallic structure at the surface or other convenient location. It can be detected by detecting, for example, the change in potential at the wellhead 1 or by detecting the voltage across, or a current seen by, a power source used in a 3A printed cathodic protection system. In the present embodiment, the modulation effect is detected by the upper communications unit 6, monitoring the wellhead potential in relation to a reference ground, to extract pressure and/or temperature measurement data.

[0301] Preferivelmente o espaçamento entre as conexões espaçadas 41a, 41b é pelo menos 100 metros e mais provavelmente na faixa de 300 a 500 metros. O espaçamento ótimo para as conexões espaçadas 41a, 41b pode ser determinado através da modelagem para uma dada instalação. Conforme a distância entre essas conexões é aumentada, isso tende a aumentar a diferença de potencial entre as conexões (embora a taxa de aumento de diferença de potencial diminua conforme a profundidade da conexão inferior é aumentada). Por outro lado, conforme o espaçamento aumenta o comprimento total e então resistência dos cabos 41 aumenta. Desta maneira na maioria dos sistemas haverá um espaçamento ótimo.[0301] Preferably the spacing between the spaced connections 41a, 41b is at least 100 meters and more likely in the range of 300 to 500 meters. The optimal spacing for spaced connections 41a, 41b can be determined through modeling for a given installation. As the distance between these connections is increased, this tends to increase the potential difference between the connections (although the rate of potential difference increase decreases as the depth of the bottom connection is increased). On the other hand, as the spacing increases the total length and then resistance of the cables 41 increases. This way in most systems there will be optimal spacing.

[0302] A Fig. 2A mostra o módulo de coleta 4 do aparelho mostrado na Figura 1 em mais detalhes. Nesta modalidade o módulo de coleta 4 tem um par de terminais 43a, 43b ao qual os respectivos cabos 41 são conectados. Há conexão galvânica entre a estrutura metálica e os terminais 43a, 43b. Conectado entre esses terminais 43a, 43b está um conversor dc em dc de tensão para coleta da energia elétrica onde diferença de potencial é vista através dos terminais 43a, 43b. O conversor dc em dc 44 é conectado a um meio de armazenamento de carga 45 incluindo pelo menos um capacitor de baixa fuga e conectado a e controlado por uma unidade central acionada por microprocessador 46. O meio de armazenamento de carga 45 e a unidade central 46 estão também conectados através de um respectivo terminal 43c ao comprimento de cabo 42 que leva ao manômetro de fundo de poço 5. Em uma alternativa, o meio de armazenamento de carga 45 seria dispensado - isto é: energia suficiente seria coletada para permitir operação contínua como e quando necessário.[0302] Fig. 2A shows the collection module 4 of the apparatus shown in Figure 1 in more detail. In this embodiment the collection module 4 has a pair of terminals 43a, 43b to which the respective cables 41 are connected. There is a galvanic connection between the metallic structure and terminals 43a, 43b. Connected between these terminals 43a, 43b is a dc to dc voltage converter for collecting electrical energy where potential difference is seen across terminals 43a, 43b. The dc to dc converter 44 is connected to a charge storage means 45 including at least one low leakage capacitor and connected to and controlled by a microprocessor-driven central unit 46. The charge storage means 45 and the central unit 46 are also connected via a respective terminal 43c to the length of cable 42 leading to the downhole pressure gauge 5. In an alternative, the charge storage means 45 would be dispensed with - that is: sufficient energy would be collected to allow continuous operation as and when necessary.

[0303] Em operação, a unidade central 46 controla a operação do conversor dc em dc 44 de modo a otimizar a carga que está presente para a corrente vista pelo módulo de coleta 4 devido a correntes de proteção catódica a fim de maximizar a energia que pode ser coletada e usada ou armazenada no meio de armazenamento de carga 45. Notar que a unidade central pode ser disposta para usar e/ou distribuir seletivamente energia coletada diretamente quando apropriado, e armazenar energia e extrair energia armazenada quando apropriado.[0303] In operation, the central unit 46 controls the operation of the dc to dc converter 44 so as to optimize the charge that is present for the current seen by the collection module 4 due to cathodic protection currents in order to maximize the energy that can be collected and used or stored in the charge storage medium 45. Note that the central unit can be arranged to selectively use and/or distribute directly collected energy when appropriate, and store energy and extract stored energy when appropriate.

[0304] Notar que em uma alternativa a unidade central acionada por microprocessador 46 pode ser substituída por dispositivos eletrônicos alternativos incluindo, por exemplo, um circuito de feedback análogo, ou uma máquina de estado ou até mesmo uma carga de coleta fixa com base na modelagem para a instalação particular.[0304] Note that in an alternative the microprocessor-driven central unit 46 may be replaced by alternative electronic devices including, for example, an analog feedback circuit, or a state machine, or even a fixed collection load based on modeling. for private installation.

[0305] Quando energia armazenada deve ser usada, energia do meio de armazenamento de carga 45 é alimentada através do cabo 42 para o manômetro de fundo de poço 5 e leituras a partir do manômetro de fundo de poço 5 são adquiridas pela unidade central 46 através do cabo 42. A unidade central 46 também controla operação do conversor dc em dc 44 para modular a carga que é introduzida entre os terminais 43a e 43b a fim de enviar sinais de volta para a superfície carregando leituras do manômetro de fundo de poço 5 como acima descrito.[0305] When stored energy is to be used, energy from the charge storage medium 45 is fed through the cable 42 to the downhole pressure gauge 5 and readings from the downhole pressure gauge 5 are acquired by the central unit 46 through of the cable 42. The central unit 46 also controls operation of the dc to dc converter 44 to modulate the charge that is introduced between terminals 43a and 43b in order to send signals back to the surface carrying readings from the downhole pressure gauge 5 as described above.

[0306] Notar que na presente modalidade o conversor dc em dc 44 e a unidade central 46 juntos agem como um meio de impedância variável em virtude da unidade central 46 controlando a operação do conversor dc em dc 44 para introduzir impedância variável entre os terminais 43a e 43b.[0306] Note that in the present embodiment the dc to dc converter 44 and the central unit 46 together act as a variable impedance medium by virtue of the central unit 46 controlling the operation of the dc to dc converter 44 to introduce variable impedance between the terminals 43a and 43b.

[0307] Notar que em alternativas, ao invés de um sensor ser provido em um manômetro de fundo de poço separado 5, um sensor apropriado pode ser provido no mesmo local que o módulo de coleta 4.[0307] Note that in alternatives, instead of a sensor being provided in a separate downhole pressure gauge 5, an appropriate sensor may be provided in the same location as the collection module 4.

[0308] Em particular, uma unidade de fundo de poço 4a como mostrado na Figura 2B pode ser provida, a qual compreende ambos um módulo de coleta 4 e pelo menos um dispositivo de fundo de poço a ser alimentado. Neste caso a unidade de fundo de poço 4a inclui um sensor de pressão 47 e uma unidade de comunicação 48.[0308] In particular, a downhole unit 4a as shown in Figure 2B can be provided, which comprises both a collection module 4 and at least one downhole device to be powered. In this case the downhole unit 4a includes a pressure sensor 47 and a communication unit 48.

[0309] Em tal caso pode não haver nenhum cabo secundário 42 indo para longe da unidade de fundo de poço 4a. Por outro lado em alguns outros casos a unidade de fundo de poço 4a seria ainda usada para alimentar um dispositivo externo mesmo se incluindo seu próprio sensor 47 e/ou unidade de comunicações 48 e então haveria um cabo secundário 42.[0309] In such a case there may be no secondary cable 42 running away from the downhole unit 4a. On the other hand in some other cases the downhole unit 4a would still be used to power an external device even if including its own sensor 47 and/or communications unit 48 and then there would be a secondary cable 42.

[0310] Em alternativas, ao invés de se comunicar com a superfície usando a técnica de modulação de carga como acima discutido, a unidade de fundo de poço 4a poderia usar sua própria unidade de comunicações 48 para comunicação de volta com a superfície. Tal comunicação seria na forma dos sinais de comunicação EM que podem ser aplicados de volta para a estrutura metálica de fundo de poço 21 através dos cabos 41. Em outros casos a unidade de comunicações 48 provida na unidade de fundo de poço 4a seria uma unidade de comunicações acústica para aplicação de sinais acústicos à estrutura metálica 21 para transmissão de volta para a superfície. Em tal caso então uma unidade de comunicações superior seria disposta para recebimento de sinais acústicos. Será compreendido que comunicação de duas vias pode ser provida como e quando desejado em qualquer uma ou todas as partes dos canais de comunicações. Ainda duas técnicas de comunicação podem ser usadas em paralelo em qualquer perna dos canais de comunicação - desta maneira sinais EM e sinal acústico seriam usados lado a lado.[0310] In alternatives, instead of communicating with the surface using the load modulation technique as discussed above, the downhole unit 4a could use its own communications unit 48 to communicate back with the surface. Such communication would be in the form of EM communication signals which can be applied back to the downhole metal structure 21 via cables 41. In other cases the communications unit 48 provided in the downhole unit 4a would be a acoustic communications for applying acoustic signals to the metallic structure 21 for transmission back to the surface. In such a case then an upper communications unit would be arranged to receive acoustic signals. It will be understood that two-way communication can be provided as and when desired on any or all parts of the communications channels. Yet two communication techniques can be used in parallel on either leg of the communication channels - this way EM signals and acoustic signal would be used side by side.

[0311] Em alternativas adicionais o módulo de coleta 4 ou unidade de fundo de poço 4a pode compreender pelo menos um conversor de energia para controle da tensão na qual a energia é coletada para administração ao meio de armazenamento de carga 45 e/ou outros componentes tal como a unidade central 46. Pode ser desejável armazenar energia em uma tensão diferente daquela na qual ela é coletada e/ou diferente daquela na qual ela é usada pela unidade central 46 ou outros componentes. Por exemplo, pode ser desejável armazenar a energia em uma tensão maior do que aquela na qual ela é coletada e/ou consumida. Isso pode ser útil, por exemplo, se houver uma retirada grande na energia armazenada durante, por exemplo, transmissão.[0311] In additional alternatives the collection module 4 or downhole unit 4a may comprise at least one power converter for controlling the voltage at which energy is collected for administration to the charge storage means 45 and/or other components such as the central unit 46. It may be desirable to store energy at a voltage different from that at which it is collected and/or different from that at which it is used by the central unit 46 or other components. For example, it may be desirable to store energy at a higher voltage than that at which it is collected and/or consumed. This can be useful, for example, if there is a large withdrawal in stored energy during, for example, transmission.

[0312] Uma implementação possível para um conversor dc em dc é usar um circuito integrado comercialmente disponível. Uma alternativa é produzir um circuito similar usando componentes diferentes. Para prover desempenho eficaz um conversor dc em dc que possa lidar com tensões de entrada baixas é desejável. Uma maneira de obter isso é usar um Transistor de Efeito de Campo, tal como comutador JFET, para formar um oscilador de escalonamento ressonante usando um transformador de escalonamento e um capacitor de acoplamento. A fim de ajudar a otimizar coleta de energia a razão de voltas no transformador pode ser selecionada, preferivelmente dinamicamente selecionada durante operação. Uma pluralidade de tomadas de derivação pode ser provida no secundário do transformador que pode ser usado seletivamente para prover as respectivas relações de volta.[0312] One possible implementation for a dc to dc converter is to use a commercially available integrated circuit. An alternative is to produce a similar circuit using different components. To provide effective performance a dc to dc converter that can handle low input voltages is desirable. One way to achieve this is to use a Field Effect Transistor, such as JFET switch, to form a resonant scaling oscillator using a scaling transformer and a coupling capacitor. In order to help optimize energy harvesting the transformer turns ratio can be selected, preferably dynamically selected during operation. A plurality of taps may be provided on the secondary of the transformer which may be used selectively to provide respective feedback ratios.

[0313] Um processador, tal como aquele da unidade central, pode ser disposto para controlar um comutador para selecionar dinamicamente as respectivas tomadas de derivação e então controlar a carga gerada pelo conversor dc-dc.[0313] A processor, such as that of the central unit, may be arranged to control a switch to dynamically select respective taps and then control the load generated by the dc-dc converter.

[0314] A Fig. 2C mostra um diagrama de circuito esquemático para uma possível implementação de um oscilador de escalonamento ressonante do tipo descrito acima. A diferença de potencial de entrada disponível pode ser conectada através dos terminais de entrada como Vin e a saída Vout é vista através dos terminais de saída. O circuito compreende um Transistor de Efeito de Campo 201, um transformador de escalonamento 202 que juntos agem como um oscilador e uma disposição de saída de retificação 203 compreendendo um par de diodos cruzados 206 e respectivos capacitores de acoplamento 205. Um enrolamento primário 202a do transformador 202 está conectado em série com o FET 201 e a entrada Vin é aplicada através desses. A porta de FET 201 está conectada ao enrolamento secundário 202b do transformador 202. A saída Vout é vista através dos capacitores de acoplamento 205 que estão conectados através do enrolamento secundário 202b por meio dos respectivos diodos 204.[0314] Fig. 2C shows a schematic circuit diagram for a possible implementation of a resonant scaling oscillator of the type described above. The available input potential difference can be connected across the input terminals as Vin and the output Vout is seen through the output terminals. The circuit comprises a Field Effect Transistor 201, a stepping transformer 202 which together act as an oscillator and a rectification output arrangement 203 comprising a pair of crossed diodes 206 and respective coupling capacitors 205. A primary winding 202a of the transformer 202 is connected in series with FET 201 and the Vin input is applied across these. The FET gate 201 is connected to the secondary winding 202b of the transformer 202. The Vout output is seen through the coupling capacitors 205 which are connected across the secondary winding 202b through the respective diodes 204.

[0315] O enrolamento secundário 202b do transformador 202 compreende uma pluralidade de tomadas de derivação 202c que podem ser selecionadas usando o comutador 206 desta maneira permitindo ajuste da relação de voltas. O comutador 206 pode ser controlado por um microprocessador, neste caso a unidade central 4b.[0315] The secondary winding 202b of the transformer 202 comprises a plurality of taps 202c that can be selected using the switch 206 in this way allowing adjustment of the turns ratio. The switch 206 may be controlled by a microprocessor, in this case the central unit 4b.

[0316] Este tipo de disposição de conversor dc em dc é capaz de funcionar mesmo quando a diferença de potencial vista através dos terminais (tensão de entrada) é baixa, isto é, 0,5 V ou abaixo. Em exemplos práticos a tensão de entrada pode ser menos do que 0,25 V e talvez ainda menos do que 0,05 V. Uma vez que isso é muito baixo comparado com tensões de lacuna de banda de semicondutor (por exemplo, 0,7) muitos tipos de conversores dc em dc não funcionarão para permitir coleta de energia em tais tensões de entrada. No entanto, conversores dc em dc com base nos princípios acima podem funcionar até mesmo em tais tensões baixas. Tal conversor dc em dc pode ser considerado incluir meio de partida disposto para permitir operação quando tensão de entrada é 0,5 V ou abaixo bem como em tensões maiores.[0316] This type of dc to dc converter arrangement is capable of functioning even when the potential difference seen across the terminals (input voltage) is low, i.e., 0.5 V or below. In practical examples the input voltage may be less than 0.25 V and perhaps even less than 0.05 V. Since this is very low compared to semiconductor band gap voltages (e.g. 0.7 ) many types of dc to dc converters will not work to allow energy harvesting at such input voltages. However, dc to dc converters based on the above principles can work even at such low voltages. Such a dc to dc converter may be considered to include starting means arranged to permit operation when input voltage is 0.5 V or below as well as at higher voltages.

[0317] Uma abordagem alternativa é prover um circuito com uma fonte de energia separada para agir como parte de meio de partida. Desta maneira, por exemplo, uma bateria primária pode ser provida para dar partida no sistema após instalação. Ainda, energia armazenada em um armazenamento de energia seria usada para reiniciar o sistema se a coleta de energia parar temporariamente.[0317] An alternative approach is to provide a circuit with a separate power source to act as part of the starting medium. In this way, for example, a primary battery can be provided to start the system after installation. Furthermore, energy stored in an energy storage would be used to restart the system if energy collection temporarily stops.

