BR112019013224B1 - Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço e método para monitorar um componente de uma ferramenta de fundo de poço - Google Patents
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Abstract
Sistemas e métodos para monitoramento de componentes de fundo de poço incluindo um componente monitorado dopado com um absorvente de nêutrons pré-selecionado, o componente monitorado sendo parte de uma ferramenta de fundo de poço e um sistema de monitoramento de nêutrons posicionado em relação ao componente monitorado. O sistema de monitoramento de nêutrons inclui uma fonte de nêutrons posicionada em um primeiro local em relação ao componente monitorado e um detector de nêutrons posicionado em um segundo local em relação ao componente monitorado, o detector de nêutrons configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons e contar os referidos nêutrons detectados. Uma unidade de controle está em comunicação com o detector de nêutrons e é configurada para determinar um status do componente monitorado a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons.
Description
[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido US 15/404237, depositado em 12 de janeiro de 2017, o qual é incorporado a este por referência em sua totalidade.
[0002] A presente invenção refere-se geralmente a ferramentas de fundo de poço e, mais particularmente, ao monitoramento de componentes de fundo de poço e a métodos e aparelhos para monitorar componentes de fundo de poço.
[0003] Os poços são perfurados nas profundezas da terra para muitas aplicações, como o sequestro de dióxido de carbono, a produção geotérmica e a exploração e produção de hidrocarbonetos. Em todas as aplicações, os poços são perfurados de tal forma que eles passam ou permitem o acesso a um material (por exemplo, um gás ou fluido) contido em uma formação localizada abaixo da superfície da terra. Diferentes tipos de ferramentas e instrumentos podem ser dispostos nos poços para executar várias tarefas e medições.
[0004] As ferramentas e os componentes de fundo de poço estão sujeitos a várias condições ambientais, condições operacionais e outros eventos. Como tal, os componentes de fundo de poço podem estar sujeitos a desgaste, fadiga, danos, etc. Consequentemente, pode ser vantajoso ter sistemas e processos de monitoramento para monitorar a saúde dos componentes de fundo de poço.
[0005] São aqui divulgados sistemas e métodos para monitoramento de componentes de fundo de poço. Os sistemas e métodos incluem um componente monitorado dopado com um absorvente de nêutrons pré-selecionado, o componente monitorado sendo parte de uma ferramenta de fundo de poço. Um sistema de monitoramento de nêutrons é posicionado em relação ao componente monitorado, o sistema de monitoramento de nêutrons tendo uma fonte de nêutrons posicionada em um primeiro local em relação ao componente monitorado e um detector de nêutrons posicionado em um segundo local relativo ao componente monitorado. O detector de nêutrons é configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons e contar os nêutrons detectados. Uma unidade de controle está em comunicação com o detector de nêutrons e é configurada para determinar um status do componente monitorado a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons.
[0006] A matéria, que é considerada como a invenção, é particularmente apontada e distintamente reivindicada nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. As características e vantagens precedentes e outras da invenção são evidentes a partir da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os desenhos anexos, em que elementos semelhantes são numerados da mesma forma, em que:
[0007] A FIG. 1A é um exemplo de sistema de perfuração que pode empregar modalidades da presente divulgação;
[0008] A FIG. 1B representa um sistema para estimulação de formação e produção de hidrocarbonetos que pode incorporar modalidades da presente divulgação;
[0009] A FIG. 2A é uma ilustração esquemática de uma ferramenta de fundo de poço tendo um componente a ser monitorado de acordo com uma modalidade da presente divulgação;
[0010] A FIG. 2B é uma ilustração esquemática do componente monitorado da FIG. 2A tendo um sistema de monitoramento de nêutrons instalado no mesmo;
[0011] A FIG. 3 é um gráfico esquemático que ilustra as contagens de nêutrons entre um componente novo e um usado;
[0012] A FIG. 4 é um gráfico esquemático que ilustra espectros de medições comparando um componente dopado e um componente não dopado de acordo com uma modalidade da presente divulgação; e
[0013] A FIG. 5 é um processo de fluxo para monitorar um componente de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação.
[0014] São divulgados métodos e aparelhos para instalação e suporte de componentes eletrônicos e pacotes em ferramentas de fundo de poço, particularmente dentro de cavidades de caixas que são configuradas para conter os componentes eletrônicos. Várias modalidades aqui são direcionadas para estruturas hidráulicas e sistemas de suporte que permitem fácil instalação, fixação removível e segura dentro do alojamento. As modalidades aqui descritas são dirigidas a sistemas hidráulicos com conjuntos hidráulicos mestre- escravo.
[0015] A FIG. 1A mostra um diagrama esquemático de um sistema de perfuração 10 que inclui uma coluna de perfuração 20, que tem um conjunto de perfuração 90, também referido como uma composição de fundo de poço (BHA), transportada em um furo de poço 26 que penetra uma formação de terra 60. O sistema de perfuração 10 inclui uma torre convencional 11 erigida num piso 12 que suporta uma mesa rotativa 14 que é girada por um motor principal, tal como um motor elétrico (não mostrado), a uma velocidade rotacional desejada. A coluna de perfuração 20 inclui uma tubular de perfuração 22, tal como um tubo de perfuração, que se estende para baixo a partir da mesa rotativa 14 para o poço 26. Uma ferramenta de desintegração 50, tal como uma broca de perfuração fixada à extremidade da BHA 90, desintegra as formações geológicas quando é girada para perfurar o poço 26. A coluna de perfuração 20 é acoplada a um guincho de perfuração 30 através de uma junta kelly 21, giratória 28 e linha 29 através de uma polia 23. Durante as operações de perfuração, os guinchos de perfuração 30 são operados para controlar o peso na broca, o que afeta a taxa de penetração. A operação do guinchos de perfuração 30 é bem conhecida na técnica e, portanto, não é descrita aqui em detalhes.
[0016] Durante as operações de perfuração, um fluido de perfuração adequado 31 (também referido como a “lama”) de uma fonte ou tanque de lama 32 é circulado sob pressão através da coluna de perfuração 20 por uma bomba de lama 34. O fluido de perfuração 31 passa para a coluna de perfuração 20 através de um desidratador 36, linha de fluido 38 e a junta kelly 21. O fluido de perfuração 31 é descarregado no fundo da perfuração 51 através de uma abertura na ferramenta de desintegração 50. O fluido de perfuração 31 circula para cima através do espaço anular 27 entre a coluna de perfuração 20 e a perfuração 26 e regressa ao tanque de lama 32 através de uma linha de retorno 35. Um sensor S1 na linha 38 fornece informação sobre a taxa de fluido. Um sensor de torque de superfície S2 e um sensor S3, associado à coluna de perfuração 20, respectivamente, fornecem informações sobre o torque e a velocidade de rotação da coluna de perfuração. Adicionalmente, um ou mais sensores (não mostrados) associados à linha 29 são usados para fornecer a carga de gancho da coluna de perfuração 20 e sobre outros parâmetros desejados relativos à perfuração do furo do poço 26. O sistema pode ainda incluir um ou mais sensores de fundo de poço 70 localizados na coluna de perfuração 20 e/ou na BHA 90.
