BR112019025280B1 - Sistema para posicionar um sensor dentro de um caminho de fluxo de um espaço anular de furo de poço - Google Patents

Abstract

Modalidades da presente divulgação incluem um sistema para posicionar um sensor dentro de um caminho de fluxo de um espaço anular do furo de poço, incluindo uma coluna de trabalho que se estende para o espaço anular do furo de poço a partir de um local na superfície. O sistema inclui um braço móvel na coluna de trabalho, o braço em transição entre uma primeira localização radial e uma segunda localização radial. O sistema inclui ainda um suporte acoplado ao braço, o suporte sendo articulado em torno de um eixo de articulação, em que o suporte suporta o sensor e transita o sensor de uma posição armazenada para uma posição implementada.

Description

Referência Cruzada a Pedido Relacionado

[0001] Este pedido reivindica prioridade e o benefício de: Pedido Provisório Copendente US 6/522.351, depositado em 20 de junho de 2017, intitulado “SENSOR BRACKET SYSTEM AND METHOD,” cuja divulgação completa é aqui incorporada aqui por referência em sua totalidade para todos os fins.

Fundamentos 1. Campo da Invenção

[0002] Esta divulgação se refere, em geral, a ferramentas de petróleo e gás e, em particular, a sistemas e métodos para configurações de sensores de ferramentas de perfilagem de fundo de poço.

2. Descrição do Estado da Técnica

[0003] Na produção de petróleo e gás, várias medições são realizadas nos furos de poços para determinar características de uma formação de produção de hidrocarboneto. Essas medições podem ser conduzidas por sensores que são transportados para o furo de poço em tubulares, por exemplo, tubo de perfuração, tubulação de completação, ferramentas de perfilagem, etc. Múltiplas medições podem ser realizadas em diferentes locais no furo de poço e em diferentes posições circunferenciais. Frequentemente, o número de medições leva à implantação de várias ferramentas de fundo de poço, aumentando assim o comprimento total da coluna, o que pode ser pesado ou caro. Além disso, o arranjo de sensores para realizar as medições ao longo dos tubulares pode impactar negativamente a medição, porque o sensor pode não estar adequadamente arranjado dentro de uma corrente de fluxo.

Sumário

[0004] Os requerentes reconheceram os problemas mencionados anteriormente e conceberam e desenvolveram modalidades de sistemas e métodos, de acordo com a presente divulgação, para sistemas de implantação de sensores.

[0005] Em uma modalidade, um sistema para posicionar um sensor dentro de um caminho de fluxo de um espaço anular do furo de poço inclui uma coluna de trabalho que se estende para o espaço anular do furo de poço a partir de uma localização de superfície. O sistema também inclui um braço móvel na coluna de trabalho, o braço em transição entre uma primeira posição em uma primeira localização radial e uma segunda posição em uma segunda localização radial, a primeira localização radial estando mais próxima de um eixo da coluna de ferramenta que a segunda localização radial. O sistema inclui ainda um suporte acoplado ao braço, o suporte sendo articulado em torno de um eixo de articulação substancialmente perpendicular ao eixo da coluna de ferramenta, em que o suporte suporta o sensor e transita o sensor de uma posição armazenada para uma posição implantada quando o braço se move para a segunda localização radial.

[0006] Em outra modalidade, um sistema para montar um sensor em um braço de uma ferramenta de fundo de poço inclui um primeiro dedo que se estende de uma primeira extremidade a uma segunda extremidade, um segundo dedo que se estende da primeira extremidade à segunda extremidade e paralelo ao primeiro dedo, uma base acoplando o primeiro dedo ao segundo dedo e um coldre acoplado a pelo menos um do primeiro dedo ou o segundo dedo, o coldre tendo um espaço vazio para receber pelo menos uma porção do sensor e posicionar o sensor ao longo de um eixo de coldre.

[0007] Em uma modalidade, um sistema para prender um sensor a uma ferramenta de fundo de poço inclui um braço formando pelo menos uma porção da ferramenta de fundo de poço, sendo o braço móvel entre uma posição armazenada em uma primeira posição radial e uma posição estendida em uma segunda posição radial, em que a primeira posição radial está mais próxima de um eixo da coluna de ferramenta do que a segunda posição radial. O sistema também inclui um suporte preso ao braço em um eixo de articulação, o suporte sendo rotativo em torno do eixo de articulação entre uma primeira posição e uma segunda posição, o suporte compreendendo um coldre tendo uma região vazia para receber o sensor, o coldre posicionando o sensor ao longo de um eixo de coldre. Além disso, o eixo de coldre é substancialmente paralelo ao eixo da coluna de ferramentas quando o coldre está na primeira posição e o eixo de coldre é disposto em um ângulo em relação ao eixo da coluna de ferramenta quando o coldre está na segunda posição.