[0318] A Figura 2D mostra um diagrama de circuito esquemático para uma possível implementação de um conversor dc em dc operando em tal base. O conversor dc em dc da Figura 2D compreende uma ponte H 207 de transistores 207a através da qual a tensão de entrada é conectada. As portas dos transistores 207a são conectadas a uma unidade de controle 208 que é disposta para controlar a comutação dos transistores 207a para gerar uma saída ac. A saída ac da ponte H 207 é conectada através de um enrolamento primário 202a de um transformador de escalonamento 202. O enrolamento secundário 202b do transformador 202 é conectado a um retificador 209. Uma saída do retificador 209 é conectada através de um diodo 204 à entrada de uma unidade de fornecimento de energia 210 e a outra saída é conectada ao solo. Também conectada à entrada da unidade de fornecimento de energia 210 através de um outro diodo 204 está uma bateria 211.[0318] Figure 2D shows a schematic circuit diagram for a possible implementation of a dc to dc converter operating on such a basis. The dc to dc converter of Figure 2D comprises an H bridge 207 of transistors 207a through which the input voltage is connected. The gates of the transistors 207a are connected to a control unit 208 which is arranged to control the switching of the transistors 207a to generate an ac output. The ac output of the H bridge 207 is connected through a primary winding 202a of a stepping transformer 202. The secondary winding 202b of the transformer 202 is connected to a rectifier 209. An output of the rectifier 209 is connected through a diode 204 to the input of a power supply unit 210 and the other output is connected to ground. Also connected to the input of the power supply unit 210 via another diode 204 is a battery 211.

[0319] A unidade de fornecimento de energia 210 é disposta para alimentar a unidade de controle 208. A fim de iniciar operação a unidade de fornecimento de energia 210 pode usar energia da bateria 211. Uma vez a energia sendo coletada pelo conversor dc em dc então a unidade de fornecimento de energia 210 pode usar energia recebida do retificador 209 - isto é, energia coletada.[0319] The power supply unit 210 is arranged to power the control unit 208. In order to initiate operation the power supply unit 210 may use energy from the battery 211. Once the energy is collected by the dc to dc converter then the power supply unit 210 can use energy received from the rectifier 209 - that is, collected energy.

[0320] Embora na presente modalidade energia seja usada diretamente como coletada, em alternativas energia coletada pode também ser armazenada em um meio de armazenamento e usada a partir do meio de armazenamento. Como descrito em um outro ponto no presente pedido, o meio de armazenamento pode, por exemplo, incluir pelo menos um capacitor de baixa fuga e/ou pelo menos uma célula recarregável. Onde energia é armazenada isso permite um mecanismo para reinicializar o sistema se coleta for parada em qualquer ponto após a bateria 211 ter descarregado.[0320] Although in the present embodiment energy is used directly as collected, in alternatives collected energy can also be stored in a storage medium and used from the storage medium. As described elsewhere in the present application, the storage medium may, for example, include at least one low leakage capacitor and/or at least one rechargeable cell. Where energy is stored this allows a mechanism to reset the system if collection is stopped at any point after the battery 211 has discharged.

[0321] A bateria 211 pode ser uma bateria primária (disparo único) ou pode ser uma bateria recarregável contanto que ela esteja carregada no momento da instalação. Onde a bateria é uma bateria recarregável, em algumas implementações a unidade de fornecimento de energia 210 pode ser disposta para armazenar energia nela quando disponível, alternativamente pode ser mais conveniente prover um meio de armazenamento de energia separado (que incluiria uma bateria recarregável).[0321] Battery 211 may be a primary (single shot) battery or may be a rechargeable battery as long as it is charged at the time of installation. Where the battery is a rechargeable battery, in some implementations the power supply unit 210 may be arranged to store energy therein when available, alternatively it may be more convenient to provide a separate energy storage means (which would include a rechargeable battery).

[0322] Notar também que em uma alternativa adicional um conversor dc em dc do tipo mostrado na Figura 2D pode ser disposto para permitir controle da carga gerada pelo conversor dc em dc. Desta maneira, por exemplo, uma disposição similar àquela mostrada na Figura 2C pode ser usada onde o enrolamento secundário 202b tem tomadas de derivação múltiplas e um comutador é provido para permitir seleção das derivações múltiplas. O comutador poderia estar entre os enrolamentos e a entrada do retificador 209. Em uma outra modalidade alternativa enrolamentos secundários separados poderiam ser providos ao invés de tomadas de derivação múltiplas, para obter um resultado similar. O comutador pode ser controlado por uma unidade de controle como no caso da disposição da Figura 2C.[0322] Note also that in an additional alternative a dc to dc converter of the type shown in Figure 2D can be arranged to allow control of the load generated by the dc to dc converter. In this way, for example, an arrangement similar to that shown in Figure 2C can be used where the secondary winding 202b has multiple taps and a switch is provided to allow selection of the multiple taps. The commutator could be between the windings and the input of the rectifier 209. In another alternative embodiment separate secondary windings could be provided instead of multiple taps, to obtain a similar result. The switch can be controlled by a control unit as in the case of the arrangement in Figure 2C.

[0323] Notar também que em outras modalidades o módulo de coleta 4 e o manômetro de fundo de poço 5 (ou unidade de fundo de poço 4a) podem ser providos em outros anéis dentro da instalação de poço ao invés do anel A. Ainda o manômetro pode ser disposto para captação de um parâmetro em um anel diferente do qual ele está localizado.[0323] Note also that in other embodiments the collection module 4 and the downhole pressure gauge 5 (or downhole unit 4a) may be provided in other rings within the well installation instead of ring A. Still the manometer can be arranged to capture a parameter on a ring different from that to which it is located.

[0324] Por exemplo, esses componentes podem ser providos no anel B ou C e um manômetro localizado no dito anel B pode ser disposto para captar um ou mais parâmetros no anel A, no anel B, no anel C ou qualquer combinação dos mesmos. É notado que esses são locais onde geralmente não é possível, ou pelo menos indesejável, tentar prover conexões de cabo diretas a partir da superfície. Desta maneira as presentes técnicas dão origem à possibilidade de monitoramento, por exemplo, da pressão nos anéis B ou C durante a vida de uma instalação de poço onde isso seria difícil e/ou caro usando métodos de distribuição de energia convencionais. As presentes técnicas evitam o uso de penetradores através da cabeça do poço, o que pode reduzir risco e custos. Elas também proveem soluções para instalação relativamente simples, claras e fáceis.[0324] For example, these components may be provided in ring B or C and a pressure gauge located in said ring B may be arranged to capture one or more parameters in ring A, ring B, ring C or any combination thereof. It is noted that these are locations where it is generally not possible, or at least undesirable, to attempt to provide direct cable connections from the surface. In this way the present techniques give rise to the possibility of monitoring, for example, the pressure in the B or C rings during the life of a well installation where this would be difficult and/or expensive using conventional power distribution methods. The present techniques avoid the use of penetrators through the wellhead, which can reduce risk and costs. They also provide relatively simple, clear and easy installation solutions.

[0325] A Figura 3 mostra uma instalação de poço similar àquela da Figura 1, mas incluindo um repetidor de comunicações de fundo de poço 7 ao invés de um manômetro de fundo de poço. O repetidor 7 é provido no anel B junto com um módulo de coleta 4 do mesmo tipo descrito acima em relação às Figuras 1, 2A a 2D. Aqui novamente o módulo de coleta 4 coleta energia a partir das correntes de proteção catódica na estrutura metálica 2 e provê esta energia para o repetidor de comunicações de fundo de poço 7.[0325] Figure 3 shows a well installation similar to that in Figure 1, but including a downhole communications repeater 7 instead of a downhole pressure gauge. The repeater 7 is provided in ring B together with a collection module 4 of the same type described above in relation to Figures 1, 2A to 2D. Here again the collection module 4 collects energy from the cathodic protection currents in the metallic structure 2 and provides this energy to the downhole communications repeater 7.

[0326] A estrutura e operação da instalação do poço, sistema de proteção catódica e sistema de distribuição de energia na disposição da Figura 3 são substancialmente iguais àquelas no sistema descrito com referência às Figuras 1, 2A a 2D.[0326] The structure and operation of the well installation, cathodic protection system and power distribution system in the arrangement of Figure 3 are substantially the same as those in the system described with reference to Figures 1, 2A to 2D.

[0327] A única diferença reside no fato que a energia distribuída pelo componente de fundo de poço pelo sistema de distribuição de energia é um repetidor de comunicações 7 ao invés de um manômetro de fundo de poço 5.[0327] The only difference lies in the fact that the power distributed by the downhole component by the power distribution system is a communications repeater 7 instead of a downhole pressure gauge 5.

[0328] Desta maneira, descrição detalhada da instalação de poço e sistema de administração de energia é omitida aqui por questão de brevidade. Onde componentes referidos com relação à presente modalidade forem iguais àqueles nas Figuras 1 e 2A a 2D, os mesmos numerais de referência são usados.[0328] Therefore, detailed description of the well installation and energy management system is omitted here for the sake of brevity. Where components referred to with respect to the present embodiment are the same as those in Figures 1 and 2A to 2D, the same reference numerals are used.

[0329] O repetidor de comunicações de fundo de poço 7 é disposto para capturar sinais a partir da estrutura metálica de fundo de poço 2 na região do repetidor 7 e transmitir os dados relevantes adiante em direção à superfície. Nesta modalidade os sinais são aplicados à estrutura metálica de fundo de poço 2 como sinais EM por uma ferramenta de transmissão 71 localizada mais abaixo no poço, por exemplo, na tubulação de produção 21. Correspondentemente o repetidor 7 é disposto para capturar sinais EM.[0329] The downhole communications repeater 7 is arranged to capture signals from the downhole metal structure 2 in the region of the repeater 7 and transmit the relevant data further towards the surface. In this embodiment the signals are applied to the downhole metal structure 2 as EM signals by a transmission tool 71 located further down the well, for example in the production pipe 21. Correspondingly the repeater 7 is arranged to capture EM signals.

[0330] Em alternativas um tipo diferente de ferramenta de transmissão pode ser provido para enviar sinais que são capturados pelo repetidor. Tal ferramenta pode, por exemplo, ser disposta fora da tubulação.[0330] In alternatives a different type of transmission tool may be provided to send signals that are captured by the repeater. Such a tool can, for example, be arranged outside the pipeline.

[0331] Em alternativas o repetidor de comunicações 7 pode ser disposto para capturar sinais acústicos a partir da estrutura metálica de fundo de poço 2 que foram aplicados mais no fundo do poço.[0331] In alternatives, the communications repeater 7 can be arranged to capture acoustic signals from the downhole metal structure 2 that have been applied further down the well.

[0332] Similarmente, o repetidor de comunicações de fundo de poço 7 pode ser disposto para aplicar sinais acústicos à estrutura de fundo de poço 2 para transmissão em direção à superfície ou disposto para aplicar sinais EM para a estrutura metálica de fundo de poço 2 para transmissão para a superfície ou fazer uso da técnica de sinalização de modulação de impedância descrita acima.[0332] Similarly, the downhole communications repeater 7 may be arranged to apply acoustic signals to the downhole structure 2 for transmission toward the surface or arranged to apply EM signals to the downhole metal structure 2 for transmission to the surface or make use of the impedance modulation signaling technique described above.

[0333] Desta maneira, por exemplo, o repetidor de comunicações 7 pode capturar sinais em seu local e transmitir esses ao longo do cabo 42 para o módulo de coleta 4 através da aplicação de sinais ao mesmo ou através da modulação da carga que ele põe na fonte de energia no módulo de coleta 4. Similarmente, o módulo de coleta 4 pode ser disposto para aplicar sinais à estrutura metálica 2 para transmissão em direção à superfície ou ser disposto para modular a carga que ele gera entre as conexões espaçadas 41a, 41b para detecção na superfície pela unidade de comunicação superior 6.[0333] In this way, for example, the communications repeater 7 can capture signals at its location and transmit these along the cable 42 to the collection module 4 by applying signals to it or by modulating the load it places. into the power source in the collection module 4. Similarly, the collection module 4 may be arranged to apply signals to the metallic structure 2 for transmission towards the surface or be arranged to modulate the charge it generates between the closely spaced connections 41a, 41b for detection on the surface by the upper communication unit 6.

[0334] Notar que no caso da provisão de um repetidor de comunicações de fundo de poço 7, sinais EM podem, por exemplo, ser capturados e/ou aplicados pelo repetidor 7 usando contatos espaçados feitos com a estrutura metálica ou usando um acoplamento indutor compreendendo um toroide ou sinalizando através de uma junta de isolamento que deve ser disponibilizada e assim por diante. Similarmente técnicas de coleta e aplicação de sinal acústico convencionais podem ser usadas.[0334] Note that in the case of the provision of a downhole communications repeater 7, EM signals may, for example, be captured and/or applied by the repeater 7 using spaced contacts made with the metallic structure or using an inductive coupling comprising a toroid or signaling through an isolation joint that must be made available and so on. Similarly conventional acoustic signal collection and application techniques can be used.

[0335] Em alternativas pode haver comunicação a partir da superfície para baixo para locais no fundo do poço e em geral comunicações de duas vias. Desta maneira o repetidor 7 pode agir como um repetidor em ambas as direções. Novamente duas técnicas de comunicação podem ser usadas em paralelo em pelo menos uma perna do canal para prover redundância.[0335] In alternatives there may be communication from the surface downwards to locations at the bottom of the well and in general two-way communications. In this way repeater 7 can act as a repeater in both directions. Again two communication techniques can be used in parallel on at least one leg of the channel to provide redundancy.

[0336] Notar também que o repetidor de comunicações de fundo de poço 7 pode ser provido em um local de modo a não estar no fluxo de produto ainda permitindo vida de operação de poço.[0336] Note also that the downhole communications repeater 7 can be provided in a location so as not to be in the product flow yet allowing well operating life.

[0337] Dois exemplos específicos em relação à Figura 3 são: 1. O repetidor 7 compreende um receptor EM continuamente alimentado a 3-500 m de profundidade que ou recebe e decodifica mensagens ou simplesmente retransmite continuamente usando modulação de impedância de carga em uma frequência maior dados/sinais brutos para decodificar na superfície. 2. O repetidor 7 compreende um receptor acústico continuamente alimentado a 3-500 m de profundidade que recebe e decodifica mensagens e então retransmite dados para a superfície usando modulação de impedância de carga.[0337] Two specific examples in relation to Figure 3 are: 1. Repeater 7 comprises a continuously powered EM receiver at 3-500 m depth that either receives and decodes messages or simply continuously retransmits using load impedance modulation at a frequency larger raw data/signals to decode on the surface. 2. Repeater 7 comprises a continuously powered acoustic receiver at 3-500 m depth that receives and decodes messages and then retransmits data to the surface using load impedance modulation.

[0338] Notar que em ambos esses casos o repetidor 7 pode ser provido em uma unidade de fundo de poço com o módulo de coleta ou ser separado do mesmo. Novamente o repetidor pode ser um repetidor de duas vias.[0338] Note that in both these cases the repeater 7 can be provided in a downhole unit with the collection module or be separate from it. Again the repeater can be a two-way repeater.

[0339] Em qualquer um dos sistemas descritos no presente pedido os dispositivos podem ser dispostos para gerenciar o orçamento de energia, isto é, usar menos energia no total, usando operação intermitente dos componentes tais como receptores e/ou transmissores EM ou acústicos.[0339] In any of the systems described in the present application devices can be arranged to manage the energy budget, that is, use less energy in total, using intermittent operation of components such as EM or acoustic receivers and/or transmitters.

[0340] A Figura 4 mostra esquematicamente uma instalação de poço incluindo uma válvula controlada remotamente e um sistema de distribuição de energia do mesmo tipo geral que descrito acima.[0340] Figure 4 schematically shows a well installation including a remotely controlled valve and a power distribution system of the same general type as described above.