[0017] Em algumas aplicações, a ferramenta de desintegração 50 é rodada rodando apenas o tubo de perfuração 22. Contudo, em outras modalidades, um motor de perfuração 55 (motor de lama), disposto no conjunto de perfuração 90 é usado para rodar a ferramenta de desintegração 50 e/ou para sobrepor ou completar a rotação da coluna de perfuração 20. Em qualquer dos casos, a taxa de penetração (ROP) da ferramenta de desintegração 50 no poço de perfuração 26 para uma dada formação e um conjunto de perfuração depende largamente do peso na broca e da velocidade de rotação da broca. Num aspecto da modalidade da FIG. 1A, o motor de lama 55 é acoplado à ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de transmissão (não mostrado) disposto num conjunto de rolamentos 57. O motor de lama 55 roda a ferramenta de desintegração 50 quando o fluido de perfuração 31 passa através do motor de lama 55 sob pressão. O conjunto de rolamentos 57 suporta as forças radiais e axiais da ferramenta de desintegração 50, o desgaste do motor de perfuração e a carga ascendente reativa do peso aplicado na broca. Estabilizadores 58 acoplados ao conjunto de rolamentos 57 e outros locais adequados atuam como centralizadores para a porção mais baixa do conjunto de motor de lama e outros locais adequados.
[0018] Uma unidade de controle de superfície 40 recebe sinais dos sensores de fundo de poço 70 e dispositivos através de um sensor 43 colocado na linha de fluido 38, bem como dos sensores S1, S2, S3, sensores de carga de gancho e quaisquer outros sensores utilizados no sistema e processa esses sinais de acordo com as instruções programadas fornecidas à unidade de controle de superfície 40. A unidade de controle de superfície 40 exibe parâmetros de perfuração desejados e outras informações num visor/monitor 42 para utilização por um operador no local da plataforma para controlar as operações de perfuração. A unidade de controle de superfície 40 contém um computador, memória para armazenar dados, programas de computador, modelos e algoritmos acessíveis a um processador no computador, um gravador, tal como unidade de fita, unidade de memória, etc. para gravar dados e outros periféricos. A unidade de controle de superfície 40 também pode incluir modelos de simulação para utilização pelo computador para processar dados de acordo com instruções programadas. A unidade de controle responde aos comandos do usuário inseridos através de um dispositivo adequado, como um teclado. A unidade de controle 40 está adaptada para ativar os alarmes 44 quando ocorrem certas condições de funcionamento inseguras ou indesejáveis.
[0019] O conjunto de perfuração 90 também contém outros sensores e dispositivos ou ferramentas para proporcionar uma variedade de medições relacionadas com a formação em torno do furo e para perfurar o furo de poço 26 ao longo de um percurso desejado. Tais dispositivos podem incluir um dispositivo para medir a resistividade de formação próxima e/ou na frente da broca, um dispositivo de raios gama para medir a intensidade da formação de raios gama e dispositivos para determinar a inclinação, o azimute e a posição da coluna de perfuração. Uma ferramenta de formação de resistividade 64, feita de acordo com uma modalidade aqui descrita, pode ser acoplada em qualquer local adequado, incluindo acima um subconjunto de arranque mais baixo 62, para estimar ou determinar a resistividade da formação próxima ou em frente da ferramenta de desintegração 50 ou em outras localizações adequadas. Um inclinômetro 74 e um dispositivo de raios gama 76 podem ser adequadamente posicionados para determinar respectivamente a inclinação da BHA e a intensidade do raio gama de formação. Qualquer inclinômetro e dispositivo de raios gama adequados podem ser utilizados. Além disso, um dispositivo de azimute (não mostrado), tal como um magnetômetro ou um dispositivo giroscópico, pode ser utilizado para determinar o azimute da coluna de perfuração. Tais dispositivos são conhecidos na técnica e, portanto, não são descritos em detalhes aqui. Na configuração exemplificativa descrita acima, o motor de lama 55 transfere energia para a ferramenta de desintegração 50 através de um eixo oco que também permite que o fluido de perfuração passe do motor de lama 55 para a ferramenta de desintegração 50. Numa modalidade alternativa da coluna de perfuração 20, o motor de lama 55 pode ser acoplado por baixo do dispositivo de medição de resistividade 64 ou em qualquer outro local adequado.
[0020] Ainda com referência à FIG. 1A, outros dispositivos de perfilagem durante a perfuração (LWD) (geralmente denotados aqui pelo numeral 77), tal como dispositivos para medir porosidade de formação, permeabilidade, densidade, propriedades de rochas, propriedades de fluido, etc. podem ser colocados em locais adequados no conjunto de perfuração 90 para fornecer informações úteis para avaliar as formações de subsuperfície ao longo do poço 26. Tais dispositivos podem incluir, mas não estão limitados a, ferramentas acústicas, ferramentas nucleares, ferramentas de ressonância magnética nuclear e ferramentas de teste e amostragem de formação.
[0021] Os dispositivos acima mencionados transmitem dados para um sistema de telemetria de fundo de poço 72, que por sua vez transmite os dados recebidos para a unidade de controle de superfície 40. O sistema de telemetria de fundo de poço 72 também recebe sinais e dados da unidade de controle de superfície 40 e transmite esses sinais e dados recebidos para os dispositivos apropriados de fundo de poço. Em um aspecto, um sistema de telemetria de pulso de lama pode ser usado para comunicar dados entre os sensores de fundo de poço 70 e os dispositivos e o equipamento de superfície durante as operações de perfuração. Um transdutor 43 colocado na linha de fornecimento de lama 38 detecta os impulsos de lama que respondem aos dados transmitidos pela telemetria de fundo 72. O transdutor 43 gera sinais elétricos em resposta às variações de pressão de lama e transmite tais sinais através de um condutor 45 para a unidade de controle de superfície 40. Em outros aspectos, qualquer outro sistema de telemetria adequado pode ser usado para comunicação de dados bidirecional entre a superfície e o BHA 90, incluindo, mas não limitado a, um sistema de telemetria acústica, um sistema de telemetria eletromagnético, um sistema de telemetria sem fio que pode utilizar repetidores na coluna de perfuração ou no furo de poço e um tubo com fio. O tubo com fio pode ser feito juntando seções de tubos de perfuração, em que cada seção de tubo inclui uma ligação de comunicação de dados que corre ao longo do tubo. A ligação de dados entre as seções de tubo pode ser feita por qualquer método adequado, incluindo mas não limitado a, ligações elétricas ou ópticas rígidas, indução, métodos de acoplamento capacitivos ou ressonantes. No caso de ser utilizada uma tubulação espiralada como o tubo de perfuração 22, a ligação de comunicação de dados pode ser executada ao longo de um lado da tubulação espiralada.