Breve Descrição dos Desenhos

[0008] A presente tecnologia será mais bem compreendida ao ler a seguinte descrição detalhada das suas modalidades não limitativas e ao examinar os desenhos anexos, nos quais:

[0009] A FIG. 1 é uma vista em elevação esquemática de uma modalidade de um sistema de furo de poço, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0010] A FIG. 2 é uma vista isométrica de uma modalidade de uma ferramenta de fundo de poço, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0011] A FIG. 3 uma vista isométrica frontal de uma modalidade de um suporte, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0012] A FIG. 4 é uma vista plana superior de uma modalidade de um suporte, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0013] A FIG. 5 é uma vista em elevação isométrica frontal de uma modalidade de um suporte, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0014] A FIG. 6 é uma vista isométrica inferior de uma modalidade de um suporte, de acordo com modalidades da presente divulgação;

[0015] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva traseira de uma modalidade de um suporte em uma posição retraída, de acordo com modalidades da presente divulgação; e

[0016] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva traseira de uma modalidade de um suporte em uma posição implantada, de acordo com modalidades da presente divulgação.

Descrição Detalhada da Invenção

[0017] Os aspectos, as características e as vantagens anteriores da presente tecnologia serão ainda mais compreendidos quando considerados com referência à seguinte descrição das modalidades preferidas e desenhos anexos, em que os números de referência iguais representam elementos semelhantes. Na descrição das modalidades preferidas da tecnologia ilustrada nos desenhos anexos será utilizada terminologia específica por uma questão de clareza. A presente tecnologia, entretanto, não se destina a ser limitada aos termos específicos utilizados e deve ser entendido que cada termo específico inclui equivalentes que operam de maneira semelhante para realizar um propósito semelhante.

[0018] Ao introduzir elementos de várias modalidades da presente invenção, os artigos “um”, “uma”, “o/a” e “referido(a)” pretendem significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos “compreendendo”, “incluindo” e “tendo” têm a intenção de ser inclusivos e significam que pode haver outros elementos além dos elementos listados. Quaisquer exemplos de parâmetros operacionais e/ou condições ambientais não são exclusivos de outros parâmetros/condições das modalidades divulgadas. Além disso, deve ser entendido que as referências a “modalidade”, “uma modalidade”, “certas modalidades” ou “outras modalidades” da presente invenção não devem ser interpretadas como excluindo a existência de modalidades adicionais que também incorporam as características recitadas. Além disso, é feita referência a termos como “acima”, “abaixo”, “superior”, “inferior”, “lateral”, “frontal”, “traseira” ou outros termos relacionados à orientação com referência às modalidades ilustradas e não se destina a limitar ou excluir outras orientações.

[0019] Modalidades da presente divulgação incluem sistemas e métodos para realizar medições de fundo de poço em formações de petróleo e gás. Em certas modalidades, uma ferramenta de fundo de poço inclui uma pluralidade de braços extensíveis para arranjar um ou mais sensores em um espaço anular para medir uma ou mais características do fluido (por exemplo, gás, líquido, sólido ou uma combinação dos mesmos) que flui através do espaço anular. Os braços extensíveis podem incluir um suporte para posicionar os sensores externamente a partir de um corpo da ferramenta e em um caminho de fluxo. Nas modalidades, o suporte é rotativo em torno de um eixo para permitir o movimento rotacional em relação ao movimento dos braços extensíveis. Ou seja, quando os braços extensíveis são movidos radialmente para fora do corpo, o suporte pode girar em torno do eixo para posicionar os sensores no caminho do fluxo. Em certas modalidades, o suporte é configurado para suportar dois sensores diferentes, permitindo assim que um número maior de sensores seja posicionado na ferramenta e potencialmente reduzindo o comprimento das ferramentas de perfilagem utilizadas no poço.

[0020] A FIG. 1 é uma vista em elevação esquemática de uma modalidade de um sistema de furo de poço 10 que inclui uma coluna de trabalho 12 mostrada transportada em um furo de poço 14 formado em uma formação 16 a partir de um local de superfície 18 até uma profundidade 20. O furo de poço 14 é mostrado forrado com um revestimento 22, no entanto, deve-se considerar que em outras modalidades o furo de poço 14 não pode ser revestido. Em várias modalidades, a coluna de trabalho 12 inclui um membro transportador 24, como um cabo de aço elétrico e uma ferramenta de fundo de poço ou a composição de fundo 26 (também referido como a composição de fundo ou “BHA”) fixada à extremidade inferior do cabo de aço. A composição de fundo ilustrada 26 inclui várias ferramentas, sensores, dispositivos de medição, dispositivos de comunicação e semelhantes, que nem todos serão descritos para maior clareza. Em várias modalidades, a composição de fundo ilustrada 26 inclui uma ferramenta de fundo de poço 28 com braços extensíveis, que serão descritos abaixo, para posicionar um ou mais sensores no espaço anular do furo de poço 14. Na modalidade ilustrada, a ferramenta de fundo de poço 28 está disposta em uma porção horizontal ou desviada 30 do furo de poço 14, no entanto, deve ser apreciado que a ferramenta de fundo de poço 28 também pode ser implantada em segmentos substancialmente verticais do furo de poço 14.

