BR112020009064A2

BR112020009064A2 - métodos e sistemas para detectar posições relativas de elementos de fundo de poço em operações de fundo de poço

Info

Publication number: BR112020009064A2
Application number: BR112020009064-6A
Authority: BR
Inventors: Eli William Adetola; Markus Hempel; Thorsten Regener; Matthias Wauer
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-10-27
Also published as: CA3082143C; US20190136685A1; GB2582487A; US10760408B2; CA3082143A1; CN111448363B; GB202008189D0; GB2582487B; BR112020009064B1; NO20200611A1; WO2019094730A1; CN111448363A

Abstract

  A presente invenção se refere a métodos e sistemas para iniciar operações de fundo de poço em um poço que incluem dispor uma primeira estrutura pelo menos parcialmente no poço, mover uma segunda estrutura pelo menos parcialmente ao longo da primeira estrutura, sendo que pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura é equipada com um sensor e a outra dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com um marcador detectável pelo sensor, detectar um evento de importância crítica relacionado a uma interação entre o sensor e o marcador, medir um tempo desde o evento de importância crítica, determinar um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica, transmitir, com um sistema de telemetria, dados da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado e iniciar uma operação de fundo de poço com o uso do atraso determinado.

Description

"MÉTODOS E SISTEMA PARA DETECTAR POSIÇÕES RELATIVAS DE ELEMENTOS DE FUNDO DE POÇO EM OPERAÇÕES DE FUNDO DE POÇO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido US nº 15/807689, depositado em 9 de novembro de 2017, que está incorporado na presente invenção, a título de referência, em sua totalidade.

ANTECEDENTES

1. Campo da invenção

[0002] A presente invenção se refere, de modo geral, a operações de fundo de poço e à determinação de posições relativas de componentes usados em operações de fundo de poço.

2. Descrição da técnica relacionada

[0003] Os poços inacabados são perfurados profundamente na terra para muitas aplicações como sequestro de dióxido de carbono, produção geotérmica, e exploração e produção de hidrocarbonetos. Em todas as aplicações, os poços inacabados são perfurados de modo que passem através de ou que possibilitem o acesso a um material (por exemplo calor, um gás ou fluido) contido em uma formação situada abaixo da superfície terrestre. Diferentes tipos de ferramentas e instrumentos podem ser dispostos nos poços inacabados para realizar diversas tarefas e medições.

[0004] Mediante a realização de operações de fundo de poço, é importante saber onde e o que está acontecendo de modo que ações adequadas possam ser tomadas. Soluções diferentes foram propostas para medir as posições relativas entre dois elementos diferentes no fundo de poço. As informações relacionadas a medições e detecções de fundo de poço são transmitidas à superfície para processamento e tomada de decisão. Por exemplo, a tubulação com fio pode ser usada para transmitir dados através de tubulações de perfuração especiais como um "cabo longo". Uma outra técnica de transmissão é a telemetria de pulso de lama. Nesse caso, o fluido de furo é usado como um canal de comunicação para transmitir informações codificadas em pulsos que são enviadas através do fluido de furo. Outras técnicas de telemetria compreendem telemetria acústica ou telemetria eletromagnética.

[0005] A revelação no presente documento fornece aprimoramentos para medir as posições relativas de elementos de fundo de poço e fornecer uma técnica de comunicação simples relacionada aos mesmos.