[0022] O sistema de perfuração até aqui descrito refere-se a esses sistemas de perfuração que utilizam um tubo de perfuração para transportar o conjunto de perfuração 90 para o poço 26, em que o peso da broca é controlado a partir da superfície, tipicamente através do controle da operação dos guinchos de perfuração. No entanto, um grande número de sistemas de perfuração atuais, especialmente para perfuração de poços altamente desviados e horizontais, utilizam tubulação espiralada para transportar o conjunto de perfuração no fundo de poço. Em tal aplicação, um propulsor é às vezes implantado na coluna de perfuração para fornecer a força desejada na broca de perfuração. Além disso, quando se utiliza tubulação espiralada, a tubulação não é girada por uma mesa rotativa, mas em vez disso é injetada no furo de poço por um injetor adequado enquanto o motor de fundo de poço, tal como o motor de lama 55, gira a ferramenta de desintegração 50. Para perfuração offshore, uma sonda ou embarcação offshore é usada para apoiar o equipamento de perfuração, incluindo a coluna de perfuração.
[0023] Ainda se referindo à FIG. 1A, uma ferramenta de resistividade 64 pode ser fornecida que inclui, por exemplo, uma pluralidade de antenas incluindo, por exemplo, transmissores 66a ou 66b ou e receptores 68a ou 68b. A resistividade pode ser uma propriedade de formação que é de interesse na tomada de decisões de perfuração. Os versados na técnica apreciarão que outras ferramentas de propriedade de formação podem ser empregadas com ou no lugar da ferramenta de resistividade 64.
[0024] Voltando agora para a FIG. 1B, é mostrada uma ilustração esquemática de uma modalidade de um sistema 100 para produção de hidrocarbonetos e/ou avaliação de uma formação de terra 102 que pode empregar modalidades da presente divulgação. O sistema 100 inclui uma coluna de poço 104 disposta dentro de um poço 106. A coluna 104, numa modalidade, inclui uma pluralidade de segmentos de coluna ou, em outras modalidades, é um conduto contínuo, tal como um tubo enrolado. Como aqui descrito, “coluna” se refere a qualquer estrutura ou transportador adequado para baixar uma ferramenta ou outro componente através de um poço ou conectar uma broca de perfuração à superfície, e não está limitada à estrutura e à configuração aqui descritas. O termo “transportador” como usado neste documento significa qualquer dispositivo, componente do dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro que possa ser utilizado para transmitir, alojar, suportar ou, de outra forma, facilitar a utilização de outro dispositivo, componente do dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro. Transportadores não limitativos de exemplo incluem, mas não estão limitados a, tubos de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas de cabo liso, drop shots, subs de fundo de poço, composições de fundo e colunas de perfuração.
[0025] Numa modalidade, o sistema 100 é configurado como um sistema de estimulação hidráulica. Tal como aqui descrito, a “estimulação” pode incluir qualquer injeção de um fluido numa formação. Um fluido pode ser qualquer substância escoável, tal como um líquido ou um gás, ou um sólido escoável, tal como areia. Em tal modalidade, a coluna 104 inclui um conjunto de fundo de poço 108 que inclui uma ou mais ferramentas ou componentes para facilitar a estimulação da formação 102. Por exemplo, a coluna 104 inclui um conjunto de fluido 110, tal como uma fratura ou dispositivo de luva “frac” ou um sistema de bombeamento submersível eléctrico, e um conjunto de perfuração 112. Exemplos do conjunto de perfuração 112 incluem cargas moldadas, maçaricos, projéteis e outros dispositivos para perfurar uma parede de poço e/ou revestimento. A coluna 104 pode também incluir componentes adicionais, tais como um ou mais subs de isolamento ou de packer 114.
[0026] Uma ou mais da composição de fundo 108, o conjunto de fratura 110, o conjunto de perfuração 112 e/ou os subs de packer 114 podem incluir eletrônicos ou processadores adequados configurados para comunicar com uma unidade de processamento de superfície e/ou controlar a respectiva ferramenta ou composição. Pode ser proporcionado um sistema de superfície 116 para extrair material (por exemplo, fluidos) da formação 102 ou para injetar fluidos através da coluna 104 na formação 102 com a finalidade de fraturar.
[0027] Como mostrado, o sistema de superfície 116 inclui um dispositivo de bombeamento 118 em comunicação de fluido com um tanque 120. Em algumas modalidades, o dispositivo de bombeamento 118 pode ser utilizado para extrair fluido, tal como hidrocarbonetos, a partir da formação 102, e armazenar o fluido extraído no tanque 120. Em outras modalidades, o dispositivo de bombeamento 118 pode ser configurado para injetar fluido do tanque 120 na coluna 104 para introduzir fluido na formação 102, por exemplo, para estimular e/ou fraturar a formação 102.
[0028] Um ou mais sensores de taxa de fluxo e/ou de pressão 122,como mostrado, estão dispostos em comunicação de fluido com o dispositivo de bombeamento 118 e a coluna 104 para medição das características do fluido. Os sensores 122 podem ser posicionados em qualquer local adequado, tal como próximo de (por exemplo, na saída de descarga) ou dentro do dispositivo de bombeamento 118, em ou perto de uma cabeça de poço, ou em qualquer outro local ao longo da coluna 104 e/ou dentro do poço 106.
[0029] Uma unidade de processamento e/ou controle 124 é colocada em comunicação operacional com os sensores 122, o dispositivo de bombeamento 118 e/ou componentes do conjunto de fundo de poço 108. A unidade de processamento e/ou controle 124 está configurada para, por exemplo, receber, armazenar e/ou transmitir dados gerados a partir dos sensores 122 e/ou da bomba 118, e inclui componentes de processamento configurados para analisar dados da bomba 118 e sensores 122, fornecer alertas para a bomba 118 ou outra unidade de controle e/ou controlar parâmetros operacionais, e/ou comunicar com e/ou controlar componentes do conjunto de fundo de poço 108. A unidade de processamento e/ou controle 124 inclui qualquer número de componentes adequados, tal como processadores, memória, dispositivos de comunicação e fontes de energia.
[0030] Nas configurações das FIGS. 1A-1B, os componentes do fundo de poço podem incluir módulos eletrônicos ou dispositivos eletrônicos usados para várias funções, incluindo, mas não limitado a funções de controle, funções de monitoramento, funções de comunicação, etc. Os componentes eletrônicos podem ser montados dentro de uma cavidade do sistema de fundo de poço. Por exemplo, diferentes seções de tubulações, tubos, composições de fundo e/ou outras estruturas de fundo (por exemplo, alojamentos, revestimentos, estruturas de suporte, estruturas, seções de sonda, etc. ), a seguir denominadas coletivamente como “alojamento”. A montagem pode ser necessária para proteger os componentes eletrônicos dentro do alojamento. No entanto, durante operações de fundo de poço, os componentes eletrônicos e outras ferramentas e sistemas de fundo de poço podem estar sujeitos a vibrações ou outras situações operacionais e, portanto, os componentes podem sofrer desgaste, fadiga, etc. Pode ser desejável monitorar tais componentes, particularmente componentes críticos incluindo mas não limitado a, sistemas e componentes ESP, como um impulsor de bomba centrífuga ou paleta difusora, um eixo, uma haste de pistão, um rolamento, um estator, um rotor ou uma pá de motor de uma bomba elétrica submersa, um dispositivo de alteração de fluxo ou elemento de vedação de uma válvula de controle de fluxo ou medidor de fluxo de pressão diferencial, ou um elemento de vedação de um packer, hastes de bombas, válvulas, packers, revestimentos e instrumentos gerais de perfilagem de poços, como ferramentas de medição durante a perfuração, ferramentas de perfilagem durante a perfuração e/ou ferramentas de cabo fixo.