[0021] A modalidade ilustrada inclui ainda um sistema de bombeamento de fluido 32 na superfície 18 que inclui um motor 34 que aciona uma bomba 36 para bombear um fluido de uma fonte para o furo de poço 14 através de uma linha de alimentação ou conduto. Para controlar a taxa de deslocamento da composição de fundo ilustrada, a tensão no cabo de aço 14 é controlada em um guincho 38 na superfície. Assim, a combinação da taxa de fluxo de fluido e a tensão no cabo de aço podem contribuir para a taxa de deslocamento ou taxa de penetração da composição de fundo ilustrada 16 no furo de poço 14. O cabo de aço 14 pode ser um cabo blindado que inclui condutores para fornecer energia elétrica (energia) a dispositivos de fundo de poço e links de comunicação para fornecer comunicação bidirecional entre a ferramenta de fundo de poço e os dispositivos de superfície. Em aspectos, um controlador 40 na superfície é fornecido para controlar a operação da bomba 36 e do guincho 38 para controlar a taxa de fluxo de fluido no furo de poço e a tensão no cabo de aço 12. Em aspectos, o controlador 40 pode ser um sistema baseado em computador que pode incluir um processador 42, como um microprocessador, um dispositivo de armazenamento 44, como um dispositivo de memória e programas e instruções acessíveis ao processador para executar as instruções utilizando os dados armazenados na memória 44.

[0022] Em várias modalidades, a ferramenta de fundo de poço 28 pode incluir braços extensíveis que incluem um ou mais sensores anexados a eles. Os braços permitem que os sensores sejam dispostos dentro do espaço anular, os quais podem ser expostos a um fluxo de fluido que pode incluir hidrocarbonetos e similares, movendo-se na direção a montante em direção à superfície 18. Em várias modalidades, os braços permitem um diâmetro reduzido da ferramenta de fundo de poço 28 durante os procedimentos de instalação e remoção, enquanto ainda permitem que os sensores sejam posicionados dentro do espaço anular, o que pode fornecer medições aprimoradas em comparação com a disposição dos sensores próximos ao corpo da ferramenta. Como será descrito abaixo, em várias modalidades os sensores podem ser acoplados comunicativamente ao controlador 40, por exemplo, via comunicação através do cabo de aço 24, telemetria de pulso de lama, comunicações sem fio, tubo de perfuração com fio e semelhantes. Além disso, deve ser apreciado que, embora várias modalidades incluam a ferramenta de fundo de poço 28 incorporada a um sistema de cabo de aço, em outras modalidades a ferramenta de fundo de poço 28 pode estar associada a um tubo de perfuração rígido, tubulação espiralada ou qualquer outro método de exploração e produção de fundo de poço.

[0023] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva isométrica de uma modalidade da ferramenta de fundo de poço 28 incluindo uma pluralidade de braços extensíveis 60 (por exemplo, braços) dispostos em uma posição estendida ou implantada. Como ilustrado na FIG. 2, os braços 60 são deslocados radialmente de um eixo de coluna de ferramenta 62. A modalidade ilustrada inclui seis braços 60, mas deve ser apreciado que em outras modalidades mais ou menos braços 60 podem ser incluídos. Por exemplo, pode haver um, dois, três, quatro, cinco, dez ou qualquer outro número razoável de braços 60 dispostos na ferramenta de fundo de poço 28. Na modalidade ilustrada, os braços 60 são dispostos circunferencialmente em torno de uma circunferência 64 da ferramenta 28 e são espaçados uniformemente. No entanto, em outras modalidades, os braços 60 podem não estar uniformemente espaçados. Deve-se considerar que o espaçamento pode ser particularmente selecionado com base nas condições previstas de fundo de poço. Ao arranjar os braços 60 circunferencialmente em torno da ferramenta de fundo de poço 28, todo o anel ou substancialmente todo o anel em torno da ferramenta de fundo de poço 28 pode ser analisado usando os braços 60 (por exemplo, usando sensores acoplados aos braços). Portanto, se o fluxo na porção superior fosse diferente do fluxo na porção inferior, por exemplo, os diferentes braços 60 seriam dispostos para monitorar e relatar essas características de fluxo para informar as atividades futuras do furo de poço. Além disso, se as composições de fluido forem diferentes ao longo do espaço anular, o arranjo dos sensores circunferencialmente em torno da ferramenta 28 pode permitir a detecção e medição das diferentes características do fluido.

[0024] Em várias modalidades, um par de anteparas 66 é posicionado na primeira e na segunda extremidades 68, 70 da ferramenta de fundo de poço 28. Para maior clareza com a discussão, a primeira extremidade 68 pode ser referida como o lado do topo de poço, enquanto a segunda extremidade 70 pode ser referida como o lado do fundo de poço, no entanto, essa terminologia não deve ser interpretada como limitativa, pois qualquer extremidade da ferramenta de fundo de poço 28 pode ser a extremidade de topo de poço ou de fundo de poço e esse arranjo pode ser determinado pela orientação dos sensores acoplados aos braços 60. Cada uma das anteparas ilustradas 66 inclui aberturas 72 que podem ser utilizadas para encaminhar ou direcionar cabos acoplados aos sensores dispostos nos braços 60 no corpo da ferramenta para transmissão de informações para a superfície 18, por exemplo, para o controlador 40. Deve ser apreciado que cada antepara 66 pode incluir um número predeterminado de aberturas 72, que podem ser baseadas pelo menos em parte em um diâmetro 74 da ferramenta de fundo de poço 28. Por conseguinte, modalidades da presente divulgação fornecem a vantagem de permitir mais sensores do que as ferramentas expansíveis de fundo de poço tradicionais devido à presença do par de anteparas 66. Como será descrito abaixo, as ferramentas tradicionais podem incluir uma única antepara e um bloco de articulação em movimento para facilitar a expansão e contração dos braços para mover os sensores para o espaço anular. A extremidade com o bloco de articulação móvel normalmente não inclui uma antepara devido ao movimento lateral do bloco de articulação ao longo do eixo da coluna de ferramenta 62, o que aumenta a probabilidade de os cabos serem danificados devido ao aumento do movimento.