SUMÁRIO

[0006] São revelados no presente documento métodos e sistemas para iniciar operações de fundo de poço em um poço que incluem empregar uma primeira estrutura pelo menos parcialmente no poço, mover uma segunda estrutura pelo menos parcialmente ao longo da primeira estrutura, sendo que pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura é equipada com um sensor e a outra dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com um marcador detectável pelo sensor, detectar um evento de importância crítica que está relacionado a uma interação entre Oo sensor e o marcador, medir um tempo desde o evento de importância crítica, determinar um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica, transmitir, com um sistema de telemetria, dados da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado e iniciar uma operação de fundo de poço com o uso do atraso determinado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] O assunto, que é considerado como a invenção, é particularmente descrito e distintamente reivindicado nas reivindicações ao final deste relatório descritivo. O supracitado e outras características e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos em anexo, sendo que elementos semelhantes são numerados de modo similar, em que:

[0008] a Figura 1 é um exemplo de um sistema para realizar operações de fundo de poço que pode empregar modalidades da presente revelação;

[0009] a Figura 2 é um diagrama de linha de um exemplo de coluna de perfuração que inclui uma coluna interna e uma coluna externa, em que a coluna interna é conectada a um primeiro local da coluna externa para perfurar um furo de um primeiro tamanho que pode empregar modalidades da presente revelação;

[0010] a Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de fundo de poço que tem uma estrutura interna que é móvel em relação a uma estrutura externa que pode empregar modalidades da presente revelação;

[0011] a Figura 4A é uma ilustração esquemática de uma porção de um sistema de detecção de posição de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[0012] a Figura 4B é uma ilustração detalhada de um marcador do sistema de detecção de posição da Figura 4A; e

[0013] a Figura 5 é um processo de fluxo de acordo com uma modalidade da presente revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema para realizar operações de fundo de poço. Conforme mostrado, o sistema é um sistema de perfuração 10 que inclui uma coluna de perfuração 20 que tem um conjunto de perfuração 90, também chamado de "conjunto de fundo de poço" (BHA, de "bottom hole assembly"), transportado em um poço ou furo do poço 26 que penetra em uma formação de terra 60. O sistema de perfuração 10 inclui uma torre de perfuração convencional 11 ereto em um piso 12 que suporta uma mesa giratória 14 que é girada por uma unidade motriz, como um motor elétrico (não mostrado), a uma velocidade de rotação desejada. A coluna de perfuração 20 inclui um tubular de perfuração 22, como uma tubulação de perfuração, que se estende para baixo a partir da mesa giratória 14 e para dentro do poço 26. Uma ferramenta de desintegração 50, como uma broca de perfuração fixada à extremidade do conjunto de perfuração 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 do kelly 21, cabeça injetora 28, bloco de deslocamento 25 e linha 29 através de uma polia 23. Durante as operações de perfuração, o guincho 30 é operado para controlar o peso sobre a broca, o que afeta a taxa de penetração. A operação do guincho 30 é bem conhecida na técnica e não será, portanto, descrita em detalhe aqui.

[0015] Durante as operações de perfuração, um fluido de perfuração adequado 31 (também chamado de "lama") fornecido por uma fonte ou dique 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 dentro da coluna de perfuração 20 através de um amortecedor de surtos de pressão 36, linha de fluido 38 e da junta do kelly 21. A linha de fluido 38 pode também ser chamada de uma linha de alimentação de lama. O fluido de perfuração 31 é descarregado no fundo do poço 51 através de uma abertura na ferramenta de desintegração 50. O fluido de perfuração 31 circula poço- acima através do ânulo 27 entre a coluna de perfuração 20 e o poço 26 e retorna para o dique de lama 32 através de uma linha de retorno 35. Um sensor S1 na linha 38 fornece informações sobre a taxa de fluxo de fluidos. 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, são usados um ou mais sensores (não mostrados) associados ao cabo 29 para fornecer a carga de gancho da coluna de perfuração 20 e outros parâmetros desejados relacionados à perfuração do furo do poço 26. O sistema pode incluir adicionalmente um ou mais sensores de fundo de poço 70 situados na coluna de perfuração 20 e/ou no conjunto de perfuração 90.