[0031] Embora descritos acima com relação a serviços de perfuração e/ou completação, os versados na técnica apreciarão que as modalidades aqui fornecidas são aplicáveis a todas as operações de fundo de poço, incluindo, mas não limitadas a operações de perfuração, completação e produção. Além disso, embora vários exemplos limitados possam ser aqui fornecidos, os versados na técnica apreciarão que os ensinamentos aqui fornecidos são aplicáveis a uma ampla variedade de aplicações e os exemplos são meramente fornecidos para fins ilustrativos e explicativos.
[0032] Consequentemente, as modalidades aqui proporcionadas são dirigidas a sistemas e processos relacionados com o monitoramento no poço ou no fundo de poço de componentes de sistemas e aparelhos de fundo de poço. Especificamente, as modalidades aqui fornecidas são dirigidas ao monitoramento de componentes de fundo de poço utilizando uma ferramenta de nêutrons pulsados com os componentes de fundo doe poço monitorados sendo dopados com um absorvente de neutrões pré-selecionado. Em várias modalidades, tais absorventes de nêutrons pré-selecionados podem incluir, mas não estão limitados a Boro, Gadolínio, etc. Além disso, quando a dopagem não é possível, um revestimento dopado do absorvente de nêutron pré-selecionado pode ser aplicado nas superfícies do componente monitorado. Tal como aqui utilizado, “componente monitorado” refere-se a um componente que é monitorado por uma ferramenta de nêutrons pulsados como descrito abaixo. O componente monitorado pode ser qualquer parte do fundo de poço, peça, componente, ferramenta, sub de ferramenta, dispositivo, etc. que seja desejado para ser monitorado por várias razões. Por exemplo, esse monitoramento pode ser usado para monitorar a vida útil do componente e/ou desgaste do componente monitorado. O desgaste e a falha dos componentes no fundo de poço podem ocorrer devido a muitos fatores, incluindo, entre outros, temperaturas, vibrações, desgaste/uso operacional e/ou corrosão. O monitoramento, como aqui fornecido, pode ser empregado para componentes de longo prazo ou de longa vida útil que podem ser descartados no fundo de poço e operacionais por anos e, portanto, sujeitos a uma variedade de eventos de impacto no desempenho.
[0033] Os componentes monitorados, por exemplo, componentes críticos, podem ter seção transversal de captura de nêutrons significativa e, portanto, podem ser usados como um indicador da integridade do dispositivo de fundo de poço. Ou seja, monitorando um ou mais componentes de um dispositivo, a integridade de todo o dispositivo pode ser monitorada. Tal monitoramento, de acordo com modalidades da presente divulgação, é obtido através da capacidade dos componentes para a absorção de nêutrons. Para detectar a corrosão e a alteração de massa do componente monitorado, vários tipos de sensores podem ser fornecidos no fundo de poço, incluindo, mas não limitados a sensores de nêutrons permanentes, ferramentas de nêutrons de fonte química equipados com um detector de nêutrons e ferramentas de nêutrons pulsados com gerador de nêutrons pulsados e detector de gama de nêutrons. No exemplo, do Boro, a seção transversal de absorção de nêutrons do Boro é milhares de outros elementos. A absorção de nêutrons, em algumas configurações, pode ser monitorada por um sensor de nêutrons de diamante, que é muito robusto e pequeno e pode ser colocado em um aspecto específico do componente monitorado. Se o componente monitorado estiver em boas condições, o sensor de nêutrons de diamante obterá baixas taxas de contagem de nêutrons. Quando o componente monitorado começa a perder massa, o sensor de nêutrons de diamante obterá taxas mais altas de contagem de nêutrons.
[0034] A dopagem do componente monitorado pode ser fornecida durante a fabricação do componente monitorado e/ou subpartes do mesmo. Por exemplo, um absorvente de nêutron pré-selecionado pode ser incorporado nos materiais usados para fabricar o componente monitorado. Tal absorvente de nêutrons pré-selecionado pode ser fornecido ao material em quantidade conhecida, peso por volume ou outra medida conhecida. Essa medição conhecida do absorvente de nêutrons pré-selecionado pode permitir características específicas de calibração e monitoramento do componente monitorado. Por exemplo, dada uma medição conhecida específica, através de teste e calibração, uma curva ou limiar de monitoramento particular pode ser estabelecido de tal modo que quando um nível particular de absorção é detectado, a vida e/ou o desgaste do componente monitorado pode ser medido. Como notado, se a dopagem não for possível, um revestimento dopado pode ser aplicado a uma ou mais superfícies do componente monitorado para permitir que as partes revestidas do componente monitorado forneçam absorção de nêutrons e, assim, permitam o monitoramento como fornecido aqui.
[0035] De acordo com modalidades da presente divulgação, uma fonte de nêutrons é posicionada em uma primeira posição em relação ao componente monitorado e um detector de nêutrons é posicionado em uma segunda posição em relação ao componente monitorado. Por exemplo, a fonte de nêutrons e o detector de nêutrons podem ser posicionados em lados diametralmente opostos do componente monitorado de forma que os nêutrons originários da fonte de nêutrons passem pelo componente monitorado a ser detectado pelo detector de nêutrons.
[0036] Por exemplo, voltando para as FIGS. 2A-2B, ilustrações esquemáticas de uma ferramenta de fundo de poço 200 tendo um componente monitorado 202 instalado no mesmo são mostradas. Como mostrado, o componente monitorado 202 faz parte da ferramenta de fundo de poço 200. O componente monitorado 202, conforme ilustrado, é uma bomba submersível elétrica com componentes internos 204. Os componentes internos 204 podem ser dopados e/ou revestidos com um absorvente de nêutrons pré-selecionado (por exemplo, Boro, Gadolínio, Amerício-Berílio, etc. ). Os componentes internos 204 estão alojados dentro de um alojamento 206 do componente monitorado 202, o qual pode fazer parte de um alojamento da ferramenta de fundo de poço 200 ou de um alojamento separado do mesmo.