[0025] Em várias modalidades, o um ou mais sensores podem incluir sensores de fluxo para medir a velocidade do fluxo, sensores de composição para determinar a quantidade de gás ou líquido no fluxo e/ou sensores de resistividade para determinar a marca do fluxo (por exemplo, hidrocarboneto ou água). Além disso, esses sensores são apenas exemplos e sensores adicionais podem ser usados. A antepara 66 pode receber um tubo, cabo ou fio do sensor acoplado a um ou mais sensores e incluir eletrônicos para analisar e/ou transmitir dados recebidos dos sensores para a superfície. As anteparas ilustradas 66 são fixas. Ou seja, as anteparas ilustradas 66 se movem axialmente com a ferramenta de fundo de poço 28 e não se traduzem independentemente ao longo do eixo da coluna de ferramentas 62. Como resultado, os cabos acoplados aos sensores podem estar sujeitos a menos movimento e tração, o que pode aumentar a vida útil dos cabos.

[0026] A FIG. 2 ilustra ainda um par de blocos de articulação 76 dispostos na ferramenta de fundo de poço 28. Na modalidade ilustrada, os blocos de articulação 76 estão posicionados entre as anteparas 66. Além disso, cada bloco de articulação 76 do par de blocos de articulação 76 é posicionado próximo a uma antepara respectiva 66. Ou seja, cada um dos blocos de articulação 76 pode estar mais próximo de uma das anteparas 66. Os blocos de articulação 76 são acoplados aos braços 60 em ambas as extremidades para acionar o movimento dos braços 60 entre a posição expandida ilustrada, uma posição armazenada (não mostrada) e posições radiais intermediárias entre elas. Os blocos de articulação ilustrados 76 incluem canais 78 para direcionar o tubo, cabo, fio ou similar do sensor acoplado a um ou mais sensores em direção à antepara 66, por exemplo, em direção à abertura 72. Deve ser apreciado que, em várias modalidades, há um número igual de canais 78 e aberturas 72. No entanto, pode haver mais ou menos canais 78 e/ou aberturas 72. Os blocos de articulação ilustrados 76 são fixos e não se movem independentemente ao longo do eixo da coluna de ferramentas 62. Em vez disso, os blocos de articulação 76 se movem com a coluna de ferramentas quando a ferramenta de fundo de poço 28 é inserida e removida do furo de poço 14. Como descrito acima, o movimento dos blocos de articulação 76 em sistemas tradicionais pode fadigar ou posicionar os cabos de modo que possam ocorrer danos. No entanto, fornecer uma posição fixa para os blocos de articulação 76 protege os cabos, reduzindo a quantidade de movimento ou flexão aos quais eles podem ser expostos.

[0027] A modalidade ilustrada inclui os braços 60 tendo um primeiro segmento 80 acoplado ao bloco de articulação 76A e um segundo segmento 82 acoplado ao bloco de articulação 76B. O primeiro e o segundo segmentos 80 podem ser acoplados rotativamente aos respectivos blocos de articulação 76 através de um pino ou acoplamento de mancal 84. No entanto, acoplamentos de pinos e/ou mancais são apenas para fins ilustrativos e qualquer membro de acoplamento razoável para facilitar o movimento rotacional do primeiro e do segundo segmentos 80, 82 pode ser utilizado. Como será descrito em detalhes abaixo, o movimento rotacional do primeiro e do segundo segmentos 80, 82 move os braços 60 radialmente para fora do eixo da coluna de ferramenta 62. Em várias modalidades, um grau de movimento relativo do primeiro e do segundo segmentos 80, 82 pode ser limitado, por exemplo, por um ou mais componentes de restrição, para bloquear a rotação excessiva do primeiro e do segundo segmentos 80, 82. Além disso, outros componentes dos braços 60 podem agir para restringir a faixa de rotação do primeiro e do segundo segmentos 80, 82.

[0028] Os braços 60 incluem ainda um braço de ligação 86, que também é acoplado ao bloco de articulação 76. Como ilustrado, o primeiro e o segundo segmentos 80, 82 são acoplados a uma extremidade oposta respectiva 88 do respectivo bloco de articulação 76 enquanto o braço de ligação 86 é acoplado a uma extremidade próxima respectiva 90 do respectivo bloco de articulação 76. A extremidade oposta 88 está mais próxima da cabeça da antepara 66 do que a extremidade próxima 90. O braço de ligação 86 é ainda acoplado ao bloco de articulação 76 através de um pino ou acoplamento de mancal 92, que pode ser um acoplamento semelhante ou diferente do acoplamento 84. Os braços de ligação 86 se estendem para acoplar a uma seção telescópica 94, por exemplo, através de um pino ou acoplamento de mancal 96. Como ilustrado, o primeiro e o segundo segmentos 80, 82 também se acoplam à seção telescópica 94, por exemplo, através de um pino ou acoplamento de mancal 98, nas extremidades opostas.