[0341] A estrutura geral e a operação da instalação de poço e do sistema de distribuição de energia são novamente substancialmente iguais àqueles descritos acima em relação às disposições mostradas nas Figuras 1, 2A até 2D. Desta maneira, descrição detalhada desses elementos comuns é omitida aqui por questão de brevidade e os mesmos numerais de referência são usados para indicar aquelas características que são comuns entre as duas modalidades.[0341] The general structure and operation of the well installation and power distribution system are again substantially the same as those described above in relation to the arrangements shown in Figures 1, 2A through 2D. Therefore, detailed description of these common elements is omitted here for the sake of brevity and the same reference numerals are used to indicate those characteristics that are common between the two modalities.

[0342] Nesta modalidade a instalação de poço compreende uma primeira válvula de segurança de subsuperfície operada hidraulicamente SSSV provida na tubulação de produção 21 como é convencional.[0342] In this embodiment the well installation comprises a first hydraulically operated subsurface safety valve SSSV provided in the production pipeline 21 as is conventional.

[0343] No entanto, aqui uma válvula de segurança de subsuperfície adicional 8 é provida também dentro da tubulação de produção 21, porém mais fundo no poço. Desta maneira no presente caso a segunda válvula de segurança de subsuperfície 8 é provida como uma medida de segurança ou recuo adicional. No entanto, em alternativas poderia ser que a válvula de segurança de subsuperfície hidraulicamente operada SSSV pudesse ser dispensada.[0343] However, here an additional subsurface safety valve 8 is also provided within the production pipeline 21, but deeper in the well. Thus in the present case the second subsurface safety valve 8 is provided as an additional safety or recoil measure. However, in alternatives it could be that the hydraulically operated subsurface safety valve SSSV could be dispensed with.

[0344] A segunda válvula de segurança de subsuperfície 8 é alimentada e operada fazendo uso de um sistema de distribuição de energia. Em particular um módulo de coleta 4 é conectado à segunda válvula de segurança de subsuperfície 8 através de um cabo 42 e o módulo de coleta é disposto para emitir energia e sinais de controle para a segunda válvula de segurança de subsuperfície 8 através do cabo 42. Desta maneira energia é coletada a partir das correntes de proteção catódica percorrendo a estrutura de fundo de poço 2 e esta é usada para ambos controlar e operar a segunda válvula de segurança de subsuperfície 8.[0344] The second subsurface safety valve 8 is powered and operated using a power distribution system. In particular a collection module 4 is connected to the second subsurface safety valve 8 via a cable 42 and the collection module is arranged to output power and control signals to the second subsurface safety valve 8 via the cable 42. In this way energy is collected from the cathodic protection currents running through the downhole structure 2 and this is used to both control and operate the second subsurface safety valve 8.

[0345] Tal válvula de segurança de subsuperfície 8 pode estar localizada mais fundo no poço do que uma válvula de segurança de subsuperfície hidraulicamente operada tradicional SSSV. Isso é porque ela não é submetida aos mesmos limites de faixa que sistemas hidraulicamente acionados - não há nenhuma exigência de direcionar fluido hidráulico para ela. Será notado que aqui sinais de controle para a segunda válvula de segurança de subsuperfície 8 podem ser transmitidos pela unidade de comunicações superior 6 através da estrutura metálica do poço 1, 2 para detecção pelo módulo de coleta 4 e transmissão adiante para a válvula de segurança de subsuperfície 8. Em algumas circunstâncias a válvula 8 pode ser feita operar em um modo de segurança contra falhas de modo que a válvula fechará na ausência de energia e/ou sinais de controle. Notar que por certo em uma alternativa a válvula 8 e o módulo de coleta seriam providos como parte de uma ferramenta de fundo de poço comum 4a. Ainda em alguns casos energia para fechamento da válvula pode vir de uma outra fonte, com o sistema de distribuição de energia de fundo de poço fornecendo energia para controle de operação e/ou operando um mecanismo de disparo.[0345] Such a subsurface safety valve 8 may be located deeper in the wellbore than a traditional SSSV hydraulically operated subsurface safety valve. This is because it is not subject to the same range limits as hydraulically driven systems - there is no requirement to direct hydraulic fluid into it. It will be noted that here control signals for the second subsurface safety valve 8 may be transmitted by the upper communications unit 6 through the metal well structure 1, 2 for detection by the collection module 4 and transmission onwards to the subsurface safety valve 8. subsurface 8. In some circumstances the valve 8 may be made to operate in a fail-safe mode such that the valve will close in the absence of power and/or control signals. Note that certainly in an alternative the valve 8 and the collection module would be provided as part of a common downhole tool 4a. Still in some cases energy for closing the valve may come from another source, with the downhole energy distribution system providing energy for control operation and/or operating a trip mechanism.

[0346] A Figura 5 mostra uma instalação de poço alternative incluindo aparelho de monitoramento de poço. Aqui novamente há similaridades com a disposição mostrada em e descrita com referência às Figuras 1, 2A a 2D. Novamente há um módulo de coleta 4 provido dentro da estrutura metálica de fundo de poço 2 e conectado a locais espaçados na estrutura de fundo de poço 2 e além disso há um manômetro de fundo de poço 5 conectado ao módulo de coleta 4. Neste caso o módulo de coleta 4 e o manômetro de fundo de poço 5 são ambos providos no anel B para prover monitoramento de condições neste anel. O manômetro de fundo de poço 5 pode, por exemplo, compreender um sensor de pressão e/ou temperatura.[0346] Figure 5 shows an alternative well installation including well monitoring apparatus. Here again there are similarities with the arrangement shown in and described with reference to Figures 1, 2A to 2D. Again there is a collection module 4 provided within the downhole metal structure 2 and connected to spaced locations in the downhole structure 2 and in addition there is a downhole pressure gauge 5 connected to the collection module 4. In this case the collection module 4 and downhole pressure gauge 5 are both provided in ring B to provide condition monitoring in this ring. The downhole pressure gauge 5 may, for example, comprise a pressure and/or temperature sensor.

[0347] Neste caso os locais espaçados 41a, 41b são providos em cursos diferentes da estrutura metálica de fundo de poço 2. Em particular nesta modalidade, uma primeira das conexões 41a é feita com o segundo tubo de revestimento 23 enquanto a outra das conexões 41b é feita com o primeiro tubo de revestimento de poço 22. O sistema funciona em um princípio similar como acima discutido e desta maneira se baseia em uma diferença de potencial existente entre essas duas conexões 41a, 41b. Na presente modalidade esta diferença de potencial é obtida em virtude de isolamento dos dois cursos de estrutura metálica 22, 23 um do outro pelo menos na região dessas duas conexões. Isso significa que há uma passagem diferente para a terra para as correntes de proteção catódica para os dois cursos de estrutura metálica 22, 23. Na presente modalidade o meio de isolamento dos dois cursos de estrutura metálica 22, 23 um do outro compreende um revestimento de isolamento 91 provido na superfície externa do primeiro tubo de revestimento de poço 22 e uma pluralidade de centralizadores de isolamento 92 providos no primeiro tubo de revestimento de poço 22 para manter esse separado do segundo tubo de revestimento de poço 23.[0347] In this case the spaced locations 41a, 41b are provided in different courses of the downhole metal structure 2. In particular in this embodiment, a first of the connections 41a is made with the second casing tube 23 while the other of the connections 41b is made with the first well casing tube 22. The system works on a similar principle as discussed above and is thus based on a potential difference existing between these two connections 41a, 41b. In the present embodiment, this potential difference is obtained by isolating the two courses of metallic structure 22, 23 from each other at least in the region of these two connections. This means that there is a different passage to earth for the cathodic protection currents for the two metal structure courses 22, 23. In the present embodiment the means of insulating the two metal structure courses 22, 23 from each other comprises a coating of insulation 91 provided on the outer surface of the first well casing tube 22 and a plurality of isolation centralizers 92 provided on the first well casing tube 22 to keep it separate from the second well casing tube 23.

[0348] Preferivelmente este isolamento 91 e esses centralizadores 91 serão providos em um comprimento do primeiro tubo de revestimento de poço 22 de pelo menos 100 metros e mais provavelmente 300 a 500 metros. Onde desejável e prático, espaçadores de isolamento podem ser montados no curso externo de estrutura metálica formando o anel. Desta maneira, por exemplo, montado no segundo tubo de revestimento de poço 23 no exemplo acima. Notar que o isolamento não precisa ser totalmente contínuo para prover um efeito útil. A criação de um caminho diferente para a terra é o objetivo. Então, embora, por exemplo, o isolamento possa ser provido por 100 m, ele pode não ser contínuo, ou prover isolamento contínuo nesta distância.[0348] Preferably this insulation 91 and these centralizers 91 will be provided on a length of the first well casing pipe 22 of at least 100 meters and more likely 300 to 500 meters. Where desirable and practical, insulation spacers may be fitted to the outer course of metal framing forming the ring. In this way, for example, mounted on the second well casing tube 23 in the above example. Note that isolation does not need to be completely continuous to provide a useful effect. Creating a different path to earth is the goal. So although, for example, isolation may be provided for 100 m, it may not be continuous, or provide continuous isolation over this distance.

[0349] O benefício da disposição mostrada na Figura 5 é que os comprimentos longos do cabo 41 entre o módulo de coleta 4 e a estrutura metálica 2 requeridos na disposição mostrada na Figura 1 possam ser dispensados. Isso significa que o sistema pode ser mais fácil de instalar. Por exemplo, o sistema pode ser implantado em virtude de um alojamento para o módulo de coleta 4 sendo montado em uma peça de tubo metálico e provido com um contato deslizante para contato com uma outra peça de tubo através do anel. Para simplificar, mais a posição do manômetro de fundo de poço 5 pode ser dispensada e um sensor provido ao longo do módulo de coleta 4 em uma unidade de fundo de poço 4. Tal disposição pode reduzir o tempo de equipamento requerido para instalação.[0349] The benefit of the arrangement shown in Figure 5 is that the long lengths of cable 41 between the collection module 4 and the metal structure 2 required in the arrangement shown in Figure 1 can be dispensed with. This means the system can be easier to install. For example, the system may be implemented by virtue of a housing for the collection module 4 being mounted on a piece of metal pipe and provided with a sliding contact for contacting another piece of pipe through the ring. For simplicity, the position of the downhole pressure gauge 5 can be dispensed with and a sensor provided along the collection module 4 in a downhole unit 4. Such an arrangement can reduce the equipment time required for installation.

[0350] Desta maneira em algumas circunstâncias a provisão do meio de isolamento 91, 92 pode ser preferida à provisão dos cabos 41. Qual sistema é preferido para uma dada instalação pode ser determinado por fatores externos com relação à instalação ou talvez pela modelagem da instalação particular.[0350] Thus in some circumstances the provision of insulation means 91, 92 may be preferred to the provision of cables 41. Which system is preferred for a given installation may be determined by external factors with respect to the installation or perhaps by modeling the installation particular.

[0351] Em um caso típico, no entanto, a disposição da Figura 1 é provável prover melhor desempenho do que aquela da Figura 5, onde for possível usar este sistema.[0351] In a typical case, however, the arrangement of Figure 1 is likely to provide better performance than that of Figure 5, where it is possible to use this system.

[0352] Em uma disposição do tipo mostrado na Figura 5 corrente relativamente maior, mas diferença de potencial relativamente menor, é provável que sejam vistas pelo módulo de coleta. Desta maneira, em uma disposição da Figura 5 a diferença de potencial seria, por exemplo, 10-20 mV e a corrente, por exemplo, 1 Amp. Por outro lado, em uma disposição da Figura 1, a diferença de potencial seria, por exemplo, 100200 mV e a corrente, por exemplo, 100-150 mAmps. Diferença de potencial maior é obtida pelo espaçamento maior dado pelo(s) cabo(s) 41 na disposição da Figura 1, mas a corrente menor é causada pela resistência do(s) cabo(s).[0352] In an arrangement of the type shown in Figure 5 relatively larger current but relatively smaller potential difference is likely to be seen by the collection module. Thus, in an arrangement in Figure 5 the potential difference would be, for example, 10-20 mV and the current, for example, 1 Amp. On the other hand, in an arrangement in Figure 1, the potential difference would be, for example, 100200 mV and the current, for example, 100-150 mAmps. Greater potential difference is obtained by the greater spacing given by the cable(s) 41 in the arrangement of Figure 1, but the smaller current is caused by the resistance of the cable(s).

[0353] Exceto por esta diferença em como as conexões são feitas e uma diferença de potencial é obtida, e os benefícios e vantagens diferentes observados, a estrutura e a operação do sistema como mostrado na Figura 5 são similares àquelas mostradas na Figura 1. Desta maneira, as alternativas diferentes que são explicadas acima em relação às Figuras 1 a 4 são também aplicáveis onde um sistema tal como aquele mostrado na Figura 5 é usado.[0353] Except for this difference in how connections are made and a potential difference is obtained, and the different benefits and advantages observed, the structure and operation of the system as shown in Figure 5 are similar to those shown in Figure 1. Hence Thus, the different alternatives that are explained above in relation to Figures 1 to 4 are also applicable where a system such as that shown in Figure 5 is used.

[0354] Isto quer dizer que uma disposição de isolamento e conexão como mostrado na Figura 5 pode ser usada em cada uma das implementações mostradas nas Figuras 1, 3 e 4 e similarmente as formas diferentes do módulo de coleta 4 e unidade de fundo de poço 4a discutidas acima podem ser usadas em uma disposição tal como aquela mostrada na Figura 5.[0354] This means that an isolation and connection arrangement as shown in Figure 5 can be used in each of the implementations shown in Figures 1, 3 and 4 and similarly the different shapes of the collection module 4 and downhole unit 4a discussed above can be used in an arrangement such as that shown in Figure 5.

[0355] Notar que em algumas circunstâncias pode ser desejável usar os presentes sistemas de distribuição de energia para prover uma instalação de poço pronta para tecnologia sem fio mesmo se não houver intenção de usar as capacidades de tecnologia a sem fio quando o poço é primeiro instalado.[0355] Note that in some circumstances it may be desirable to use the present power distribution systems to provide a wireless-ready well installation even if there is no intention to use the wireless technology capabilities when the well is first installed. .

[0356] Desta maneira o arranjo mostrado na Figura 3 onde um repetidor de comunicações 7 e sistema de distribuição de energia associado estão incluídos no anel B pode ser provido quando um poço é primeiro instalado para tornar o poço pronto para tecnologia sem fio. Isso facilitará a comunicação para a superfície se em um momento posterior for decidido usar, por exemplo, uma ferramenta de sinalização sem fio de fundo de poço 71 para sinalizar para a superfície. Notar aqui novamente que há referência a “sem fio” entre fundo do poço e exterior - isto é, sem cabos/fios passando pela cabeça do poço.[0356] In this way the arrangement shown in Figure 3 where a communications repeater 7 and associated power distribution system are included in ring B can be provided when a well is first installed to make the well ready for wireless technology. This will facilitate communication to the surface if at a later time it is decided to use, for example, a wireless downhole signaling tool 71 to signal to the surface. Note here again that there is reference to “wireless” between downhole and outside - that is, no cables/wires running through the wellhead.

[0357] Em outras circunstâncias os presentes sistemas podem ser retroajustados. Por exemplo, um sistema tal como aquele mostrado na Figura 1 instalado no anel A pode ser retroajustado quando tubulação de produção é substituída. Em um outro caso um sistema poderia ser instalado no furo principal da tubulação de produção. Notar que importantemente cada uma das disposições e técnicas descritas aqui no presente pedido evita a necessidade de um cabo penetrar através da cabeça do poço 1. Desta maneira esses sistemas podem ser usados onde nenhum penetrador está disponível ou o uso de um é pouco atraente.[0357] In other circumstances, the present systems may be retrofitted. For example, a system such as that shown in Figure 1 installed in ring A can be retrofitted when production piping is replaced. In another case, a system could be installed in the main bore of the production pipe. Note that importantly each of the arrangements and techniques described herein in the present application avoids the need for a cable to penetrate through the wellhead 1. In this way these systems can be used where no penetrator is available or the use of one is unattractive.