[0037] Para permitir o monitoramento do componente monitorado 202 (por exemplo, componentes internos 204 ou qualquer outra parte do componente monitorado 202), é proporcionado um sistema de monitoração de nêutrons 208 em relação ao componente monitorado 202. Como mostrado, o sistema de monitoramento de nêutrons inclui uma fonte de nêutrons 210 montada no alojamento 206 do componente monitorado 202. Posicionado longe da fonte de nêutrons 210 e em relação aos componentes internos dopados 204 está um detector de nêutrons 212. O detector de nêutrons 212 pode ser operativamente conectado a e/ou de outra forma em comunicação com um controlador ou unidade de controle 214. A unidade de controle 214 inclui um processador e/ou memória e pode ser configurada para receber informações de contagem de nêutrons do detector de nêutrons 212. A unidade de controle 214 pode calcular e/ou determinar a vida e/ou o desgaste de um componente com base na informação de contagem de nêutrons. Em algumas modalidades, a unidade de controle 214 pode fazer parte de componentes eletrônicos de fundo de poço e/ou outros dispositivos localizados no fundo do poço (incluindo integralmente montados com o detector de nêutrons 212). Em tais modalidades, a unidade de controle 214 pode ser operativamente ligada ou, de outro modo, em comunicação com uma unidade de controle de superfície (por exemplo, unidade de controle de superfície 40 mostrada na FIG. 1A). Em outras modalidades, a informação da contagem de nêutrons pode ser comunicada diretamente à superfície, e em tais modalidades, a unidade de controle 214 pode estar localizada na superfície (por exemplo, a unidade de controle 214 pode ser a unidade de controle de superfície 40 mostrada na FIG. 1A ou parte da mesma).
[0038] A fonte de nêutrons 210 pode ser uma fonte de neutrons focalizada, tal como configurada com blindagem ou outras propriedades para dirigir os nêutrons gerados a partir daí para o detector de nêutrons 212, ou a fonte de nêutrons 210 pode emitir nêutrons em todas as direções. Como mostrado, o detector de nêutrons 212 está posicionado de tal modo que o componente monitorado 202 (e os componentes internos dopados 204) está localizado entre o detector de nêutrons 212 e a fonte de nêutrons 210.
[0039] Para permitir o monitoramento do componente monitorado 202, o detector de nêutrons 212 detecta uma quantidade ou nêutrons que atingem o detector de nêutrons 212 da fonte de nêutrons 210. Porque o componente monitorado 204 inclui um absorvente de nêutrons pré-selecionado, pelo menos uma porção dos nêutrons gerados pela fonte de nêutron 210 será absorvida pelo absorvente de nêutron pré- selecionado e, portanto, nem todos os nêutrons gerados pela fonte de nêutrons 210 e se deslocando em direção ao o detector de nêutrons 212 irá atingir o detector de nêutrons 212. Ao medir a quantidade de nêutrons detectados pelo detector de nêutrons 212, uma estimativa com relação ao status e/ou a vida do componente monitorado 202 pode ser feita.
[0040] Embora mostrado na FIG. 2B com a fonte de nêutrons 210 e o detector de nêutrons 212 montado no alojamento 206 do componente monitorado 202, são possíveis várias outras configurações do sistema de monitoramento de nêutrons sem sair do âmbito da presente divulgação. Por exemplo, uma ou ambas da fonte e do detector podem ser montadas numa superfície interior do alojamento do componente monitorado. Em outros arranjos, uma ou ambas as fontes e o detector podem ser montados em um alojamento externo (por exemplo, um alojamento da ferramenta de fundo de poço 200). Além disso, embora mostrado com a fonte e o detector posicionados radialmente em relação a um eixo da ferramenta de fundo do poço, outro arranjo pode ser utilizado. Por exemplo, a fonte e o detector podem ser posicionados em extremidades axiais opostas de um componente monitorado.
[0041] Como observado acima, o sistema de monitoramento de nêutrons pode incluir uma fonte de nêutrons químicos que é fornecida para permitir o monitoramento do componente monitorado. A fonte de nêutrons químicos é instalada dentro de uma parte de uma ferramenta de fundo de poço suficientemente próxima do componente monitorado para permitir a detecção e o monitoramento dos mesmos (por exemplo, como mostrado na FIG. 2B). Num exemplo não limitativo, a fonte de nêutrons químicos pode ser Amerício-Berílio (Am-Be), embora outras fontes de nêutrons químicos possam ser usadas sem sair do escopo da presente divulgação. A fonte de nêutrons químicos emite nêutrons que podem ser absorvidos pelo dispositivo monitorado devido à dopagem e/ou ao revestimento do absorvente de nêutron pré-selecionado aplicado ao dispositivo monitorado. Um detector de nêutrons é usado para monitorar as contagens de nêutrons. Se o componente monitorado estiver em boas condições, o detector de nêutrons detectará e/ou registrará baixas contagens de nêutrons que podem ser pré- identificadas ou pré-determinadas com base em modelagem, cálculos e/ou testes. No entanto, quando o componente monitorado perde massa, como devido ao desgaste da vida e/ou dano, o detector de nêutrons começará a registrar contagens mais altas de nêutrons. Ao analisar a diferença entre as taxas de contagem, um entendimento sobre a perda de massa do componente monitorado pode ser alcançado.
[0042] Por exemplo, como mostrado na FIG. 3, a curva 300 representa uma contagem de nêutrons registrada quando o componente monitorado dopado está em boas condições (por exemplo, novo). Na FIG. 3, o eixo vertical representa as contagens (unidades arbitrárias) gravadas por um detector e o eixo horizontal representa a informação do tempo. O sinal de decaimento do tempo representa as contagens de decaimento detectadas para cada pulso de nêutrons quando uma fonte de nêutrons pulsada é implementada. Como mostrado, como o componente monitorado é usado e perde massa, a contagem de nêutrons diminuirá, ilustrada como a curva 302 representando a contagem de nêutrons quando o componente monitorado dopado encontrar uma perda de massa. A perda de massa resulta na perda do absorvente de nêutrons pré-selecionado que está presente entre a fonte e o detector, e assim uma maior contagem de nêutrons não será absorvida pelo absorvente de nêutrons pré- selecionado, mas atingirá o detector e será contada.
[0043] Outro sistema de monitoramento de nêutrons pode incluir um instrumento de nêutrons pulsados com um gerador de nêutrons pulsados e o detector pode ser um detector gama de nêutrons. Em um exemplo não limitativo de tal configuração, a ferramenta de nêutrons pulsados pode ser configurada para emitir nêutrons de alta energia (por exemplo, 14,2 MeV) que interagem com o elemento de dopagem (por exemplo, material dopado e/ou revestimento) e um pico de energia característico será gerado. Este pico de energia pode ser induzido por inelástico de gama de nêutrons ou por interação de captura. Usando a simulação de partículas estocásticas Monte Carlo, os espectros de energia podem ser obtidos em vários casos para permitir o monitoramento. Por exemplo, o caso (1) pode ser medições e/ou simulação de nenhum elemento de dopagem presente no componente monitorado e o caso (2) pode ser um componente monitorado com um elemento de dopagem aplicado a ele (por exemplo, dopado com material de componente e/ou ou revestido) e em nova condição. Interpolando os espectros medidos do caso (1) e caso (2), é possível identificar a perda de massa do componente monitorado analisando a posição de um pico de energia medido.