[0029] Deve ser entendido que, em várias modalidades, os acoplamentos ilustrados entre o primeiro e o segundo segmento 80, 82, os braços de ligação 86, a seção telescópica 94 e/ou o bloco de articulação 76 podem permitir a rotação em torno de um eixo respectivo. Ou seja, os componentes podem articular ou girar em relação um ao outro. Em certas modalidades, os acoplamentos podem incluir conexões de pinos para permitir o movimento rotacional. Além disso, em certas modalidades, os componentes podem incluir componentes formados ou usinados para acoplar os braços juntos, permitindo ainda mais a rotação, como uma união ou junta rotativa, acoplamento de luva ou semelhantes.

[0030] Na modalidade ilustrada na FIG. 2, onde os braços 60 estão dispostos na posição expandida, a combinação do primeiro segmento 80, o segundo segmento 82, os braços de ligação 86 e a seção telescópica 94 geralmente formam um paralelogramo. Como será descrito em detalhes abaixo, a seção telescópica 94 inclui uma primeira seção 100 e uma segunda seção 102 que são móveis uma em relação à outra em resposta à rotação do primeiro e do segundo segmentos 80 e/ou braços de ligação 86. Em outras palavras, a seção telescópica 94 se move entre uma posição expandida e uma posição recolhida com base na posição radial do braço 60 (por exemplo, um ou mais componentes do braço 60).

[0031] Nas modalidades, as propriedades dos braços 60, como um comprimento do primeiro segmento 80, um comprimento do segundo segmento 82, um comprimento do braço de ligação 96 ou um comprimento da seção telescópica 94 podem ser particularmente selecionadas para controlar o posição radial da porção telescópica 94 em relação ao eixo da coluna de ferramenta 62. Por exemplo, o comprimento do primeiro e do segundo segmentos 80, 82 e o braço de ligação 86 impactam diretamente a posição radial da porção telescópica 94. Desta maneira, a posição da porção telescópica 94 e, portanto, os sensores acoplados à porção telescópica 94, pode ser projetada antes da implantação da ferramenta de fundo de poço 28. Além disso, qualquer número de sensores pode ser disposto nos braços. Deve ser apreciado que os sensores não estão ilustrados na FIG. 2 para maior clareza. Em várias modalidades, cada braço 60 contém três sensores (por exemplo, fluxo, resistividade, composição), realizando assim um total de 18 medições diferentes com a ferramenta de fundo de poço ilustrada 28. A ferramenta de fundo de poço 28 ilustrada na FIG. 2 permite medições em vários locais no espaço anular ao redor da ferramenta de fundo de poço 28, fornecendo assim informações sobre características de fluxo em várias posições circunferenciais no espaço anular. Ao contrário de usar várias ferramentas de fundo de poço ao longo de um vasto comprimento de uma coluna de perfuração, a ferramenta de fundo de poço ilustrada 28 mede e registra condições de fluxo em um local específico no furo de poço 14 sobre substancialmente todo o espaço anular. Em certas modalidades, os tubos do sensor que acoplam um ou mais sensores às anteparas 66 podem ser igualmente divididos. Em outras modalidades, mais ou menos tubos de sensores podem ser acoplados a uma antepara 66.

[0032] As FIGs. 3-8 representam várias vistas de uma modalidade de um suporte 120 para segurar um ou mais sensores nos braços 60. Em várias modalidades, o suporte 120 é acoplado de forma rotativa aos braços 60 para, desse modo, girar em relação ao braço 60 e mover os sensores para um caminho de fluxo, como será descrito em detalhes abaixo.

[0033] A FIG. 3 é uma vista isométrica frontal de uma modalidade do suporte 120. O suporte ilustrado 120 inclui uma coluna 122 que se estende ao longo de um comprimento 124 do suporte 120. A coluna 122 pode fornecer rigidez estrutural ao suporte 120 para acoplamento ao braço 60. A coluna ilustrada 122 inclui um espaço 126 disposto entre um primeiro dedo 128 e um segundo dedo 130. Em várias modalidades, mas não visível na FIG. 3, o primeiro dedo 128 e o segundo dedo 130 são acoplados. Como será descrito em detalhes abaixo, o primeiro e o segundo dedos 128, 130 podem incluir uma porção do corpo de espessura variável que é particularmente selecionada para reduzir o peso do suporte 120, permitir vários arranjos do suporte 120 na ferramenta de fundo de poço 28 e fornecer força suficiente para acomodar o ambiente do furo de poço.

[0034] Em várias modalidades, um eixo de articulação 132 se estende através dos orifícios 134 formados através do primeiro e do segundo dedos 128, 130 na primeira extremidade 136 do suporte 120. A primeira extremidade 136 está disposta oposta ao comprimento 124 da segunda extremidade 138, que inclui coldres 140. A modalidade ilustrada inclui um par de coldres 140, no entanto, deve ser apreciado que, em várias modalidades, pode haver mais ou menos coldres 140. Por exemplo, pode haver 1, 3, 4, 5 ou qualquer outro número razoável de coldres 140.