[0358] Embora a disposição na Figura 4 mostre a provisão de uma válvula de segurança de subsuperfície adicional 8, em outras circunstâncias um tipo diferente de (possivelmente remotamente operado) válvula ou componente pode ser provido. Por exemplo, uma disposição do tipo mostrado na Figura 4 pode ser usada com uma válvula de ventilação de anel em um poço para permitir comunicação de fluido ou ventilação controlada entre o anel e um outro ou entre um anel e o furo. A válvula poderia compreender uma válvula de injeção de gás para permitir que gás passe para o furo de tubulação de produção a partir do anel A. Similarmente a válvula pode ser um empacotador, uma válvula através do empacotador ou uma válvula de desvio de empacotador. Novamente para permitir ventilação de um anel particular sob controle a partir da superfície. Em um outro exemplo a válvula pode compreender uma válvula de controle de fluxo para ou controlar contribuição a partir de uma zona ou prover um meio para permitir captura de dados de acúmulo de pressão aperfeiçoada através da remoção do efeito de armazenamento de furo de poço. Notar que a válvula em cada caso pode ser dispositivo de controle de fluxo que pode não permitir fechamento completo de fluxo, mas, por exemplo, agir como um estrangulador variável.[0358] Although the arrangement in Figure 4 shows the provision of an additional subsurface safety valve 8, in other circumstances a different type of (possibly remotely operated) valve or component may be provided. For example, an arrangement of the type shown in Figure 4 may be used with a ring vent valve in a well to allow fluid communication or controlled ventilation between the ring and another or between a ring and the borehole. The valve could comprise a gas injection valve to allow gas to pass into the production piping bore from the A-ring. Similarly the valve may be a packer, a through-packer valve or a packer bypass valve. Again to allow ventilation of a particular ring under control from the surface. In another example the valve may comprise a flow control valve for either controlling input from a zone or providing a means for enabling improved pressure buildup data capture by removing the effect of wellbore storage. Note that the valve in each case may be a flow control device that may not allow complete closure of flow, but, for example, act as a variable choke.

[0359] A válvula ou componente em cada caso pode ser uma válvula ou componente de controle sem fio.[0359] The valve or component in each case may be a wireless control valve or component.

[0360] Em uma outra alternativa as presentes técnicas podem ser usadas para comunicação com e/ou controle de uma ferramenta com suporte por um cabo/fio de fio único ou presa a flexitubo na tubulação de produção 21. Isto quer dizer, tal ferramenta pode ser disposta para aplicar sinais a e/ou capturar sinais a partir da tubulação, sinais que passam pelo repetidor 7.[0360] In another alternative, the present techniques can be used to communicate with and/or control a tool supported by a single-wire cable/wire or attached to coiled tubing in production piping 21. That is, such a tool can be arranged to apply signals to and/or capture signals from the pipeline, signals passing through the repeater 7.

[0361] Com os sistemas do presente tipo poderia ser possível extrair energia no nível de talvez 50 mW. Desta maneira a quantidade de energia que seria extraída não é particularmente grande, mas o que é de interesse é o fato que esta energia pode estar disponível por toda a vida do poço e é suficiente para realização de funções úteis tais como controle de dispositivos de fundo de poço, realizar medições importantes e permitir transmissão dessas medições para a superfície.[0361] With systems of the present type it might be possible to extract energy at the level of perhaps 50 mW. In this way the amount of energy that would be extracted is not particularly large, but what is of interest is the fact that this energy can be available for the entire life of the well and is sufficient to carry out useful functions such as controlling bottom devices. well, perform important measurements and allow transmission of these measurements to the surface.

[0362] Notar que em geral em modalidades do tipo geral mostrado nas Figuras 1 a 4 eficiência de coleta será dominada pela área de seção transversal do(s) cabo(s) 41 e a impedância de fonte provida pelas conexões 41a e 41b é baixa. Isso significa que se sistemas de coleta múltiplos estiverem incluídos em uma instalação de poço há pouca redução em desempenho de qualquer um módulo de coleta 4. Notar que em geral qualquer sistema de coleta adicional teria seus próprios cabos 41 onde apropriado. Isso é com base em que perdas em cabo significam que tipicamente pouco seria ganho por ter mais de um sistema de coleta compartilhando um cabo.[0362] Note that in general in embodiments of the general type shown in Figures 1 to 4 collection efficiency will be dominated by the cross-sectional area of the cable(s) 41 and the source impedance provided by connections 41a and 41b is low . This means that if multiple collection systems are included in a well installation there is little reduction in performance of any one collection module 4. Note that in general any additional collection system would have its own cables 41 where appropriate. This is on the basis that cable losses mean that typically little would be gained by having more than one collection system sharing a cable.

[0363] Em geral uma pluralidade de módulos de coleta de qualquer um dos tipos descritos acima pode ser provida em uma instalação de poço. Desta maneira, por exemplo, um manômetro pode ser provido para monitorar condições na tubulação de produção, um manômetro pode ser provido para monitorar um anel e uma válvula pode ser provida, todos têm energia fornecida a partir de um respectivo módulo de coleta separado. Similarmente qualquer um do módulo de coleta pode ser usado para alimentar uma pluralidade de dispositivos. Em alguns casos cada dispositivo pode ter cabo dedicado a partir do módulo de coleta. Em outros casos pode haver um sistema de multiponto onde um cabo do módulo de coleta é usado para conectar a uma pluralidade de dispositivos de fundo de poço. O sistema de multiponto pode ser disposto para permitir distribuição de energia e comunicações com a pluralidade de dispositivos de fundo de poço. Desta maneira, o cabo pode carregar sinais de energia, dados de comunicação e dados de endereçamento. Correspondentemente o módulo de coleta pode ser disposto para administrar o sistema de multiponto.[0363] In general a plurality of collection modules of any of the types described above may be provided in a well installation. In this way, for example, a pressure gauge may be provided to monitor conditions in production piping, a pressure gauge may be provided to monitor a ring, and a valve may be provided, all of which have power supplied from a respective separate collection module. Similarly any one of the collection module can be used to power a plurality of devices. In some cases, each device may have a dedicated cable from the collection module. In other cases there may be a multipoint system where a collection module cable is used to connect to a plurality of downhole devices. The multipoint system may be arranged to permit power distribution and communications with the plurality of downhole devices. In this way, the cable can carry power signals, communication data and addressing data. Correspondingly the collection module can be arranged to manage the multipoint system.

[0364] Notar que embora nas modalidades acima os cabos 41, 42 corram dentro de anéis desobstruídos, em outros casos um ou mais dos cabos 41, 42 podem passar por um empacotador (incluindo em empacotador por expansão), cimento ou outro dispositivo de vedação anelar.[0364] Note that although in the above embodiments the cables 41, 42 run within unobstructed rings, in other cases one or more of the cables 41, 42 may pass through a packer (including an expansion packer), cement or other sealing device ring.

[0365] Será também compreendido que em pelo menos alguns casos características dos presentes sistemas e aparelhos podem ter forma distribuída. Isto quer dizer, por exemplo, o módulo de coleta pode ser provido em uma pluralidade de partes, componentes ou submódulos separados que podem estar localizados diferentemente.[0365] It will also be understood that in at least some cases features of the present systems and apparatus may be distributed in form. This means, for example, the collection module can be provided in a plurality of separate parts, components or submodules that can be located differently.

[0366] A Figura 6 mostra uma instalação de poço alternativa que tem similaridade com a instalação mostrada na Figura 1 e os mesmos numerais de referência são usados para indicar as caraterísticas em comum com a modalidade da Figura 1 e descrição detalhada dessas características comuns é omitida.[0366] Figure 6 shows an alternative well installation that has similarity to the installation shown in Figure 1 and the same reference numerals are used to indicate the features in common with the embodiment of Figure 1 and detailed description of these common features is omitted .

[0367] A instalação de poço mostrada na Figura 6 ajuda a ilustrar em mais detalhes algumas das alternativas descritas acima em relação a cada uma das instalações de poço mostradas nas e descritas com referência às Figuras 1 a 5.[0367] The well installation shown in Figure 6 helps to illustrate in more detail some of the alternatives described above in relation to each of the well installations shown in and described with reference to Figures 1 to 5.

[0368] A instalação de poço inclui aparelho de monitoramento da mesma maneira que na Figura 1. Desta maneira há um módulo de coleta 4 conectado através de cabos 41 a um par de locais espaçados 41a e 41b. No entanto, neste caso, um primeiro dos locais 41a é na tubulação de produção 21 e então um primeiro dos cabos 41 está conectado à tubulação de produção enquanto o segundo dos locais espaçados 41b está no tubo de revestimento de poço 22. Desta maneira há ambos espaçamentos axial e radial entre as conexões 41a, 41b nesta modalidade e então o módulo de coleta 4 é conectado através do anel “A”. Ainda, isolamento 91 é provido na tubulação de produção 21 na região da segunda conexão 41b e se estende axialmente em qualquer lado desse. Notar que em uma outra alternativa, uma conexão seria com a formação ao invés de ser com a estrutura metálica. Em alguns casos todos dos aparelhos do sistema de administração de energia poderiam ser providos fora do tubo de revestimento de poço - isto é, entre o tubo de revestimento de poço e a formação. Isso será geralmente indesejável de um ponto de vista de risco/dificuldade em instalação, mas é uma possibilidade.[0368] The well installation includes monitoring apparatus in the same manner as in Figure 1. In this way there is a collection module 4 connected via cables 41 to a pair of spaced locations 41a and 41b. However, in this case, a first of the locations 41a is in the production piping 21 and then a first of the cables 41 is connected to the production piping while the second of the spaced locations 41b is in the well casing pipe 22. In this way there are both axial and radial spacing between connections 41a, 41b in this embodiment and then the collection module 4 is connected through ring “A”. Furthermore, insulation 91 is provided in the production pipe 21 in the region of the second connection 41b and extends axially on either side thereof. Note that in another alternative, a connection would be with the formation instead of with the metallic structure. In some cases all of the energy management system apparatus could be provided outside the well casing tube - that is, between the well casing tube and the formation. This will generally be undesirable from an installation risk/difficulty standpoint, but it is a possibility.

[0369] Ainda, na presente modalidade há segundo e terceiro módulos de coleta 4’ e 4” (que são parte de respectivas unidades de fundo de poço) providos no anel “A”. Nesta modalidade cada um desses outros módulos de coleta 4’, 4” faz uso do mesmo primeiro cabo 41 e desta maneira um terminal de cada um dos módulos de coleta 4’, 4” é conectado ao primeiro ponto de conexão 41a. Notar que em outras modalidades cabos separados poderiam ser usados para realização dessas conexões com o primeiro ponto de conexão e isso seria preferível levando a desempenho aperfeiçoado. Um cabo superior único, como mostrado, embora possível é improvável ser usado, mas ajuda a simplificar o desenho. Em alguns casos uma pluralidade de módulos de coleta pode ser provida, os quais são distribuídos através de anéis diferentes.[0369] Furthermore, in the present embodiment there are second and third collection modules 4' and 4" (which are part of respective downhole units) provided in the "A" ring. In this embodiment each of these other collection modules 4', 4" makes use of the same first cable 41 and in this way a terminal of each of the collection modules 4', 4" is connected to the first connection point 41a. Note that in other embodiments separate cables could be used to make these connections with the first connection point and this would be preferable leading to improved performance. A single top handle as shown, although possible, is unlikely to be used, but helps to simplify the design. In some cases a plurality of collection modules may be provided, which are distributed across different rings.

[0370] Na presente modalidade o primeiro módulo de coleta 4 é conectado através de um cabo secundário 41 a um manômetro de fundo de poço 5 similarmente às modalidades mostradas na Figura 1. No entanto, aqui o manômetro de fundo de poço 5 está localizado abaixo de um empacotador P e o cabo 42 passa através dele. O manômetro 5 neste caso é disposto para fazer medições de pressão e/ou temperatura de condições dentro da tubulação de produção 21 através de uma porta 21a provida na parede da tubulação de produção 21. Isto quer dizer que embora o manômetro de fundo de poço 5 seja provido no anel “A” ele está disposto para medição de parâmetros dentro da tubulação de produção 21.[0370] In the present embodiment the first collection module 4 is connected via a secondary cable 41 to a downhole pressure gauge 5 similarly to the embodiments shown in Figure 1. However, here the downhole pressure gauge 5 is located below of a P packer and cable 42 passes through it. The pressure gauge 5 in this case is arranged to make pressure and/or temperature measurements of conditions within the production pipeline 21 through a port 21a provided in the wall of the production pipeline 21. This means that although the downhole pressure gauge 5 is provided in the “A” ring, it is arranged for measuring parameters within the production pipe 21.

[0371] Ainda, nesta modalidade segundo e terceiro manômetros de fundo de poço 5’ e 5” são providos. Nesta modalidade cada um dos manômetros de fundo de poço 5, 5’, 5” é conectado ao módulo de coleta 4 através do mesmo cabo secundário 42. Desta maneira este é um sistema de multiponto e o cabo 42 é usado para carregar sinais de energia, sinais de controle, dados de parâmetro e dados de endereçamento para permitir alimentação de cada um dos manômetros 5, 5’, 5” bem como extração de leitura a partir dos mesmos.[0371] Furthermore, in this embodiment second and third downhole pressure gauges 5' and 5" are provided. In this embodiment each of the downhole pressure gauges 5, 5', 5” is connected to the collection module 4 via the same secondary cable 42. In this way this is a multipoint system and the cable 42 is used to carry power signals , control signals, parameter data and addressing data to allow power supply to each of the 5, 5', 5” pressure gauges as well as extracting readings from them.

[0372] Notar que em modalidades alternativas vários manômetros de fundo de poço ou outros dispositivos de fundo de poço podem ser alimentados a partir de um módulo de coleta 4 através de cabos dedicados individuais 42 ao invés de um cabo único como na presente modalidade. Ainda, como aludido acima, enquanto na presente modalidade há uma pluralidade de manômetros que são alimentados por um módulo de coleta, em outras modalidades um módulo de coleta pode ser usado para alimentar tipos diferentes de dispositivo de fundo de poço. Desta maneira um módulo de coleta, por exemplo, seria usado para alimentar um manômetro de fundo de poço, um repetidor de fundo de poço e uma válvula de fundo de poço.[0372] Note that in alternative embodiments multiple downhole pressure gauges or other downhole devices may be powered from a collection module 4 via individual dedicated cables 42 rather than a single cable as in the present embodiment. Further, as alluded to above, while in the present embodiment there are a plurality of pressure gauges that are powered by a collection module, in other embodiments a collection module may be used to power different types of downhole device. In this way, a collection module, for example, would be used to power a downhole pressure gauge, a downhole repeater and a downhole valve.

[0373] Na presente modalidade o segundo módulo de coleta 4’ é parte de uma ferramenta de fundo de poço que compreende ambos um módulo de coleta e um sensor. No presente caso o sensor é disposto para medição de parâmetros no anel “B” através de uma porta 22a provida no primeiro tubo de revestimento de poço 22. Desta maneira, por exemplo, o sensor no segundo módulo de coleta 4’ pode ser disposto a partir da medição da pressão e/ou temperatura no anel “B”.[0373] In the present embodiment the second collection module 4' is part of a downhole tool comprising both a collection module and a sensor. In the present case the sensor is arranged for measuring parameters in the “B” ring through a port 22a provided in the first well casing tube 22. In this way, for example, the sensor in the second collection module 4' can be arranged to starting from measuring the pressure and/or temperature in ring “B”.

[0374] Ainda, na presente modalidade o terceiro módulo de coleta 4” é novamente parte de uma ferramenta de fundo de poço compreendendo, neste caso, o módulo de coleta e uma unidade de comunicação para comunicação com sensores 605 providos no anel “B” e no anel “C”. Aqui, comunicação entre os sensores 605 e o segundo módulo de coleta 4” é através de meios sem fio. Desta maneira, por exemplo, pode haver sinalização indutora ou sinalização acústica entre os sensores 605 e o módulo de coleta 4”. Os sensores 605 podem ser postos fisicamente o mais próximo possível ao módulo de coleta 4”.[0374] Furthermore, in the present embodiment the third collection module 4” is again part of a downhole tool comprising, in this case, the collection module and a communication unit for communicating with sensors 605 provided in the “B” ring. and in the “C” ring. Here, communication between the sensors 605 and the second collection module 4” is via wireless means. In this way, for example, there may be inductive signaling or acoustic signaling between the sensors 605 and the collection module 4”. The sensors 605 can be placed physically as close as possible to the collection module 4”.