[0044] Tal como aqui utilizado, um detector gama de neutrões abrange vários tipos de detectores, como será apreciado pelos versados na técnica. Por exemplo, o termo detector gama de nêutrons pode ser um detector de nêutrons, um detector gama ou um detector gama para raios gama induzidos por nêutrons. Consequentemente, o termo “detector gama de nêutrons” não se limita a um único tipo de detector, mas abrange uma variedade de dispositivos de detecção e/ou mecanismos. Além disso, uma variedade de tipos de estruturas e componentes de detector pode ser empregada sem se afastar do âmbito da presente divulgação. Por exemplo, em algumas modalidades, para detecção de raios gama, um detector pode ser um cristal de cintilação e um detector de tubo fotomultiplicador. Em outras modalidades, por exemplo, para detecção de nêutrons, sem limitação, detectores de diamante, detectores de gás de hélio-3 ou cristal de cintilação contendo detectores de tubo de lítio e fotomultiplicador podem ser empregados.
[0045] Como mostrado na FIG. 4 a curva 400 representa espectros modelados sem absorvente de neutrões (por exemplo, caso (1)) e a curva 402 representa espectros modelados com absorvente de nêutrons presumindo que o componente monitorado dopado esteja em perfeita forma (por exemplo, caso (2)). Na FIG. 4, o eixo vertical é a taxa de contagem (unidade arbitrária) e o eixo horizontal é energia em MeV. Interpolando os espectros medidos do componente monitorado dopado entre estas duas curvas 400, 402, a perda real de massa do componente monitorado pode ser identificada.
[0046] Outro sistema de monitoramento de nêutrons pode incluir um sensor de nêutrons permanente. Por exemplo, um detector de diamante pode ser instalado ou muito próximo do componente monitorado ou de uma parte dele para monitorar uma mudança nas contagens de nêutrons consistentemente com base nos princípios similares explicados acima. Esta aplicação também pode ser combinada com fontes de nêutrons químicos e/ou geradores de nêutrons pulsados.
[0047] Voltando agora para a FIG. 5, é mostrado um processo de fluxo 500 para monitorar um componente monitorado (por exemplo, componente crítico) utilizando um sistema de monitoramento de nêutrons de acordo com a presente divulgação. O processo de fluxo 500 pode ser usado para monitorar a vida e/ou o desgaste de vários componentes e/ou partes de ferramentas de fundo de poço, com o monitoramento realizado no fundo do poço. O processo de fluxo 500 pode ser usado com o sistema de monitoramento de nêutrons acima descrito e/ou variações dos mesmos. O processo de fluxo emprega uma fonte de nêutrons, um componente monitorado dopado (material dopado e/ou revestido), um detector de nêutrons e uma unidade de controle.
[0048] No bloco 502, um componente a ser monitorado é dopado com um absorvente de nêutrons pré-selecionado. O absorvente de nêutrons pré-selecionado pode ser um elemento ou composto que absorve nêutrons. A dopagem pode ser obtida através da mistura do absorvente de nêutron pré-selecionado no material usado para fabricar o componente a ser monitorado (por exemplo, integralmente dopado) ou a dopagem pode ser obtida por meio de um revestimento dopado aplicado às superfícies do componente a ser monitorado.
[0049] No bloco 504, um sistema de monitoramento de nêutrons é posicionado em relação ao componente monitorado. Tal posicionamento pode incluir a localização de uma fonte de nêutrons em um primeiro local em relação ao componente monitorado e a localização de um detector de nêutrons em um segundo local em relação ao componente monitorado. Em algumas configurações, a primeira e a segunda localização podem estar em lados opostos do componente monitorado, de modo que os nêutrons gerados da fonte de nêutrons se desloquem através do componente monitorado para alcançar o detector de nêutrons. O sistema de monitoramento de nêutrons, em algumas modalidades, pode incluir uma unidade de controle que é instalada em relação ao componente monitorado para permitir a comunicação entre pelo menos o detector de nêutrons e a unidade de controle.
[0050] No bloco 506, o componente monitorado e o sistema de monitoramento de nêutrons são dispostos no fundo do poço. Esse fundo de poço de descarte pode incluir disposição durante uma operação de perfuração, instalação por cabo liso, coluna de perfuração ou outros tipos de aparelhos de execução, ou por outros meios e/ou mecanismos.
[0051] No bloco 508, o sistema de monitoramento de nêutrons é usado para monitorar as contagens de nêutrons. A contagem de nêutrons representa o número de nêutrons detectados no detector de nêutrons do sistema de monitoramento de nêutrons. Os nêutrons são gerados na fonte de nêutrons do sistema de monitoramento de nêutrons e, à medida que os nêutrons passam pelo componente monitorado, o detector de nêutrons detecta a presença e conta os nêutrons. Como o componente monitorado inclui a dopagem do absorvente de nêutrons pré-selecionado, quando instalado pela primeira vez, um número máximo de nêutrons será absorvido e impedido de atingir o detector de nêutrons. No entanto, como o componente monitorado é operado e está sujeito às condições do poço e do ambiente, o componente monitorado pode perder massa e degradar. Tal degradação e perda de massa incluirão uma perda da dopagem do absorvente de nêutrons pré- selecionado, e assim o número de nêutrons contados aumentará no detector de nêutrons.
[0052] No bloco 510, as contagens de nêutrons são transmitidas para uma unidade de controle para determinar o estado do componente monitorado. A unidade de controle pode ser integral com o detector de nêutrons, e a comunicação pode ser através de um barramento da unidade combinada. Contudo, em outras configurações, a unidade de controle pode estar localizada afastada do detector de nêutrons (no fundo de poço ou na superfície) e em tais configurações a informação da contagem de nêutrons pode ser transmitida por fio ou sem fios do detector de nêutrons para a unidade de controle. A determinação em relação ao status do componente monitorado pode ser uma comparação entre a contagem de nêutrons detectada no detector de nêutrons e um valor limiar predeterminado, curva, assinatura digital, espectros, etc. Os limiares pré-determinados podem ser determinados através de modelagem, teste, etc.
[0053] Ao executar o processo de fluxo 500, a integridade de um componente monitorado pode ser monitorada durante a vida útil do componente enquanto ele está disposto no fundo de poço e em operação. Assim, o componente monitorado pode ser rastreado para garantir a operação adequada do componente. Além disso, a detecção de falhas e/ou quebras do componente monitorado pode ser alcançada, permitindo assim o desligamento adequado de uma operação de fundo de poço e/ou a substituição do componente monitorado, se necessário.
[0054] De um modo vantajoso, as modalidades da presente divulgação permitem a operação de fundo de componentes críticos utilizando monitoramento de nêutrons. Ao monitorar as contagens de nêutrons, a vida e o status de um componente podem ser monitorados. Esse monitoramento de fundo de poço permite monitoramento de integridade eficiente e preciso dos componentes monitorados.
[0055] Modalidade 1: Um sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço é fornecido. O sistema inclui um componente monitorado dopado com um absorvente de nêutron pré- selecionado, sendo o componente monitorado parte de uma ferramenta de fundo de poço; um sistema de monitoramento de nêutrons posicionado em relação ao componente monitorado, o sistema de monitoramento de nêutrons compreendendo: uma fonte de nêutrons posicionada numa primeira localização em relação ao componente monitorado; um detector de nêutrons posicionado em um segundo local em relação ao componente monitorado, o detector de nêutrons configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons e contar os referidos nêutrons detectados; e uma unidade de controle em comunicação com o detector de nêutrons e configurado para determinar um status do componente monitorado a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons. .