[0035] Os coldres ilustrados 140 são substancialmente cilíndricos e incluem uma abertura 142 para permitir que um ou mais sensores sejam instalados dentro dos coldres 140. A título de exemplo, as aberturas 142 podem ser particularmente selecionadas para acomodar tubos de sensor que são acoplados aos sensores. Os tubos podem ser caixas contendo pressão que facilitam a transmissão de dados para a antepara 66. Na modalidade ilustrada, as aberturas 142 se estendem ao longo de um comprimento 144 dos coldres 140. No entanto, deve ser apreciado que, em várias modalidades, as aberturas 142 não podem gastar todo o comprimento 144. Além disso, enquanto as aberturas ilustradas 142 estão dispostas ao longo de um lado dos coldres 140, em outras modalidades as aberturas 142 podem estar ao longo de um fundo, um topo ou qualquer outro local razoável dos coldres 140.

[0036] Na modalidade ilustrada na FIG. 3, os coldres 140 não são do mesmo tamanho. Ou seja, o comprimento 144A para o coldre 140A é maior que o comprimento 144B para o coldre 140B. O comprimento 144 para os respectivos coldres 140 pode ser particularmente selecionado com base no sensor antecipado a ser disposto dentro do coldre 140. Em várias modalidades, os comprimentos 144A, 144B podem ser iguais. Além disso, em certas modalidades, o comprimento 144B pode ser maior que o comprimento 144A. Por conseguinte, deve ser apreciado que os coldres ilustrados 140A, 140B são apenas para fins ilustrativos e não se destinam a limitar a divulgação.

[0037] Em várias modalidades, os coldres 140 podem ser inclinados em direção às aberturas 142, a fim de fixar ou prender os sensores instalados nas mesmas. Como resultado, os coldres 140 protegerão os sensores no lugar, mesmo na presença de condições de furo de poço. Em várias modalidades, o suporte 120 é formado a partir de um metal, plástico, material compósito ou combinação dos mesmos. Em certas modalidades, o suporte 120 pode ser uma peça usinada ou fundida. Em certas modalidades, o suporte pode ser formado a partir de técnicas de fabricação, como sinterização a laser de pó de metal. Reduzir o número de bordas duras pode facilitar a fabricação. Além disso, em outras modalidades, os coldres 140 podem ser anexados separadamente à coluna 122, por exemplo, através de metal de solda, fixadores ou qualquer outro método razoável.

[0038] Em várias modalidades, o suporte 120 inclui bordas chanfradas 146 ao longo de vários componentes do suporte 120. Por exemplo, o primeiro e o segundo dedos 128, 130 incluem bordas chanfradas 146 ao longo do comprimento 124. Além disso, os coldres 140 incluem bordas chanfradas 146 nas respectivas regiões de acoplamento 148, onde os coldres 140 são unidos aos dedos 128, 130. Deve ser apreciado que as bordas chanfradas 146 podem melhorar as características de fluxo do suporte 120 sem o espaço anular, reduzindo assim a turbulência nos sensores. Além disso, as bordas chanfradas 146 podem melhorar a força do suporte 120 distribuindo forças sobre uma área curva, em vez de uma área reta.

[0039] A FIG. 4 é uma vista plana superior de uma modalidade do suporte 120. A modalidade ilustrada inclui uma base 160 que se estende entre o primeiro e o segundo dedos 128, 130, acoplando-os. Na modalidade ilustrada, um comprimento 162 da base 160 é menor que o comprimento 124 do suporte 120. Como resultado, o peso do suporte 120 pode ser reduzido. Em operação, o membro de coluna 122 está disposto no primeiro segmento 80, no segundo segmento 82, no braço de ligação 86 e/ou na seção telescópica 94. Como tal, o membro de coluna 122 pode facilitar o fornecimento de rigidez e força adicionais ao braço 60. Além disso, uma largura 164 da base pode ser particularmente selecionada para facilitar o acoplamento do suporte 120 ao braço 60.

[0040] Na modalidade ilustrada, a primeira extremidade 136 inclui as cabeças de montagem 166. As cabeças de montagem 166 incluem os orifícios 134 que se estendem através deles. Na modalidade ilustrada, a espessura da cabeça de montagem 168 é maior que a espessura do dedo 170. Por conseguinte, há rigidez e força adicionais no ponto de acoplamento ao braço 60. Deve ser apreciado que a força adicional permite que o suporte 120 suporte o sensor dentro do caminho de fluxo em condições de furo de poço.

[0041] Adicionalmente ilustrados na FIG. 4 estão chanfros 172 dispostos ao longo das bordas anterior e posterior dos coldres 140. Como descrito acima, em várias modalidades certas características, como as bordas chanfradas 146, podem ser incorporadas no suporte 120 para melhorar a aerodinâmica dentro do caminho de fluxo. Por exemplo, os chanfros 172 reduzem a área de fluxo em seção transversal do suporte 120, reduzindo assim a probabilidade de perturbar o fluxo no espaço anular. Deve ser apreciado que os chanfros 172 podem não ser uniformes nas bordas anterior e posterior. Além disso, cada coldre 140 pode ter chanfros diferentes 172. Nas modalidades, um medidor de fluxo pode ser posicionado próximo ao suporte 120. Ao reduzir a perturbação, o medidor de fluxo pode medir características mais precisas do fluxo.