[0375] Será compreendido que uma vez os dados estando na unidade de comunicações superior 6, eles podem ser transmitidos adiante para qualquer local desejado usando técnicas de comunicação padrão tais como técnicas de comunicação móveis, a internet e outros para um local de mesa D para processamento adicional e/ou revisão. Por certo, conexões com fio seria também providas entre o local de mesa e a unidade de comunicação superior 6.[0375] It will be understood that once the data is in the upper communications unit 6, it can be transmitted further to any desired location using standard communications techniques such as mobile communications techniques, the internet and the like to a table location D to additional processing and/or review. Of course, wired connections would also be provided between the desktop location and the upper communication unit 6.

[0376] Ainda, dados podem também ser enviados a partir do local de mesa D para a unidade de comunicação superior 6 para transmissão para o fundo do poço. Desta maneira, por exemplo, sinais de controle podem ser transmitidos a partir de um local de mesa D através da unidade de comunicação superior 6 para o fundo do poço para controlar operação de um módulo de coleta ou sensor ou válvula de fundo de poço ou repetidor ou outro e similarmente quaisquer dados desejados podem ser enviados desta maneira para o fundo do poço.[0376] Furthermore, data may also be sent from the table location D to the upper communication unit 6 for transmission to the bottom of the well. In this way, for example, control signals can be transmitted from a table location D via the upper communication unit 6 to the bottom of the well to control operation of a collection module or sensor or downhole valve or repeater. or other and similarly any desired data can be sent in this manner to the bottom of the well.

[0377] Em uma modalidade alternativa, isolamento pode ser provido no exterior do tubo de revestimento de poço mais externo, por exemplo, o terceiro tubo de revestimento de poço 24 na modalidade mostrada na Figura 6 na região próximo da cabeça do poço 1. Isso pode ajudar a direcionar o potencial negativo máximo causado pelas correntes de proteção catódica mais para baixo para o poço. Isso é em virtude de minimização da fuga nesta região próxima da cabeça do poço. Desta maneira provisão de isolamento no tubo de revestimento de poço mais externo pode ajudar a permitir que a conexão mais alta 41a seja posicionada mais baixo no poço sem reduzir significantemente a eficácia do sistema. Se for considerada a curva de queda de potencial, então através da provisão de isolamento no tubo de revestimento de poço mais externo 24, o potencial negativo cairá muito lentamente na região isolada próximo da cabeça do poço e então começa a cair mais rapidamente uma vez a região não isolada tendo sido atingida.[0377] In an alternative embodiment, insulation may be provided on the exterior of the outermost well casing tube, for example, the third well casing tube 24 in the embodiment shown in Figure 6 in the region near the wellhead 1. This can help direct the maximum negative potential caused by cathodic protection currents further down the well. This is due to minimizing leakage in this region close to the wellhead. In this way, provision of insulation on the outermost well casing pipe can help to allow the higher connection 41a to be positioned lower in the well without significantly reducing the effectiveness of the system. If the potential drop curve is considered, then through the provision of insulation in the outermost well casing tube 24, the negative potential will fall very slowly in the isolated region near the wellhead and then begin to fall more rapidly once the non-isolated region having been reached.

[0378] A Figura 7 é um gráfico mostrando um exemplo de como a energia ótima disponível para coleta em uma instalação de poço varia com a profundidade no poço. Como mencionado acima, devido ao aumento em diferença de potencial que está disponível conforme o espaçamento entre a conexão aumenta por um lado e a resistência do cabo por outro lado, aí tende a ser uma profundidade ótima para a conexão inferior 41b, ou falando de um outro modo um espaçamento ótimo entre as duas conexões 41a e 41b. O gráfico mostrado na Figura 7 refere-se a uma posição onde a conexão superior 41a está aproximadamente 5 metros abaixo da cabeça do poço e então na região do suporte de revestimento. Neste exemplo pode ser visto que a profundidade ótima na conexão inferior está na ordem de 550 metros para baixo no poço. No entanto, pode ser também visto que uma proporção significante da energia ótima pode ser obtida em profundidas entre, por exemplo, 300 e 950 metros. Em termos gerais seria desejável minimizar o comprimento do cabo enquanto obtendo uma coleta de energia ótima sugerindo minimização da profundidade da segunda conexão. No entanto pode haver algumas circunstâncias onde vantagem do fato que o módulo de coleta pode ser posto mais fundo no poço pode ser obtida.[0378] Figure 7 is a graph showing an example of how the optimal energy available for collection in a well installation varies with depth in the well. As mentioned above, due to the increase in potential difference that is available as connection spacing increases on the one hand and cable resistance on the other hand, there tends to be an optimum depth for the bottom connection 41b, or speaking of a otherwise an optimal spacing between the two connections 41a and 41b. The graph shown in Figure 7 refers to a position where the upper connection 41a is approximately 5 meters below the wellhead and then in the region of the casing support. In this example it can be seen that the optimum depth at the bottom connection is on the order of 550 meters down the shaft. However, it can also be seen that a significant proportion of the optimum energy can be obtained at depths between, for example, 300 and 950 meters. In general terms it would be desirable to minimize cable length while obtaining optimal energy harvesting suggesting minimization of the depth of the second connection. However there may be some circumstances where advantage of the fact that the collection module can be placed deeper in the well can be obtained.

[0379] O local ótimo para a conexão superior pode depender de onde a corrente CP (ou outra corrente) é injetada e onde a corrente é um máximo ou o potencial causado pela corrente é um máximo. Os presentes métodos e sistemas podem incluir etapas de primeira determinação onde a corrente aplicada (ou potencial) tem magnitude máxima e escolha do local para a conexão superior em dependência disso.[0379] The optimal location for the top connection may depend on where the CP current (or other current) is injected and where the current is a maximum or the potential caused by the current is a maximum. The present methods and systems may include steps of first determining where the applied current (or potential) has maximum magnitude and choosing the location for the upper connection depending on this.

[0380] Onde o poço é um poço terrestre a conexão superior pode estar dentro de 100 m da superfície, preferivelmente dentro de 50 m.[0380] Where the well is an onshore well the upper connection may be within 100 m of the surface, preferably within 50 m.

[0381] Onde o poço é um poço submarino a conexão superior pode estar dentro de 100 m do solo oceânico, preferivelmente dentro de 50 m.[0381] Where the well is a subsea well the upper connection may be within 100 m of the sea floor, preferably within 50 m.

[0382] Como mencionado acima, embora a descrição acima faça referência à coleta a partir de correntes de proteção catódica e isso seja preferido, se outras correntes estiverem presentes na estrutura metálica, elas podem ser igualmente usadas.[0382] As mentioned above, although the above description makes reference to collection from cathodic protection currents and this is preferred, if other currents are present in the metallic structure, they can equally be used.

[0383] Será compreendido que embora exemplos particulares sejam dados acima, em geral qualquer um dos componentes do sistema pode ser provido em quaisquer anéis disponíveis.[0383] It will be understood that although particular examples are given above, in general any of the components of the system can be provided in any available rings.

[0384] Onde for feito menção acima de otimização através de modelagem, por exemplo, em relação ao espaçamento de conexões, uso de isolamento, escolha de espaçamento radial apenas ou axial, e a seleção de uma carga de coleta pré-ajustada, pelo menos um dos parâmetros que seguem pode ser usado no modelo: 3. Taxa de atenuação na parte superior do poço derivada de tubo de revestimento de poço e dimensões tubulares, pesos e tipo de material (resistividade) e a resistividade da sobrecarga (meio circundando o poço). 4. Local da conexão superior. 5. Local da conexão inferior. 6. Área de Seção Transversal e tipo de material (resistividade) do cabo superior usado em entradas para o coletor. 7. Número, local, material (potencial elétrico) e área de superfície dos anodos da cabeça do poço. 8. Resistência eficaz do poço visto a partir do solo oceânico/cabeça do poço, novamente derivada de tubo de revestimento de poço e dimensões tubulares, pesos e tipo de material (resistividade) e resistividade da sobrecarga (meio circundando o poço) mas desta vez para conclusão inteira.[0384] Where mention is made above of optimization through modeling, for example in relation to connection spacing, use of insulation, choice of radial only or axial spacing, and the selection of a preset collection load at least one of the following parameters can be used in the model: 3. Attenuation rate at the top of the well derived from well casing pipe and tubular dimensions, weights and material type (resistivity) and the resistivity of the overburden (medium surrounding the well ). 4. Top connection location. 5. Lower connection location. 6. Cross-sectional area and type of material (resistivity) of the upper cable used in inputs to the collector. 7. Number, location, material (electrical potential) and surface area of wellhead anodes. 8. Well effective resistance as seen from the seafloor/wellhead, again derived from well casing pipe and tubular dimensions, weights and material type (resistivity) and overburden resistivity (medium surrounding the wellbore) but this time for full completion.

[0385] Em exemplos particulares dos sistemas acima, o cabo ou cabos 41 usados em conexão do módulo de coleta com a estrutura/arredores pode ter uma área de seção transversal de, por exemplo, 10 mm2 a 140 mm2, 10 mm2 seria considerada um limite baixo de um tamanho de cabo operacional desejado. Área de seção transversal maior seria normalmente preferida. Um cabo de 140 mm2 seria um cabo tipo plano Kerite (RMT) LTF3. Isso representa a extremidade superior do que é atualmente comercialmente disponível, mas, se disponíveis, tamanhos maiores podem ser usados.[0385] In particular examples of the above systems, the cable or cables 41 used in connecting the collection module to the structure/surroundings may have a cross-sectional area of, for example, 10 mm2 to 140 mm2, 10 mm2 would be considered a low limit of a desired operating cable size. Larger cross-sectional area would normally be preferred. A 140 mm2 cable would be a Kerite Flat Type (RMT) LTF3 cable. This represents the upper end of what is currently commercially available, but if available, larger sizes can be used.

[0386] A Figura 8 é um fluxograma mostrando um processo para otimização da coleta de energia de um módulo de coleta do tipo descrito acima.[0386] Figure 8 is a flowchart showing a process for optimizing energy collection from a collection module of the type described above.

[0387] Na etapa 801 o conversor dc em dc 44 inicia uso de ajustes/configuração iniciais e distribui energia disponível para o meio de armazenamento de carga 45.[0387] In step 801 the dc to dc converter 44 starts using initial settings/configuration and distributes available energy to the charge storage medium 45.

[0388] Na etapa 802 uma determinação é feita de se há tensão suficiente para alimentar o microprocessador na unidade central 46. Se não tiver, esta etapa 802 repete até a resposta ser sim e quando a resposta for sim, o processo segue para a etapa 803 onde o microprocessador na unidade central 46 é alimentado.[0388] In step 802 a determination is made as to whether there is sufficient voltage to power the microprocessor in the central unit 46. If not, this step 802 repeats until the answer is yes and when the answer is yes, the process proceeds to step 803 where the microprocessor in the central unit 46 is powered.

[0389] Então na etapa 804 o microprocessador mede a saída de energia a partir do coletor de energia e na etapa 805 o microprocessador modifica os ajustes do conversor dc em dc 44 para aumentar ligeiramente a carga. Subsequentemente na etapa 806 é feita uma determinação de se isso leva a um aumento em saída do coletor. Se a resposta for sim então o processo retorna para antes da etapa 850 de modo que os ajustes do conversor dc em dc 44 podem ser alterados novamente para aumentar ligeiramente a carga.[0389] Then in step 804 the microprocessor measures the power output from the energy harvester and in step 805 the microprocessor modifies the settings of the dc to dc converter 44 to slightly increase the load. Subsequently in step 806 a determination is made whether this leads to an increase in collector output. If the answer is yes then the process returns to before step 850 so that the dc to dc converter settings 44 can be changed again to slightly increase the load.

[0390] Por outro lado, se for feita a determinação na etapa 806 que saída não foi aumentada, então o processo prossegue para a etapa 807 onde o microprocessador modifica os ajustes do conversor dc em dc 44 para diminuir ligeiramente a carga e o processo retorna para antes da etapa 806 de modo que pode ser determinado se isso resultou em um aumento em saída.[0390] On the other hand, if the determination is made in step 806 that output has not been increased, then the process proceeds to step 807 where the microprocessor modifies the settings of the dc to dc converter 44 to slightly decrease the load and the process returns stops before step 806 so that it can be determined whether this resulted in an increase in output.

[0391] Depois disso, as etapas 805, 806 e 807 são repetidas iterativamente durante a coleta de energia de modo que a carga é sucessivamente aumentada e diminuída com base no resultado na etapa 806. Desta maneira isso leva à otimização dinâmica de coleta de energia.[0391] Thereafter, steps 805, 806 and 807 are iteratively repeated during energy harvesting so that the load is successively increased and decreased based on the result in step 806. In this way this leads to dynamic optimization of energy harvesting .

[0392] Como mencionado acima, onde o conversor dc em dc 44 faz uso de um Transistor de Efeito de Campo e um transformador acompanhante, a etapa de mudança dos ajustes do conversor dc em dc nas etapas 805 e 807 pode compreender a etapa de mudança das tomadas de derivação usadas no transformador secundário a fim de modificar a carga apropriadamente. Isso também será verdadeiro onde tal transformador variável for provido com uma ponte H como mostrado na Figura 2D. Alternativamente em tal caso o ciclo trabalho dos transistores na ponte H pode ser ajustado para variar a carga.[0392] As mentioned above, where the dc to dc converter 44 makes use of a Field Effect Transistor and an accompanying transformer, the step of changing the settings of the dc to dc converter in steps 805 and 807 may comprise the step of changing taps used on the secondary transformer in order to modify the load appropriately. This will also be true where such a variable transformer is provided with an H-bridge as shown in Figure 2D. Alternatively in such a case the duty cycle of the transistors in the H-bridge can be adjusted to vary the load.

[0393] A Figura 9 mostra um fluxograma ilustrando operação de uma unidade de fundo de poço 4a do tipo descrito acima.[0393] Figure 9 shows a flowchart illustrating operation of a downhole unit 4a of the type described above.

[0394] Na etapa 901 é determinado se há energia suficiente para alimentar o processador na unidade central 46. Se não, o processo fica nesta etapa até haver energia suficiente.[0394] In step 901 it is determined whether there is sufficient energy to power the processor in the central unit 46. If not, the process remains in this step until there is sufficient energy.

[0395] Quando há energia suficiente, o processo prossegue para a etapa 902 onde é determinado se um comando foi recebido ou há uma solicitação de enviar um conjunto de dados programado. Se não, então o processo permanece neste estado de determinação de se qualquer ação é requerida até ação ser requerida.[0395] When there is sufficient power, the process proceeds to step 902 where it is determined whether a command has been received or there is a request to send a programmed data set. If not, then the process remains in this state of determining whether any action is required until action is required.

[0396] Quando ação é requerida, o processo prossegue para a etapa 903 onde dados são recuperados de um sensor ou de memória conforme requerido e a carga apresentada pelo módulo coletor de energia entre as conexões 41a é modulada para codificar dados.[0396] When action is required, the process proceeds to step 903 where data is retrieved from a sensor or memory as required and the charge presented by the energy harvesting module between connections 41a is modulated to encode data.

[0397] Separadamente na cabeça do poço, na etapa 904, o potencial de tensão da cabeça do poço é monitorado e os dados são decodificados em um segundo microprocessador. Então na etapa 905 os dados extraídos podem ser exportados ou retransmitidos para um cliente, por exemplo, através de uma ligação acústica pela água do mar ou uma ligação umbilical.[0397] Separately at the wellhead, in step 904, the voltage potential of the wellhead is monitored and the data is decoded in a second microprocessor. Then in step 905 the extracted data can be exported or retransmitted to a client, for example, via a seawater acoustic link or an umbilical link.