[0056] Modalidade 2: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a unidade de controle e o detector de nêutrons formam uma unidade integral.
[0057] Modalidade 3: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a unidade de controle está localizada na superfície.
[0058] Modalidade 4: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a dopagem compreende pelo menos um de (i) um revestimento aplicado a uma superfície do componente monitorado ou (ii) o absorvente de nêutron pré-selecionado é fabricado dentro de um material do componente monitorado.
[0059] Modalidade 5: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o absorvente de nêutrons pré-selecionado é pelo menos um de Boro, Gadolínio e Amerício-Berílio.
[0060] Modalidade 6: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o sistema de monitoramento de nêutrons inclui uma fonte química de nêutrons.
[0061] Modalidade 7: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o sistema de monitoramento de nêutrons inclui um gerador de nêutrons pulsados e um detector gama de nêutrons.
[0062] Modalidade 8: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o componente monitorado é pelo menos um de um impulsor de bomba centrífuga ou uma paleta difusora, um veio, uma haste de pistão, um rolamento, um estator, um rotor ou uma pá de motor de uma bomba elétrica submersível, um dispositivo de alteração de fluxo ou elemento de vedação de uma válvula de controle de fluxo ou medidor de fluxo de pressão diferencial, ou um elemento de vedação de um packer
[0063] Modalidade 9: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a unidade de controle compara uma contagem de nêutrons contra pelo menos um de um limiar predeterminado, um espectro conhecido e uma curva conhecida.
[0064] Modalidade 10: O sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a primeira localização e a segunda localização estão em lados opostos do componente monitorado de modo que os nêutrons da fonte de nêutrons passem através do componente monitorado para serem detectados no detector de nêutrons.
[0065] Modalidade 11: Um método para monitorar um componente de uma ferramenta de fundo de poço é fornecido. O método inclui dopagem de um componente a ser monitorado dopado com um absorvente de nêutron pré-selecionado, sendo o componente monitorado parte de uma ferramenta de fundo de poço; posicionar um sistema de monitoramento de nêutrons em relação ao componente monitorado, o sistema de monitoramento de nêutrons compreendendo: uma fonte de nêutrons posicionada numa primeira localização em relação ao componente monitorado; um detector de nêutrons posicionado em um segundo local em relação ao componente monitorado, o detector de nêutrons configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons e contar os referidos nêutrons detectados; receber uma contagem de nêutrons em uma unidade de controle que está em comunicação com o detector de nêutrons; e determinar um estado do componente monitorado a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons.
[0066] Modalidade 12: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a unidade de controle e o detector de nêutrons formam uma unidade integral.
[0067] Modalidade 13: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a unidade de controle está localizada na superfície.
[0068] Modalidade 14: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a dopagem compreende pelo menos um de (i) revestimento de uma superfície do componente monitorado com um revestimento tendo o absorvente de nêutron pré-selecionado ou (ii) fabricar o absorvente de nêutrons pré-selecionado dentro de um material do componente monitorado.
[0069] Modalidade 15: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o absorvente de nêutrons pré-selecionado é pelo menos um de Boro, Gadolínio e Amerício-Berílio.
[0070] Modalidade 16: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o sistema de monitoramento de nêutrons inclui uma fonte química de nêutrons.
[0071] Modalidade 17: O método de fundo de poço de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o sistema de monitoramento de nêutrons inclui um gerador de nêutrons pulsados e um detector gama de nêutrons.
[0072] Modalidade 18: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que o componente monitorado é pelo menos um de um impulsor de bomba centrífuga ou uma paleta difusora, um veio, uma haste de pistão, um rolamento, um estator, um rotor ou uma pá de motor de uma bomba elétrica submersível, um dispositivo de alteração de fluxo ou elemento de vedação de uma válvula de controle de fluxo ou medidor de fluxo de pressão diferencial, ou um elemento de vedação de um packer
[0073] Modalidade 19: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, compreendendo ainda a comparar uma contagem de nêutrons contra pelo menos um de um limiar predeterminado, um espectro conhecido e uma curva conhecida.
[0074] Modalidade 20: O método de qualquer das modalidades aqui descritas, em que a primeira localização e a segunda localização estão em lados opostos do componente monitorado de modo que os nêutrons da fonte de nêutrons passem através do componente monitorado para serem detectados no detector de nêutrons.
[0075] Em apoio aos ensinamentos apresentados neste documento, podem ser utilizados vários componentes de análise, incluindo um sistema digital e/ou um sistema analógico. Por exemplo, controladores, sistemas de processamento computadores e/ou sistemas de geo-orientação, conforme fornecidos aqui e/ou utilizados com modalidades descritas aqui podem incluir sistemas digitais e/ou analógicos. Os sistemas podem ter componentes como processadores, mídia de armazenamento, memória, entradas, saídas, links de comunicação (por exemplo, com fio, sem fio, óptico ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinais (por exemplo, digitais ou analógicos) e outros tais componentes (por exemplo, tais como resistências, condensadores, indutores e outros) para proporcionar operação e análises do aparelho e métodos aqui divulgados de qualquer uma das várias maneiras bem apreciadas na técnica. Considera-se que esses ensinamentos podem ser, mas não necessariamente, implementados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis de computador armazenadas em um meio não transitório legível por computador, incluindo memória (por exemplo, ROMs, RAMs), ótica (por exemplo, CD- ROMs) ou magnéticos (por exemplo, discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que, quando executado, faz com que um computador implemente os métodos e/ou processos descritos neste documento. Essas instruções podem prever o funcionamento do equipamento, controle, coleta e análise de dados e outras funções consideradas relevantes por um projetista de sistemas, proprietário, usuário ou outra pessoal, além das funções descritas nesta divulgação. Os dados processados, como o resultado de um método implementado, podem ser transmitidos como um sinal através de uma interface de saída do processador para um dispositivo de recepção de sinal. O dispositivo de recepção de sinal pode ser um monitor de exibição ou uma impressora para apresentar o resultado a um usuário. Alternativamente ou adicionalmente, o dispositivo receptor de sinal pode ser memória ou meio de armazenamento. Será apreciado que armazenar o resultado na memória ou no meio de armazenamento pode transformar a memória ou o meio de armazenamento num novo estado (isto é, contendo o resultado) de um estado anterior (isto é, não contendo o resultado). Além disso, em algumas modalidades, um sinal de alerta pode ser transmitido do processador para uma interface de usuário se o resultado exceder um valor limite.
[0076] Além disso, vários outros componentes podem ser incluídos e solicitados para fornecer aspectos dos ensinamentos aqui contidos. Por exemplo, um sensor, transmissor, receptor, transceptor, antena, controlador, unidade óptica, unidade elétrica e/ou unidade eletromecânica podem ser incluídos em apoio aos vários aspectos aqui discutidos ou em apoio de outras funções além desta divulgação.