[0042] Os diferentes comprimentos 144A, 144B dos respectivos coldres 140A, 140B estão ilustrados na FIG. 4. Como descrito acima, em várias modalidades os comprimentos 144A, 144B podem ser particularmente selecionados com base no tipo de sensores que serão dispostos dentro dos coldres 140A. Como resultado, diferentes suportes 120 podem ser formados para certos sensores ou pares de sensores, o que simplifica os procedimentos de instalação para os operadores.

[0043] A FIG. 5 é uma vista em elevação isométrica frontal do suporte 120. Como ilustrado, a coluna 122 é geralmente em forma de “U” e inclui a base 160 que acopla o primeiro dedo 128 ao segundo dedo 130. Na modalidade ilustrada, as cabeças de montagem 166 também incluem as bordas chanfradas 146 que se estendem ao longo do comprimento 124. Além disso, as bordas chanfradas 146 são ilustradas nas regiões de acoplamento 148. Na modalidade ilustrada, a borda chanfrada 146A tem um raio diferente do que a borda chanfrada 146B. No entanto, deve ser apreciado que em outras modalidades elas podem ser as mesmas.

[0044] Em várias modalidades, uma altura 180 da coluna 122 é menor que uma altura 182 dos coldres 140. As várias alturas 180, 182 podem ser particularmente selecionadas com base no projeto e nas condições de operação. Por exemplo, a altura 182 dos coldres 140 pode ser pelo menos parcialmente dependente do tamanho e da forma dos sensores. Além disso, a altura 180 da coluna 122 pode ser pelo menos parcialmente dependente do tamanho e da forma dos braços 60.

[0045] Os coldres ilustrados 140 são substancialmente cilíndricos com uma região vazia 184 que se estende através da mesma. A região vazia 184 recebe o sensor. Os coldres ilustrados 140 incluem entalhes 186 formados ao longo de uma extensão circunferencial 188 dos coldres 140. Na modalidade ilustrada, o coldre 140A inclui o entalhe 186A na borda anterior, enquanto o coldre 140B inclui o entalhe 186B na borda posterior. Deve-se considerar que, em outras modalidades, a posição dos entalhes pode ser trocada ou pode ser a mesma. Os respectivos entalhes 186 podem facilitar a instalação e a remoção dos sensores, fornecendo uma região de flexão ao longo dos coldres 140.

[0046] A FIG. 6 é uma vista isométrica traseira de uma modalidade do suporte 120. Como descrito acima, o par de coldres 140 está disposto na segunda extremidade 138 do suporte 120. A base ilustrada 160 termina substancialmente nos coldres 140, no entanto, deve-se considerar que em outras modalidades a base 160 pode se estender até a extremidade dos coldres 140. A base ilustrada 160 inclui ainda uma porção curvada 190 para acoplar aos coldres 140. Como descrito acima, em várias modalidades a transmissão de forças ao longo de bordas curvas, em vez de bordas retas, pode distribuir melhor as forças e melhorar a confiabilidade e a longevidade do suporte 120.

[0047] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva traseira de uma modalidade do suporte 120 que acopla um sensor 200 ao braço 60. O suporte ilustrado 120 está em uma posição retraída, de modo que um eixo de suporte 202 esteja substancialmente alinhado com um eixo de braço 204. Como ilustrado, o suporte 120 é acoplado ao braço 60 na cabeça de montagem 166, por exemplo, através de um pino ou outro acoplamento para permitir a rotação em torno do eixo de articulação 132. O primeiro dedo 128 é disposto dentro de um recesso 206 formado no braço 60. Em várias modalidades, o recesso 206 é dimensionado para acomodar o primeiro dedo 128 (por exemplo, uma profundidade do recesso é aproximadamente igual à espessura do dedo 170). A coluna 122 se estende em torno de um lado inferior do braço 60, de modo que o segundo dedo 130 esteja disposto em um lado oposto do braço 60. Como tal, o suporte 120 pode ser posicionado estreitamente no braço 60. Em várias modalidades, as bordas chanfradas 146 fornecem uma folga ou espaço entre o braço 60 e o suporte 120, reduzindo assim o atrito entre os componentes.

[0048] O sensor 200 está disposto dentro da região vazia 184 e se estende em direção à primeira extremidade 136. Além disso, um tubo sensor 208 se estende a partir da segunda extremidade 138. Como descrito acima, em várias modalidades a abertura 142 permite que o tubo do sensor 208 seja rosqueado através do coldre 140. Por exemplo, em operação, o sensor 200 pode ser instalado a partir da extremidade anterior. Primeiro, o tubo do sensor 208 pode ser rosqueado através da abertura 142 e, em seguida, o corpo do sensor é posicionado dentro do coldre 140. O tubo do sensor 208 pode ser roteado para a antepara 66 para transmissão de dados para a superfície 18. Como será descrito abaixo, quando o braço 60 se move entre a posição armazenada e a posição implantada, o sensor 200 pode se mover axialmente ao longo de um eixo do coldre 210, o qual pode ser substancialmente paralelo ao eixo do suporte 202. Em certas modalidades, o sensor 200 pode ter uma liberdade de movimento axial de aproximadamente 10 por cento do comprimento do sensor. No entanto, deve ser apreciado que as dimensões do coldre 140 podem ser particularmente selecionadas para permitir o movimento axial de aproximadamente 5 por cento do comprimento do sensor, aproximadamente 15 por cento do comprimento do sensor ou qualquer outra porcentagem razoável do comprimento do sensor. Proporcionar espaço para o movimento axial pode reduzir as forças aplicadas ao tubo do sensor 208, o que pode aumentar a longevidade do tubo do sensor e, portanto, a confiabilidade da transferência de dados para a antepara 66.