[0398] A Figura 10 mostra uma instalação de poço incluindo uma plataforma 1000. A cabeça de poço 1 é provida em um deck 1001 da plataforma 1000. Neste caso a estrutura metálica inclui um tubo de subida 1002 entre o solo oceânico e o deck 1001. A tubulação de produção 21 corre dentro do tubo de subida 1002 bem como para o fundo do poço. O tubo de revestimento de poço 22, 23 é provido no fundo do poço. O tubo de revestimento de poço mais interno 22 é uma continuação do tubo de subida 1002. Anodos de proteção catódica 3B são providos na estrutura da plataforma 1000. Conexão elétrica existirá entre a plataforma e a estrutura de fundo do poço 2 (tubo de revestimento de poço e tubulação de produção). Isso pode ser através de um modelo de perfuração 1003 e/ou através da cabeça do poço, tubo de subida e outros componentes tais como guias de tubo de subida. Em tais casos pode ser difícil conhecer onde fazer a conexão superior de uma disposição de coleta do tipo mostrado nas Figuras 1, 3, 4 e 6 para obter melhor desempenho. Não será sempre conhecido onde a corrente de proteção catódica será injetada no tubo condutor (os cursos de membros alongados) que correm para baixo para o poço. Como mencionado acima pode ser desejável fazer a conexão superior adjacente ao local onde a corrente CP é injetada. Se otimização estiver sendo buscada, uma opção é controlar esse ponto de injeção - isto é, assegurar conexão galvânica em um ponto conhecido. Uma outra opção é prover o sistema com uma pluralidade de pontos de conexão superior alternativos para o módulo de coleta e permitir seleção do ponto de conexão mais eficaz após instalação. Tipicamente em tal caso, o sistema de distribuição de energia será instalado com uma pluralidade de conexões de cabo superiores com a estrutura metálica e a com a de melhor desempenho selecionada através de, por exemplo, operação de um comutador sob controle da unidade central.[0398] Figure 10 shows a well installation including a platform 1000. The wellhead 1 is provided on a deck 1001 of the platform 1000. In this case the metallic structure includes a riser 1002 between the sea floor and the deck 1001 The production pipe 21 runs within the riser 1002 as well as to the bottom of the well. The well casing tube 22, 23 is provided at the bottom of the well. The innermost well casing tube 22 is a continuation of the riser tube 1002. Cathodic protection anodes 3B are provided in the platform structure 1000. Electrical connection will exist between the platform and the downhole structure 2 (casing tube well and production piping). This can be through a 1003 drill template and/or through the wellhead, riser pipe and other components such as riser guides. In such cases it may be difficult to know where to make the top connection of a collection arrangement of the type shown in Figures 1, 3, 4 and 6 to obtain best performance. It will not always be known where the cathodic protection current will be injected into the conductor tube (the courses of elongated members) running down to the wellbore. As mentioned above it may be desirable to make the upper connection adjacent to the location where the CP current is injected. If optimization is being sought, one option is to control this injection point - that is, ensure galvanic connection at a known point. Another option is to provide the system with a plurality of alternative upper connection points for the collection module and allow selection of the most effective connection point after installation. Typically in such a case, the power distribution system will be installed with a plurality of cable connections superior to the metallic structure and the best performing one selected through, for example, operation of a switch under control of the central unit.

Opções de sinal, dispositivo e sensorSignal, device and sensor options

[0399] Várias técnicas de sinalização particulares são descritas acima. Para evitar dúvidas deve ser notado que uma ampla gama de técnicas de sinalização pode ser usada sozinha ou em combinação em várias partes do canal de sinal em sistemas do tipo corrente. Desta maneira sinais sem fio podem ser transmitidos em pelo menos uma das formas que seguem: eletromagnética, acústica, tubulares indutivamente acoplados e pulsação de pressão codificada e referências aqui a “sem fio” referem-se às ditas formas, a menos que de outro modo declarado.[0399] Several particular signaling techniques are described above. For the avoidance of doubt it should be noted that a wide range of signaling techniques can be used alone or in combination on various parts of the signal channel in current-type systems. In this manner wireless signals may be transmitted in at least one of the following forms: electromagnetic, acoustic, inductively coupled tubular and coded pressure pulsation and references herein to “wireless” refer to said forms unless otherwise noted. declared.

[0400] Sinais, a menos que de outro modo declarado, podem incluir sinais de controle e dados. Sinais de controle podem controlar dispositivos de fundo de poço incluindo sensores. Dados de sensores podem ser transmitidos em resposta a um sinal de controle. Além disso, parâmetros de aquisição e/ou transmissão de dados, tal como taxa ou resolução de aquisição e/ou transmissão, podem ser variados usando sinais de controle adequados.[0400] Signals, unless otherwise stated, may include control and data signals. Control signals can control downhole devices including sensors. Sensor data can be transmitted in response to a control signal. Furthermore, data acquisition and/or transmission parameters, such as acquisition and/or transmission rate or resolution, can be varied using suitable control signals.

[0401] Pulsos de pressão incluem métodos de comunicação de/para dentro do poço/furo, de/para pelo menos um de um local adicional dentro do poço/furo, e a superfície do poço/furo, usando mudanças de pressão positivas e/ou negativas, e/ou mudanças de taxa de fluxo de um fluido em um espaço tubular e/ou anular.[0401] Pressure pulses include methods of communicating to/from the well/hole, to/from at least one additional location within the well/hole, and the surface of the well/hole, using positive pressure changes and/or or negative, and/or changes in the flow rate of a fluid in a tubular and/or annular space.

[0402] Pulsos de pressão codificada são tais pulsos de pressão onde um esquema de modulação foi usado para codificar comandos e/ou dados dentro das variações de pressão ou taxa de fluxo e um transdutor é usado dentro do poço/furo para detectar e/ou gerar as variações, e/ou um sistema eletrônico é usado dentro do poço/furo para codificar e/ou decodificar comandos e/ou os dados. Desta maneira, pulsos de pressão usados com uma interface eletrônica em poço/furo são aqui definidos como pulsos de pressão codificada. Uma vantagem de pulsos de pressão codificada, como aqui definido, é que eles podem ser enviados para interfaces eletrônicas e podem prover taxa de transmissão e/ou largura de banda maior do que pulsos de pressão enviados para interfaces mecânicas.[0402] Coded pressure pulses are such pressure pulses where a modulation scheme has been used to encode commands and/or data within variations in pressure or flow rate and a transducer is used within the well/borehole to detect and/or generate the variations, and/or an electronic system is used within the well/hole to encode and/or decode commands and/or data. In this way, pressure pulses used with a well/borehole electronics interface are defined here as coded pressure pulses. An advantage of coded pressure pulses, as defined herein, is that they can be sent to electronic interfaces and can provide greater transmission rate and/or bandwidth than pressure pulses sent to mechanical interfaces.

[0403] Onde pulsos de pressão codificada são usados para transmitir sinais de controle, vários esquemas de modulação podem ser usados para codificar sinais de controle tal como uma mudança de pressão ou taxa de mudança de pressão, ligado/desligado (OOK), modulação de posição de pulso (PPM), modulação de largura de pulso (PWM), chaveamento de mudança de frequência (FSK), chaveamento de mudança de pressão (PSK), chaveamento de mudança de amplitude (ASK), combinações de esquemas de modulação também podem ser usados, por exemplo, OOK-PPM-PWM. Taxas de transmissão para esquemas de modulação de pressão codificada são geralmente baixas, tipicamente menos de 10 bps, e podem ser menos de 0,1 bps. Pulsos de pressão codificada podem ser induzidos em fluidos estáticos ou em fluxo e podem ser detectados medindo diretamente ou indiretamente mudanças em pressão e/ou taxa de fluxo. Fluidos incluem líquidos, gases e fluidos de multifase e podem ser fluidos de controle estáticos e/ou fluidos sendo produzidos a partir do ou injetados no poço.[0403] Where coded pressure pulses are used to transmit control signals, various modulation schemes can be used to encode control signals such as a pressure change or rate of pressure change, on/off (OOK), pulse position (PPM), pulse width modulation (PWM), frequency shift keying (FSK), pressure shift keying (PSK), amplitude shift keying (ASK), combinations of modulation schemes can also be used, for example, OOK-PPM-PWM. Transmission rates for pressure coded modulation schemes are generally low, typically less than 10 bps, and may be less than 0.1 bps. Coded pressure pulses can be induced in static or flowing fluids and can be detected by directly or indirectly measuring changes in pressure and/or flow rate. Fluids include liquids, gases and multiphase fluids and may be static control fluids and/or fluids being produced from or injected into the well.

[0404] Sinais sem fio podem ser tais de modo que eles sejam capazes de passar por uma barreira, tal como um tampão ou dito dispositivo de vedação anular, quando fixada no lugar. Desta maneira sinais sem fio podem ser transmitidos em pelo menos uma das formas que seguem: eletromagnética, acústica e tubulares indutivamente acoplados.[0404] Wireless signals may be such that they are capable of passing through a barrier, such as a plug or said annular sealing device, when fixed in place. In this way wireless signals can be transmitted in at least one of the following ways: electromagnetic, acoustic and inductively coupled tubular.

[0405] EM/Acústica e pulsação de pressão codificada usam o poço,furo ou formação como o meio de transmissão. O sinal EM/acústico ou de pressão pode ser enviado a partir do poço ou a partir da superfície. Se provido no poço, um sinal EM/acústico pode ser capaz de percorrer através de qualquer dispositivo de vedação anular, embora para certas modalidades, ele possa percorrer indiretamente, por exemplo, ao redor de qualquer dispositivo de vedação anular.[0405] EM/Acoustics and coded pressure pulsation use the well, borehole or formation as the transmission medium. The EM/acoustic or pressure signal can be sent from the well or from the surface. If provided in the well, an EM/acoustic signal may be able to travel through any annular sealing device, although for certain embodiments, it may travel indirectly, for example, around any annular sealing device.

[0406] Sinais eletromagnéticos e acústicos são úteis uma vez que eles podem transmitir através/passar por um dispositivo de vedação anular sem infraestrutura de tubulares indutivamente acoplados especial, e para transmissão de dados, a quantidade de informação que pode ser transmitida é normalmente maior comparado com pulsação de pressão codificada, especialmente recebendo dados a partir do poço.[0406] Electromagnetic and acoustic signals are useful since they can transmit through an annular sealing device without special inductively coupled tubular infrastructure, and for data transmission, the amount of information that can be transmitted is typically greater compared to with encoded pressure pulsation, especially receiving data from the well.

[0407] Onde tubulares indutivamente acoplados são usados, há normalmente pelo menos dez, geralmente muitos mais, comprimentos individuais de tubular indutivamente acoplado que são reunidos em uso, para formar um cordão de tubulares indutivamente acoplados. Eles têm um fio integral e podem ser formados de tubulares tais como tubulação, tubo de perfuração ou tubo de revestimento de poço. Em cada conexão entre comprimentos adjacentes há um acoplamento indutor. Os tubulares indutivamente acoplados que podem ser usados podem ser providos por N O V sob a marca Intellipipe®.[0407] Where inductively coupled tubulars are used, there are typically at least ten, usually many more, individual lengths of inductively coupled tubulars that are brought together in use, to form a string of inductively coupled tubulars. They have an integral thread and can be formed from tubulars such as tubing, drill pipe or well casing pipe. At each connection between adjacent lengths there is an inductive coupling. Inductively coupled tubulars that can be used can be provided by N O V under the brand name Intellipipe®.

[0408] Desta maneira, sinais sem fio EM/acústicos ou de pressão podem ser transmitidos uma distância relativamente longa como sinais sem fio, enviados por pelo menos 200 m, opcionalmente mais de 400 m ou mais que é um benefício claro com relação a outros sinais de faixa curta. Tubulares indutivamente acoplados proveem esta vantagem/efeito pela combinação do fio integral e dos acoplamentos indutores. A distância percorrida pode ser muito mais longa, dependendo do comprimento do poço.[0408] In this way, wireless EM/acoustic or pressure signals can be transmitted a relatively long distance as wireless signals, sent over at least 200 m, optionally more than 400 m or more which is a clear benefit over other short range signals. Inductively coupled tubulars provide this advantage/effect by combining the integral wire and inductive couplings. The distance traveled can be much longer depending on the length of the well.

[0409] Dados e comandos dentro de sinais podem ser retransmitidos ou transmitidos por outros meios. Desta maneira os sinais sem fio poderiam ser convertidos em outros tipos de sinais sem fio ou com fio, e opcionalmente retransmitidos, pelo mesmo meio ou outros, tais com linhas hidráulicas, elétricas ou de fibra óptica. Por exemplo, sinais podem ser transmitidos através de um cabo por uma primeira distância, tal como mais de 400 m, e então transmitidos através de comunicações acústicas ou EM para uma distância menor, tal como 200 m. Em um outro exemplo eles podem ser transmitidos por 500 m usando pulsação de pressão codificada e então 100 m usando uma linha hidráulica.[0409] Data and commands within signals may be retransmitted or transmitted by other means. In this way, wireless signals could be converted into other types of wireless or wired signals, and optionally retransmitted, via the same or other means, such as hydraulic, electrical or fiber optic lines. For example, signals may be transmitted via a cable for a first distance, such as over 400 m, and then transmitted via acoustic or EM communications for a shorter distance, such as 200 m. In another example they can be transmitted 500 m using coded pressure pulsation and then 100 m using a hydraulic line.

[0410] Meio não sem fio pode ser usado para transmitir o sinal em adição ao meio sem fio. A distância percorrida por sinais é dependente da profundidade do poço, frequentemente o sinal sem fio, incluindo repetições, mas não incluindo qualquer transmissão não sem fio, percorre mais de 1000 m ou mais de 2000 m.[0410] Non-wireless medium can be used to transmit the signal in addition to the wireless medium. The distance traveled by signals is dependent on the depth of the well, often the wireless signal, including repeats but not including any non-wireless transmission, travels more than 1000 m or more than 2000 m.

[0411] Sinais sem fio diferentes podem ser usados no mesmo poço para comunicações que vão do poço em direção à superfície e para comunicações que vão da superfície para o poço.[0411] Different wireless signals can be used in the same well for communications going from the well toward the surface and for communications going from the surface to the well.

[0412] Sinais sem fio podem ser enviados para um dispositivo de comunicação, diretamente ou indiretamente, por exemplo, fazendo uso de retransmissões dentro do poço e/ou abaixo de qualquer dispositivo de vedação anular. Um sinal sem fio pode ser enviado a partir da superfície ou a partir de uma sonda que desce na tubulação de cabo/flexitubo (ou trator) em qualquer ponto no poço opcionalmente acima de qualquer dispositivo de vedação anular.[0412] Wireless signals can be sent to a communication device, directly or indirectly, for example, by making use of relays within the well and/or below any annular sealing device. A wireless signal can be sent from the surface or from a probe descending into the cable/coiled tubing (or tractor) at any point in the well optionally above any annular sealing device.

[0413] Sinais e comunicação acústicos podem incluir transmissão através de vibração da estrutura do poço incluindo tubulares, tubo de revestimento de poço, revestimento, tubo de perfuração, colarinhos de broca, tubulação, flexitubo, haste de bombeio, ferramentas de fundo de poço; transmissão através de fluido (incluindo através de gás), incluindo transmissão através de fluidos em seções sem revestimento do poço, dentro de tubulares, e dentro de espaços anulares; transmissão através de fluidos estáticos ou de fluxo; transmissão mecânica através de cabo, fio de fio único ou haste espiralada; transmissão através da terra; transmissão através de equipamento de cabeça de poço. Comunicação através da estrutura e/ou através do fluido é preferida.[0413] Acoustic signals and communication may include transmission through vibration of the well structure including tubulars, well casing tube, casing, drill pipe, drill collars, tubing, coiled tubing, sucker rod, downhole tools; transmission through fluid (including through gas), including transmission through fluids in uncased sections of the well, within tubulars, and within annular spaces; transmission through static or flowing fluids; mechanical transmission via cable, single-strand wire or coiled rod; transmission through land; transmission through wellhead equipment. Communication through the structure and/or through the fluid is preferred.