[0077] O uso dos termos “um” e “um” e “o” e os referentes similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das seguintes reivindicações) devem ser interpretados para cobrir tanto o singular quanto o plural, a menos que de outro modo indicado aqui ou claramente contradito pelo contexto. Além disso, deve-se notar ainda que os termos “primeiro”, “segundo” e semelhantes não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, mas são usados para distinguir um elemento do outro. O modificador “cerca de” usado em conexão com uma quantidade inclui o valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui o grau de erro associado à medição da quantidade particular).
[0078] O(s) diagrama(s) de contrafluxo descrito(s) aqui é apenas um exemplo. Pode haver muitas variações para este diagrama ou para as etapas (ou operações) aí descritas sem se afastar do âmbito da presente divulgação. Por exemplo, as etapas podem ser executadas em uma ordem diferente ou etapas podem ser adicionadas, excluídas ou modificadas. Todas essas variações são consideradas parte da presente divulgação.
[0079] Será reconhecido que os vários componentes ou tecnologias podem fornecer certas funcionalidades ou funcionalidades necessárias ou benéficas. Por conseguinte, estas funções e características que podem ser necessárias em apoio das reivindicações anexas e suas variações, são reconhecidas como sendo inerentemente incluídas como uma parte dos ensinamentos aqui e uma parte da presente divulgação.
[0080] Os ensinamentos da presente divulgação podem ser utilizados numa variedade de operações de poço. Estas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um poço e/ou equipamento no furo do poço, como tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem ser na forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não estão limitados a, fluidos de fraturamento, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificante, desemulsificantes, indicadores, melhoradores de fluxo, etc. mas não estão limitados a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de indicador, limpeza, acidificação, injeção de vapor, inundação de água, cimentação, etc.
[0081] Embora as modalidades aqui descritas tenham sido descritas com referência a várias modalidades, será entendido que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por seus elementos sem se afastar do escopo da presente divulgação. Adicionalmente, muitas modificações serão apreciadas para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da presente divulgação sem se afastar do seu âmbito. Por conseguinte, pretende-se que a divulgação não seja limitada às modalidades particulares divulgadas como o melhor modo contemplado para transportar as características descritas, mas que a presente divulgação incluirá todas as modalidades abrangidas pelo âmbito das reivindicações anexas.
[0082] Consequentemente, as modalidades da presente divulgação não são para serem vistas como limitadas pela descrição anterior, mas são limitadas apenas pelo escopo das reivindicações anexas.
Claims (10)
1. Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: um componente monitorado (202) dopado com um absorvente de nêutrons pré-selecionado, o componente monitorado (202) sendo parte de uma ferramenta de fundo de poço (200); um sistema de monitoramento de nêutrons (208) posicionado em relação ao componente monitorado (202), o sistema de monitoramento de nêutrons (208) compreendendo: uma fonte de nêutrons (210) posicionada numa primeira localização em relação ao componente monitorado (202); um detector de nêutrons (212) posicionado em um segundo local em relação ao componente monitorado (202), o detector de nêutrons (212) configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons (210) e contar os referidos nêutrons detectados; uma unidade de controle (214) em comunicação com o detector de nêutrons (212) e configurada para determinar um status do componente monitorado (202) a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons (212); em que o componente monitorado (202) é pelo menos um de um impulsor de bomba centrífuga ou uma paleta difusora, um veio, uma haste de pistão, um rolamento, um estator, um rotor ou uma pá de motor de uma bomba elétrica submersível, um dispositivo de alteração de fluxo ou elemento de vedação de uma válvula de controle de fluxo ou medidor de fluxo de pressão diferencial, ou um elemento de vedação de um packer; e em que a primeira localização e a segunda localização estão em lados opostos do componente monitorado (202) de modo que os nêutrons da fonte de nêutrons (210) passem através do componente monitorado (202) para serem detectados no detector de nêutrons (212).
2. Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (214) é uma de (i) numa unidade integral com o detector de nêutrons (212) ou (ii) localizada na superfície (40).
3. Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço, de acordo com a qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dopagem compreende pelo menos um de (i) um revestimento aplicado a uma superfície (40) do componente monitorado (202), (ii) o absorvente de nêutron pré- selecionado é fabricado dentro de um material do componente monitorado (202), (iii) Boro, (iv) Gadolínio e (v) Amerício-Berílio.
4. Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço, de acordo com a qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de monitoramento de nêutrons (208) inclui uma fonte de nêutrons química ou um gerador de nêutrons pulsados e um detector gama de nêutrons.
5. Sistema de monitoramento de componentes de fundo de poço, de acordo com a qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (214) compara uma contagem de nêutrons contra pelo menos um de um limiar predeterminado, um espectro conhecido e uma curva conhecida.
6. Método para monitorar um componente de uma ferramenta de fundo de poço (200), caracterizado pelo fato de que o método compreende: dopagem de um componente a ser monitorado com um absorvente de nêutrons pré-selecionado, o componente monitorado (202) sendo parte de uma ferramenta de fundo de poço (200); posicionar um sistema de monitoramento de nêutrons (208) em relação ao componente monitorado (202), o sistema de monitoramento de nêutrons (208) compreendendo: uma fonte de nêutrons (210) posicionada numa primeira localização em relação ao componente monitorado (202); um detector de nêutrons (212) posicionado em um segundo local em relação ao componente monitorado (202), o detector de nêutrons (212) configurado para detectar nêutrons da fonte de nêutrons (210) e contar os referidos nêutrons detectados; receber uma contagem de nêutrons numa unidade de controle (214) que está em comunicação com o detector de nêutrons (212); e determinar um estado do componente monitorado (202) a partir da contagem de nêutrons recebida do detector de nêutrons (212); em que o componente monitorado (202) é pelo menos um de um impulsor de bomba centrífuga ou uma paleta difusora, um veio, uma haste de pistão, um rolamento, um estator, um rotor ou uma pá de motor de uma bomba elétrica submersível, um dispositivo de alteração de fluxo ou elemento de vedação de uma válvula de controle de fluxo ou medidor de fluxo de pressão diferencial, ou um elemento de vedação de um packer; e em que a primeira localização e a segunda localização estão em lados opostos do componente monitorado (202) de modo que os nêutrons da fonte de nêutrons (210) passem através do componente monitorado (202) para serem detectados no detector de nêutrons (212).
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (214) é uma de (i) numa unidade integral com o detector de nêutrons (212) ou (ii) localizada na superfície (40).
8. Método, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que a dopagem compreende pelo menos um de (i) revestir uma superfície (40) do componente monitorado (202), (ii) com um revestimento tendo o absorvente de nêutron pré-selecionado (ii) fabricar o absorvente de nêutrons pré-selecionado dentro de um material do componente monitorado (202), (iii) Boro, (iv) Gadolínio e (v) Amerício-Berílio.
9. Método, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o sistema de monitoramento de nêutrons (208) inclui uma fonte de nêutrons química ou um gerador de nêutrons pulsados e um detector gama de nêutrons.
10. Método, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda comparar uma contagem de nêutrons contra pelo menos um de um limiar predeterminado, um espectro conhecido e uma curva conhecida.
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