[0049] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva traseira do suporte 120 na posição implantada. Na modalidade ilustrada, o suporte 120 é acoplado à seção telescópica 94, por exemplo, à primeira seção 100, e monta ou se move junto com o braço de ligação 86. Ou seja, quando o braço 60 transita para a posição estendida, o suporte 120 pode cair de tal modo que a segunda extremidade 138 se mova radialmente para dentro em direção ao eixo da coluna de ferramenta 62. Como resultado, os sensores 200 são dispostos dentro do caminho de fluxo através do espaço anular. O movimento do suporte 120 é permitido via rotação em torno do eixo de articulação 132. Como descrito acima, em várias modalidades, a seção telescópica 94 permanece substancialmente paralela ao eixo da coluna de ferramenta 62 quando o braço 60 se move para a posição estendida. Em contraste, o eixo do coldre 210 transita de modo que seja disposto em um ângulo 220 em relação ao eixo da coluna de ferramenta 62 quando o suporte está na posição implantada.

[0050] Em várias modalidades, o suporte 120 pode ser acoplado ou de outra forma disposto ao longo do braço de ligação 86, de modo que o movimento do braço de ligação 86 seja substancialmente transladado para o suporte 120. Por exemplo, o suporte 120 pode se mover em direção à posição implantada à medida que o braço de ligação 86 se move em direção à posição estendida e o suporte 120 pode se mover em direção à posição retraída enquanto o braço de ligação 86 se move em direção à posição armazenada. Em várias modalidades, os chanfros, biséis e outros recursos podem facilitar o acoplamento ou a interação entre os vários componentes. Por exemplo, as bordas chanfradas 146 podem guiar o suporte 120 de volta para a posição retraída.

[0051] Embora a presente tecnologia tenha sido descrita em referência a modalidades específicas, deve-se compreender que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios e aplicações da presente tecnologia. Deve-se entender, portanto, que diversas modificações podem ser feitas nas modalidades ilustrativas e que outras disposições podem ser concebidas sem se afastar do espírito e escopo da presente tecnologia, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Claims (8)

1. Sistema para posicionar um sensor (200) dentro de um caminho de fluxo de um espaço anular de furo de poço, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma coluna de trabalho (12) que se estende para o espaço anular do furo de poço a partir de um local de superfície (18); um braço móvel (60) na coluna de trabalho (12), o braço móvel (60) em transição entre uma primeira posição em uma primeira localização radial e uma segunda posição em uma segunda localização radial, a primeira localização radial estando mais próxima de um eixo da coluna de ferramenta (62) que a segunda localização radial; um braço de ligação (86) acoplado ao braço móvel (60), o braço de ligação (86) sendo articulável em resposta ao movimento do braço móvel (60); e um suporte (120) acoplado ao braço móvel (60), o suporte (120) sendo articulado em relação ao da coluna de ferramenta (62), em torno de um eixo de articulação (132) substancialmente perpendicular ao eixo da coluna de ferramenta (62), de modo que é disposto em um ângulo (220) em relação ao eixo de coluna de ferramenta (62) quando o braço móvel (60) está na segunda posição; em que o suporte (120) suporta o sensor (200) e transita o sensor de uma posição armazenada para uma posição implantada quando o braço móvel (60) se move para a segunda localização radial, o suporte (120) disposto para se mover ao longo com o braço de ligação (86) em resposta ao movimento do braço móvel (60).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte (120) compreende: uma coluna (122) que se estende ao longo de pelo menos uma porção de um comprimento (124) do suporte (120); e um coldre (140) acoplado à coluna (122), o coldre (140) recebendo e protegendo o sensor (200) no suporte (120).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o coldre (140) compreende uma abertura (142) que se estende ao longo de pelo menos uma porção do comprimento de coldre (144), a abertura (142) fornecendo uma via para um tubo de sensor (208) acoplado ao sensor (200).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de coldres (140) acoplados à coluna (122).

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte compreende: uma cabeça de montagem (166) em uma primeira extremidade (136) com orifícios (134) para acoplar o suporte (120) ao braço móvel (60), o eixo de articulação (132) se estendendo através dos orifícios (134); e um espaço (126) posicionado entre um par de dedos (128, 130), o espaço (126) tendo uma primeira largura (164) que corresponde substancialmente a uma largura do braço.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o braço móvel (60) compreende um recesso (206) e o suporte (120) é acoplado ao braço móvel (60) no recesso (206).

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte (120) compreende pelo menos um dentre um bisel (146), um chanfro ou uma região de diâmetro reduzido para reduzir a turbulência no caminho do fluxo.

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma seção telescópica do braço (94), em que o sensor (200) é montado na seção telescópica (200) no eixo de articulação (132); e em que o braço de ligação (86) é acoplado de forma rotativa à seção telescópica (94), em que o movimento radial do braço móvel (60) induz a rotação do suporte (120) em torno do eixo de articulação (132) que corresponde substancialmente ao movimento rotacional do braço de ligação (86) em relação à seção telescópica (94).