[0414] Transmissão acústica pode ser em frequências subsônicas (< 20 Hz), sônicas (20 Hz - 20 kHz) e ultrassónicas (20 kHz - 2 mHz). Preferivelmente a transmissão acústica é sônica (20 Hz - 20 kHz).[0414] Acoustic transmission can be at subsonic (< 20 Hz), sonic (20 Hz - 20 kHz) and ultrasonic (20 kHz - 2 mHz) frequencies. Preferably the acoustic transmission is sonic (20 Hz - 20 kHz).

[0415] Sinais e comunicações acústicos podem incluir métodos de modulação de Chaveamento de Mudança de Frequência (FSK) e/ou Chaveamento de Mudança de Fase (PSK) e/ou derivados mais avançados desses métodos, tais como Chaveamento de Mudança de Fase de Quadratura (QPSK) ou Modulação de Amplitude de Quadratura (QAM), e preferivelmente incorporando Técnicas de Espectro Espalhado. Tipicamente eles são adaptados para automaticamente afinar frequências de sinalização acústica e métodos para se adequar às condições.[0415] Acoustic signals and communications may include Frequency Shift Keying (FSK) and/or Phase Shift Keying (PSK) modulation methods and/or more advanced derivatives of these methods, such as Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) or Quadrature Amplitude Modulation (QAM), and preferably incorporating Spread Spectrum Techniques. Typically they are adapted to automatically tune acoustic signaling frequencies and methods to suit conditions.

[0416] Sinais e comunicações acústicos podem ser unidirecionais ou bidirecionais. Transdutor piezelétrico, de bobina móvel ou transdutores magnetorrestritivos podem ser usados para enviar e/ou receber o sinal.[0416] Acoustic signals and communications can be unidirectional or bidirectional. Piezoelectric transducer, moving coil transducer or magnetostrictive transducers can be used to send and/or receive the signal.

[0417] Comunicação sem fio eletromagnética (EM) (algumas vezes referida como Quase-Estática (QS)) está normalmente nas faixas de frequência de: (selecionadas com base nas características de propagação) sub-ELF (frequência extremamente baixa) < 3 Hz (normalmente acima de 0,01 Hz); ELF 3 Hz a 30 Hz; SLF (frequência superbaixa) 30 Hz a 300 Hz; ULF (frequência ultrabaixa) 300 Hz a 3 kHz; e VLF (frequência muito baixa) 3 kHz a 30 kHz.[0417] Electromagnetic (EM) wireless communication (sometimes referred to as Quasi-Static (QS)) is typically in the frequency ranges of: (selected based on propagation characteristics) sub-ELF (extremely low frequency) < 3 Hz (normally above 0.01 Hz); ELF 3Hz to 30Hz; SLF (super low frequency) 30 Hz to 300 Hz; ULF (ultra-low frequency) 300 Hz to 3 kHz; and VLF (very low frequency) 3 kHz to 30 kHz.

[0418] Uma exceção para as frequências acima é comunicação EM usando o tubo como um guia de ondas, particularmente, mas não exclusivamente, quando o tubo é cheio com gás, caso em que frequências de a partir de 30 kHz a 30 GHz podem ser tipicamente usadas dependendo do tamanho do tubo, do fluido no tubo e da faixa de comunicação. O fluido no tubo é preferivelmente não condutor. A US 5.831.549 descreve um sistema de telemetria envolvendo transmissão giga-hertz em um guia de ondas tubular cheio com gás.[0418] An exception to the above frequencies is EM communication using the tube as a waveguide, particularly, but not exclusively, when the tube is filled with gas, in which case frequencies from 30 kHz to 30 GHz may be typically used depending on the size of the pipe, the fluid in the pipe and the communication range. The fluid in the tube is preferably non-conductive. US 5,831,549 describes a telemetry system involving gigahertz transmission in a gas-filled tubular waveguide.

[0419] Sub-ELF e/ou ELF são úteis para comunicações a partir de um poço para a superfície (por exemplo, por uma distância de mais de 100 m). Para comunicações mais locais, por exemplo, menos de 10 m, VLF é útil. A nomenclatura usada para essas faixas é definida pela International Telecommunication Union (ITU). Comunicações EM podem incluir transmissão de comunicação através de um ou mais do que segue: imposição de uma corrente modulada a um membro alongado e uso da terra como retorno; transmissão de corrente em um tubular e provisão de um caminho de retorno em um segundo tubular; uso de um segundo poço como parte de um caminho de corrente; transmissão próximo de campo ou distante de campo; criação de um loop de corrente dentro de uma porção de usinagem do poço a fim de criar uma diferença de potencial entre a usinagem e a terra; uso de contatos espaçados para criar um transmissor dipolo elétrico; uso de um transformador toroidal para impor corrente na usinagem do poço; uso de um sub de isolamento; uma antena em espiral para criar um campo magnético de variação de tempo modulado para transmissão de formação local ou completa; transmissão dentro do tubo de revestimento de poço do poço; uso do membro alongado e terra como uma linha de transmissão coaxial; uso de um tubular como um guia de ondas; transmissão para fora do tubo de revestimento de poço do poço.[0419] Sub-ELF and/or ELF are useful for communications from a well to the surface (e.g., over a distance of more than 100 m). For more local communications, e.g. less than 10 m, VLF is useful. The nomenclature used for these bands is defined by the International Telecommunication Union (ITU). EM communications may include transmitting communications through one or more of the following: imposing a modulated current on an elongated member and using earth as feedback; transmitting current in one tubular and providing a return path in a second tubular; use of a second well as part of a current path; near-field or far-field transmission; creating a current loop within a machining portion of the well in order to create a potential difference between the machining and ground; use of closely spaced contacts to create an electrical dipole transmitter; use of a toroidal transformer to impose current in the well machining; use of an isolation sub; a spiral antenna for creating a modulated time-varying magnetic field for local or full formation transmission; transmission within the well casing pipe of the well; use of the elongated member and ground as a coaxial transmission line; use of a tubular as a waveguide; transmission out of the wellbore casing pipe.

[0420] Especialmente útil é imposição de uma corrente modulada em um membro alongado e uso da terra como retorno; criando um loop de corrente dentro de uma porção da usinagem de metal do poço a fim de criar uma diferença de potencial entre a usinagem de metal e a terra; uso de contatos espaçados para criar um transmissor dipolo elétrico; e uso de um transformador toroidal para impor corrente à usinagem de metal do poço.[0420] Especially useful is imposing a modulated current on an elongated member and using earth as a return; creating a current loop within a portion of the metalwork of the well in order to create a potential difference between the metalwork and ground; use of closely spaced contacts to create an electrical dipole transmitter; and use of a toroidal transformer to impose current to the well metal machining.

[0421] Para controlar e direcionar corrente vantajosamente,qualquer número de várias técnicas diferentes pode ser usado. Por exemplo, um ou mais de: uso de um revestimento ou espaçadores de isolamento nos tubulares do poço; seleção de fluidos de controle de poço ou cimentos dentro ou fora de tubulares para conduzir eletricamente com ou isolar tubulares; uso de um toroide de permeabilidade magnética alta para criar indutância e então uma impedância; uso de um fio, cabo isolamento ou condutor alongado isolado para parte do caminho de transmissão ou antena; uso de um tubular como um guia de ondas circular, uso de bandas de frequência de SHF (3 GHz a 30 GHz) e UHF (300 MHz a 3 GHz).[0421] To control and direct current advantageously, any number of several different techniques can be used. For example, one or more of: use of a casing or insulation spacers on well tubulars; selection of well control fluids or cements inside or outside tubulars to conduct electrically with or insulate tubulars; use of a high magnetic permeability toroid to create inductance and then an impedance; use of an insulated wire, insulating cable, or elongated conductor for part of the transmission path or antenna; use of a tubular as a circular waveguide, use of frequency bands of SHF (3 GHz to 30 GHz) and UHF (300 MHz to 3 GHz).

[0422] Vários meios para recepção de um sinal transmitido podem ser usados, esses podem incluir detecção de um fluxo de corrente; detecção de uma diferença de potencial; uso de uma antena dipolo; uso de uma antena em espiral; uso de um transformador toroidal; uso de um efeito Hall ou detector de campo magnético similar; uso de seções da usinagem de metal do poço como parte de uma antena dipolo.[0422] Various means for receiving a transmitted signal may be used, these may include detecting a flow of current; detection of a potential difference; use of a dipole antenna; use of a spiral antenna; use of a toroidal transformer; use of a Hall effect or similar magnetic field detector; use of sections of the pit metal machining as part of a dipole antenna.

[0423] Onde a expressão “membro alongado” for usada, para os propósitos de transmissão EM, isso poderia também significar qualquer condutor elétrico alongado incluindo: revestimento; tubo de revestimento de poço; tubulação ou tubular; flexitubo; haste de bombeio; cabo; tubo de perfuração; fio de fio único ou haste espiralada.[0423] Where the expression “elongated member” is used, for the purposes of EM transmission, it could also mean any elongated electrical conductor including: cladding; well casing pipe; pipe or tubular; coiled tubing; pump rod; cable; drill pipe; single strand wire or coiled rod.

[0424] Manômetros podem compreender um ou mais de vários tipos diferentes de sensor. O ou cada sensor pode ser acoplado (fisicamente ou sem fio) a um transmissor sem fio e dados podem ser transmitidos a partir do transmissor sem fio para acima do dispositivo de vedação anular ou de outro modo em direção à superfície. Os dados podem ser transmitidos em pelo menos uma das formas que seguem: eletromagnética, acústica e tubulares indutivamente acoplados, especialmente acústica e/ou eletromagnética como descrito aqui acima.[0424] Pressure gauges may comprise one or more of several different sensor types. The or each sensor may be coupled (physically or wirelessly) to a wireless transmitter and data may be transmitted from the wireless transmitter above the annular sealing device or otherwise toward the surface. Data can be transmitted in at least one of the following ways: electromagnetic, acoustic and inductively coupled tubulars, especially acoustic and/or electromagnetic as described here above.

[0425] Tal acoplamento sem fio de faixa curta pode ser facilitado por comunicação EM na faixa VLF.[0425] Such short range wireless coupling can be facilitated by EM communication in the VLF range.

[0426] Os sensores providos podem captar qualquer parâmetro e então ser qualquer tipo de sensor incluindo, mas não necessariamente limitado a, tais como temperatura, aceleração, vibração, torque, deslocamento, movimento, integridade do cimento, pressão, direção e inclinação, carga, vários ângulos de tubular/tubo de revestimento de poço, corrosão e erosão, radiação, ruído, magnetismo, movimentos sísmicos, estresses e tensões em tubular/tubos de revestimento de poço incluindo enrolamento, cisalhamento, compressões, expansão, curvamento e qualquer outra forma de deformação; detecção de traço químico ou radiativo; identificação de fluido tal como detecção de gás; detecção de água, detecção de dióxido de carbono, produção de hidrato, cera e areia; e propriedades de fluido tais como (mas não limitado a) fluxo, densidade, corte de água, resistividade, pH, viscosidade, ponto de bolha, razão de gás/petróleo, composição de hidrocarboneto, cor do fluido ou fluorescência. Os sensores podem ser dispositivos de imagem, mapeamento e/ou varredura tais como, mas não limitado a, câmera, vídeo, infravermelho, ressonância magnética, acústico, ultrassom, elétrico, óptico, impedância e capacitância. Sensores podem também monitorar equipamento no poço, por exemplo, posição da válvula ou rotação do motor. Ainda, os sensores podem ser adaptados para induzir o sinal ou parâmetro detectado através da incorporação de transmissores e mecanismos adequados.[0426] The sensors provided can capture any parameter and therefore be any type of sensor including, but not necessarily limited to, such as temperature, acceleration, vibration, torque, displacement, movement, cement integrity, pressure, direction and inclination, load , various angles of tubular/well casing tube, corrosion and erosion, radiation, noise, magnetism, seismic movements, stresses and strains in tubular/well casing tubes including coiling, shearing, compressions, expansion, bending and any other form deformation; chemical or radioactive trace detection; fluid identification such as gas detection; water detection, carbon dioxide detection, hydrate, wax and sand production; and fluid properties such as (but not limited to) flow, density, water cut, resistivity, pH, viscosity, bubble point, gas/oil ratio, hydrocarbon composition, fluid color or fluorescence. Sensors may be imaging, mapping and/or scanning devices such as, but not limited to, camera, video, infrared, magnetic resonance, acoustic, ultrasound, electrical, optical, impedance and capacitance. Sensors can also monitor equipment in the well, for example valve position or engine speed. Furthermore, sensors can be adapted to induce the detected signal or parameter through the incorporation of suitable transmitters and mechanisms.

[0427] O aparelho, especialmente os sensores, pode compreender um dispositivo de memória que pode armazenar dados para recuperação em um momento posterior. O dispositivo de memória pode, em certas circunstâncias, ser resgatado e os dados recuperados após resgate. O dispositivo de memória pode ser configurado para armazenar informação por pelo menos um minuto, opcionalmente pelo menos uma hora, mais opcionalmente pelo menos uma semana, preferivelmente pelo menos um mês, mais preferivelmente pelo menos um ano ou mais de cinco anos.[0427] The apparatus, especially the sensors, may comprise a memory device that may store data for retrieval at a later time. The memory device can, under certain circumstances, be rescued and data recovered after rescue. The memory device may be configured to store information for at least one minute, optionally at least one hour, more optionally at least one week, preferably at least one month, more preferably at least one year or more than five years.

Claims (38)

1. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço para coleta de energia elétrica em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com uma proteção catódica, de modo a conduzir corrente elétrica de proteção catódica, em uso, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e conectado eletricamente à estrutura metálica em um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica de proteção catódica que flui na estrutura; e o módulo de coleta disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica de proteção catódica, em que o módulo de coleta é disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.1. Downhole electrical energy collection system for collecting electrical energy in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection, in order to conduct cathodic protection electrical current, in use, characterized by the fact that it comprises : a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and electrically connected to the metallic structure at a second location spaced apart from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use, there is a potential difference between them due to the cathodic protection electrical current flowing in the structure; and the collection module arranged to collect electrical energy from the cathodic protection electrical current, wherein the collection module is arranged to collect electrical energy from dc currents. 2. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de corrente dentro das porções da estrutura metálica em regiões entre o primeiro local e o segundo local está na mesma direção longitudinal.2. Downhole electrical energy collection system according to claim 1, characterized by the fact that the current flow within the portions of the metallic structure in regions between the first location and the second location is in the same longitudinal direction . 3. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que há um caminho de fluxo de corrente sem interrupção entre o primeiro local e o segundo local que é pelo menos parcialmente através da estrutura metálica.3. Downhole electrical energy collection system according to claim 1, characterized by the fact that there is an uninterrupted current flow path between the first location and the second location that is at least partially through the structure metallic. 4. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os locais espaçados são axialmente espaçados.4. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the spaced locations are axially spaced. 5. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os locais espaçados são radialmente espaçados.5. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the spaced locations are radially spaced. 6. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma conexão entre o pelo menos um dos contatos elétricos e o módulo de coleta é provido por um cabo isolado.6. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that at least one connection between the at least one of the electrical contacts and the collection module is provided by an insulated cable . 7. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o espaçamento entre os locais é pelo menos 100 m.7. Downhole electrical energy collection system, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the spacing between the locations is at least 100 m. 8. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as conexões são feitas com um curso comum de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.8. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the connections are made with a common course of elongated metallic members that is part of the metallic structure. 9. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que uma primeira das conexões é feita com um primeiro curso de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica e uma segunda das conexões é feita com um segundo curso, distinto, de membros alongados metálicos que é parte da estrutura metálica.9. Downhole electrical energy collection system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a first of the connections is made with a first course of elongated metallic members that is part of the metallic structure and a second of the connections is made with a second, distinct course of elongated metallic members that is part of the metallic structure. 10. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que meio de isolamento é provido para isolamento elétrico do primeiro curso de membros alongados metálicos do segundo curso de membros alongados metálicos na região das conexões.10. Downhole electrical energy collection system according to claim 9, characterized by the fact that insulation means is provided for electrical isolation of the first course of metallic elongated members from the second course of metallic elongated members in the region of connections. 11. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os meios de isolamento são providos para evitar contato elétrico entre os dois cursos de membros alongados metálicos por uma distância de pelo menos 100 m.11. Downhole electrical energy collection system according to claim 10, characterized by the fact that isolation means are provided to prevent electrical contact between the two courses of elongated metallic members for a distance of at least 100 m. 12. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a corrente fluindo nos membros alongados é fornecida a partir da superfície do poço.12. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the current flowing in the elongated members is supplied from the surface of the well. 13. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a corrente que flui no membro alongado é fornecida a partir de um ou mais anodos sacrificiais.13. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the current flowing in the elongated member is supplied from one or more sacrificial anodes. 14. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a corrente que flui nos membros alongados é uma corrente impressa a partir de uma fonte de energia externa.14. Downhole electrical energy collection system according to claim 12, characterized in that the current flowing in the elongated members is a current impressed from an external energy source. 15. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a tensão da superfície do poço é, em uso, limitada a uma faixa menos 0,7 volt a menos 2 volts com relação a uma célula de referência de prata/cloreto de prata.15. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the well surface voltage is, in use, limited to a range minus 0.7 volts to minus 2 volts with respect to a silver/silver chloride reference cell. 16. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a diferença de potencial entre os contatos espaçados é menos do que 1 volt, preferivelmente menos de 0,5 volt, mais preferivelmente menos de 0,1 volt.16. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the potential difference between the spaced contacts is less than 1 volt, preferably less than 0.5 volt, more preferably less than 0.1 volt. 17. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura metálica é fornecida com proteção catódica.17. Downhole electrical energy collection system, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the metallic structure is provided with cathodic protection. 18. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o contato espaçado superior está: onde o poço é um poço terrestre, dentro de 100 m, preferivelmente dentro de 50 m da superfície terrestre; e onde o poço é um poço submarino, dentro de 100m, preferivelmente dentro de 50m do solo oceânico.18. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the upper spaced contact is: where the well is an earth well, within 100 m, preferably within 50 m of the earth's surface; and where the well is a subsea well, within 100m, preferably within 50m of the sea floor. 19. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o contato espaçado superior está localizado adjacente a um local que corresponde a uma máxima em magnitude de potencial causado pela corrente elétrica que flui na estrutura.19. Downhole electrical energy collection system according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the upper spaced contact is located adjacent to a location that corresponds to a maximum in magnitude of potential caused by the electrical current that flows in the structure. 20. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda meio de comunicação de fundo de poço para transmissão e/ou recepção de dados.20. Downhole electrical energy collection system, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that it further comprises downhole communication means for transmitting and/or receiving data. 21. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o meio de comunicação de fundo de poço está disposto para transmissão de dados através da variação da carga vista entre as conexões nos locais espaçados.21. Downhole electrical energy collection system, according to claim 20, characterized by the fact that the downhole communication means is arranged for data transmission through the variation of the load seen between the connections at the locations spaced. 22. Sistema de operação de dispositivo de fundo de poço caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes e um dispositivo de fundo de poço, o módulo de coleta sendo eletricamente conectado a e disposto para prover energia ao dispositivo de fundo de poço.22. Downhole device operating system characterized by the fact that it comprises a downhole electrical energy collection system as defined in any one of the preceding claims and a downhole device, the collection module being electrically connected to and arranged to provide power to the downhole device. 23. Sistema de operação de dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fundo de poço compreende pelo menos um de: um sensor de fundo de poço; um atuador de fundo de poço; um dispositivo de vedação anular, por exemplo, um empacotador ou um elemento de empacotador; uma válvula; um módulo de comunicação de fundo de poço, por exemplo, um transceptor ou repetidor.23. Downhole device operating system according to claim 22, characterized in that the downhole device comprises at least one of: a downhole sensor; a downhole actuator; an annular sealing device, for example a packer or packer element; a valve; a downhole communications module, for example, a transceiver or repeater. 24. Sistema de operação de dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende pelo menos uma de: uma válvula de segurança de subsuperfície; uma válvula de controle de fluxo de furo; uma válvula de furo para anel; uma válvula de anel para anel; uma válvula de furo para câmara de compensação de pressão; uma válvula de anel para câmara de compensação de pressão; uma válvula através do empacotador ou de desvio de empacotador.24. Downhole device operating system according to claim 23, characterized in that the valve comprises at least one of: a subsurface safety valve; a borehole flow control valve; a hole-to-ring valve; a ring-to-ring valve; a bore valve for pressure compensation chamber; a ring valve for pressure compensation chamber; a through packer or packer bypass valve. 25. Sistema de operação de dispositivo de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 24, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fundo de poço é provido em um local diferente do módulo de coleta no poço.25. Downhole device operating system according to any one of claims 22 to 24, characterized in that the downhole device is provided in a location other than the collection module in the well. 26. Sistema de operação de dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o módulo de coleta é disposto em um local selecionado no fundo do poço para coleta de energia e um cabo é provido para fornecimento de energia elétrica ainda mais no fundo do poço para o dispositivo de fundo de poço em um local diferente no poço.26. Downhole device operating system according to claim 25, characterized in that the collection module is disposed at a selected location in the bottom of the well for collecting energy and a cable is provided for supplying electrical power further downhole to the downhole device at a different location in the well. 27. Sistema de monitoramento de fundo de poço para monitoramento de pelo menos um parâmetro em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente de energia elétrica caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de coleta de energia elétrica como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 22; um módulo de sensor para captação de pelo menos um parâmetro; e um módulo de comunicação para captura de dados codificando leituras do módulo de sensor em direção à superfície, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica a pelo menos um do módulo de sensor e do módulo de comunicações.27. Downhole monitoring system for monitoring at least one parameter in a well installation having a metallic structure conducting electrical energy current characterized by the fact that it comprises: an electrical energy collection system as defined in any one of the claims 1 to 22; a sensor module for capturing at least one parameter; and a communications module for capturing data by encoding readings from the sensor module towards the surface, the electrical energy collection system being arranged to provide electrical energy to at least one of the sensor module and the communications module. 28. Sistema de monitoramento de poço de fundo de poço para monitoramento de pelo menos um parâmetro em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com uma proteção catódica de modo a conduzir corrente elétrica de proteção catódica, em uso, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de sensor para captação de pelo menos um parâmetro; um módulo de comunicação para envio de dados codificando leituras do módulo de sensor em direção à superfície; e um sistema de coleta de energia elétrica compreendendo um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e conectado eletricamente à estrutura metálica em um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido a uma corrente elétrica de proteção catódica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica de proteção catódica, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica a pelo menos um do módulo de sensor e do módulo de comunicações, em que o módulo de coleta é disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.28. Downhole well monitoring system for monitoring at least one parameter in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection so as to conduct cathodic protection electrical current, in use, characterized by the fact that it comprises : a sensor module for capturing at least one parameter; a communication module for sending data encoding readings from the sensor module towards the surface; and an electrical energy collection system comprising a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and electrically connected to the metallic structure at a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use , there is a potential difference between them due to a cathodic protection electrical current flowing in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the cathodic protection electrical current, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to at least one of the sensor module and the communications module, wherein the collection module is arranged to collect electrical energy from dc currents. 29. Sistema de monitoramento de poço de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que o módulo de comunicação é disposto para modulação da corrente elétrica que flui na estrutura metálica em um local de sinalização de modo a codificar dados para permitir extração dos dados em um local de recepção remoto do local de sinalização através da detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção.29. Downhole well monitoring system according to claim 27 or 28, characterized in that the communication module is arranged to modulate the electrical current flowing in the metallic structure at a signaling location so as to encoding data to allow extraction of the data at a reception location remote from the signaling location by detecting the effect of said modulation on the electrical current at said reception location. 30. Sistema de monitoramento de poço de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o módulo de comunicação é disposto para controle da carga gerada pelo módulo de coleta para causar a dita modulação da corrente elétrica na estrutura metálica no local de sinalização.30. Downhole well monitoring system, according to claim 29, characterized by the fact that the communication module is arranged to control the charge generated by the collection module to cause said modulation of the electrical current in the metallic structure at the signage location. 31. Sistema de monitoramento de poço de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 30, caracterizado pelo fato de que o módulo de sensor compreende um sensor de pressão que opcionalmente é disposto para monitoramento da pressão do reservatório do poço.31. Downhole well monitoring system according to any one of claims 27 to 30, characterized in that the sensor module comprises a pressure sensor that is optionally arranged for monitoring the pressure of the well reservoir. 32. Sistema de monitoramento de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 31, caracterizado pelo fato de que o módulo sensor compreende um sensor de pressão; o sensor de pressão é disposto para monitoramento da pressão em um anel do poço; e opcionalmente o sensor de pressão é disposto para monitoramento da pressão em um anel fechado do poço.32. Downhole monitoring system according to any one of claims 27 to 31, characterized in that the sensor module comprises a pressure sensor; the pressure sensor is arranged for monitoring the pressure in a well ring; and optionally the pressure sensor is arranged for monitoring the pressure in a closed well ring. 33. Sistema repetidor de comunicação de fundo de poço para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica conduzindo corrente elétrica caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de coleta de energia elétrica como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19; e um repetidor de comunicações disposto no fundo do poço no poço e disposto para comunicação com um primeiro dispositivo além da cabeça do poço usando um canal de comunicação que é sem fio pelo menos através da cabeça do poço e disposto para comunicação com segundo dispositivo localizado no poço e então abaixo da cabeça do poço de modo que o repetidor de comunicações pode agir como um repetidor entre os primeiro e segundo dispositivos, um sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica ao repetidor de comunicações.33. Downhole communication repeater system for use in a well installation having a metallic structure conducting electrical current characterized by the fact that it comprises: an electrical energy collection system as defined in any one of claims 1 to 19; and a communications repeater disposed downhole in the wellhead and arranged for communicating with a first device beyond the wellhead using a communication channel that is wireless at least through the wellhead and arranged for communicating with a second device located in the wellhead. well and then below the wellhead so that the communications repeater can act as a repeater between the first and second devices, an electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to the communications repeater. 34. Sistema repetidor de comunicação de fundo de poço, para uso em uma instalação de poço tendo estrutura metálica provida com uma proteção catódica de modo a conduzir corrente elétrica de proteção catódica, em uso, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: um repetidor de comunicações disposto no fundo do poço no poço e disposto para comunicação com um primeiro dispositivo além da cabeça do poço usando um canal de comunicação que é sem fio pelo menos através da cabeça do poço e disposto para comunicação com segundo dispositivo localizado no poço e então abaixo da cabeça do poço de modo que o repetidor de comunicações pode agir como um repetidor entre os primeiro e segundo dispositivos; e um sistema de coleta de energia elétrica compreendendo um módulo de coleta eletricamente conectado à estrutura metálica em um primeiro local e conectado eletricamente à estrutura metálica em um segundo local espaçado do primeiro local, os primeiro e segundo locais sendo escolhidos de modo que, em uso, haja uma diferença de potencial entre eles devido à corrente elétrica de proteção catódica que flui na estrutura; e o módulo de coleta sendo disposto para coletar energia elétrica a partir da corrente elétrica de proteção catódica, o sistema de coleta de energia elétrica sendo disposto para fornecer energia elétrica ao repetidor de comunicações, em que o módulo de coleta é disposto para coletar energia elétrica a partir de correntes dc.34. Downhole communication repeater system, for use in a well installation having a metallic structure provided with cathodic protection in order to conduct cathodic protection electrical current, in use, characterized by the fact that the system comprises: a repeater communications device disposed downhole in the wellhead and arranged for communication with a first device beyond the wellhead using a communication channel that is wireless at least through the wellhead and arranged for communication with a second device located in the wellhead and then below the wellhead so that the communications repeater can act as a repeater between the first and second devices; and an electrical energy collection system comprising a collection module electrically connected to the metallic structure at a first location and electrically connected to the metallic structure at a second location spaced from the first location, the first and second locations being chosen so that, in use , there is a potential difference between them due to the cathodic protection electrical current that flows in the structure; and the collection module being arranged to collect electrical energy from the cathodic protection electrical current, the electrical energy collection system being arranged to supply electrical energy to the communications repeater, wherein the collection module is arranged to collect electrical energy from dc currents. 35. Sistema repetidor de comunicação de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 33 ou 34, caracterizado pelo fato de que o repetidor de comunicação é disposto para modulação da corrente elétrica que flui na estrutura metálica em um local de sinalização de modo a codificar dados para permitir extração dos dados em um local de recepção remoto do local de sinalização através da detecção do efeito da dita modulação sobre a corrente elétrica no dito local de recepção.35. Downhole communication repeater system according to claim 33 or 34, characterized in that the communication repeater is arranged to modulate the electrical current flowing in the metallic structure at a signaling location in order to encode data to allow extraction of the data at a reception location remote from the signaling location by detecting the effect of said modulation on the electrical current at said reception location. 36. Sistema repetidor de comunicação de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o repetidor de comunicações é disposto para controlar a carga gerada pelo módulo de coleta para causar a dita modulação da corrente elétrica na estrutura metálica no local de sinalização.36. Downhole communication repeater system according to claim 35, characterized by the fact that the communications repeater is arranged to control the charge generated by the collection module to cause said modulation of the electrical current in the metallic structure in the signaling location. 37. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o poço é um poço submarino.37. System, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the well is a submarine well. 38. Sistema de coleta de energia elétrica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a estrutura metálica compreende pelo menos um curso de membros alongados metálicos conduzindo corrente elétrica; e o módulo de coleta compreende um circuito elétrico conectado entre contatos espaçados para coletar energia a partir de uma diferença de potencial entre os contatos espaçados, onde um primeiro dos contatos espaçados é feito com o pelo menos um curso de membros alongados metálicos em um primeiro local e um segundo dos contatos espaçados é feito com o pelo menos um curso de membros alongados metálicos em um segundo local e a diferença de potencial é causada por correntes de proteção catódica fluindo no pelo menos um curso de membros alongados e, pelo menos em parte, a impedância do pelo menos um curso de membros alongados.38. Downhole electrical energy collection system, according to claim 1, characterized by the fact that: the metallic structure comprises at least one course of elongated metallic members conducting electrical current; and the collection module comprises an electrical circuit connected between spaced contacts to collect energy from a potential difference between the spaced contacts, wherein a first of the spaced contacts is made with the at least one course of metallic elongated members at a first location. and a second of the spaced contacts is made with the at least one course of metallic elongated members at a second location and the potential difference is caused by cathodic protection currents flowing in the at least one course of elongated members and, at least in part, the impedance of the at least one course of elongated members.
BR112019013173-6A 2016-12-30 MONITORING, DOWNWELL DEVICE OPERATION, COMMUNICATION REPEATER, AND DOWNWELL ENERGY COLLECTION SYSTEMS HAVING METALLIC STRUCTURE CONDUCTING ELECTRICAL ENERGY BR112019013173B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/GB2016/054093 WO2018122543A1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Downhole energy harvesting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112019013173A2 BR112019013173A2 (en) 2019-12-10
BR112019013173B1 true BR112019013173B1 (en) 2024-04-09

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11795786B2 (en) Downhole energy harvesting
US20230019444A1 (en) Downhole energy harvesting
BR112019013190B1 (en) DATA COMMUNICATION SYSTEM AND DEVICE AND DOWNWELL INSTALLATION
US11199075B2 (en) Downhole energy harvesting
US11072999B2 (en) Downhole energy harvesting
BR112019013173B1 (en) MONITORING, DOWNWELL DEVICE OPERATION, COMMUNICATION REPEATER, AND DOWNWELL ENERGY COLLECTION SYSTEMS HAVING METALLIC STRUCTURE CONDUCTING ELECTRICAL ENERGY
OA19348A (en) Downhole Energy Harvesting
EA043424B1 (en) IN-WELL ENERGY COLLECTION