[0016] Em algumas aplicações, a ferramenta de desintegração 50 é girada pela rotação da tubulação de perfuração 22. Entretanto, em outras aplicações, um motor de perfuração 55 (como um motor de lama) disposto no conjunto de perfuração 90 é usado para girar a ferramenta de desintegração 50 e/ou para sobrepor ou suplementar a rotação da coluna de perfuração 20. Em qualquer um dos casos, a taxa de penetração (ROP, de "rate of penetration") da ferramenta de desintegração 50 na formação 60 para uma determinada formação e um conjunto de perfuração depende em grande parte do peso sobre a broca e da velocidade de rotação da ferramenta de desintegração 50. Em um aspecto da modalidade da Figura 1, o motor de perfuração 55 é acoplado à ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de acionamento (não mostrado) disposto em um conjunto de mancal 57. Se um motor de lama for empregado como o motor de perfuração 55, o motor de lama gira a ferramenta de desintegração 50 quando o fluido de perfuração 31 passa pelo motor de perfuração 55 sob pressão. O conjunto de mancal 57 suporta as forças radial e axial da ferramenta de desintegração 50, o empuxo descendente do motor e a carga ascendente reativa a partir do peso aplicado sobre a broca. Os estabilizadores 58 acoplados ao conjunto de mancal 57 e em outros locais adequados na coluna de perfuração 20 agem como centralizadores, por exemplo, para a porção mais inferior do conjunto de motor de perfuração e outros tais locais adequados.

[0017] A unidade de controle de superfície 40 recebe sinais a partir dos sensores de fundo de poço 70 e dispositivos através de um sensor 43 colocado na linha de fluido 38, bem como a partir de sensores S1, S2, S3, sensores de carga de gancho, sensores para determinar a altura do bloco de deslocamento (sensores de altura de bloco) e quaisquer outros sensores usados no sistema e processa tais sinais de acordo com as instruções programadas fornecidas para a unidade de controle de superfície 40. Por exemplo, pode ser usado um sistema de rastreamento de profundidade de superfície que usa a medição de altura de bloco para determinar um comprimento do poço (também chamada de profundidade medida do poço) ou a distância ao longo do poço a partir de um ponto de referência na superfície a um local predefinido na coluna de perfuração 20, como a broca de perfuração 50 ou em qualquer outro local adequado na coluna de perfuração 20 (também chamada de profundidade medida desse local, por exemplo, profundidade medida da broca de perfuração 50). A determinação da profundidade medida em um momento específico pode ser realizada mediante a adição da altura de bloco medida à soma dos comprimentos de todo o equipamento que já está no interior do furo do poço no momento da medição de altura de bloco, como, porém sem limitação, a tubulações de perfuração 22, conjunto de perfuração 90 e ferramenta de desintegração 50. Os algoritmos de correção de profundidade podem ser aplicados à profundidade medida para obter informações de profundidade mais precisas. Os algoritmos de correção de profundidade, por exemplo, podem ser responsáveis por variações de comprimento devido ao alongamento ou compressão de tubulação devido à temperatura, peso sobre a broca, curvatura de furo do poço e direção. Mediante o monitoramento ou medição repetida da altura de bloco, bem como comprimentos dos equipamentos que são adicionados à coluna de perfuração 20 durante a perfuração mais profunda na formação ao longo do tempo, são criados pares de informações de tempo e profundidade que possibilitam a estimativa da profundidade do poço 26 ou de qualquer local na coluna de perfuração 20 em qualquer determinado momento durante um período de monitoramento. Os esquemas de interpolação podem ser usados quando informações de profundidade são necessárias em um momento entre medições reais. Tais dispositivos e técnicas para o monitoramento de informações de profundidade por um sistema de rastreamento de profundidade de superfície são conhecidos na técnica e, portanto, não serão descritos em detalhe na presente invenção.

[0018] A unidade de controle de superfície 40 exibe parâmetros de perfuração desejados e outras informações em uma tela/monitor 42 para uso por um operador na plataforma de perfuração para controlar as operações de perfuração. A unidade de controle de superfície 40 contém um computador que compreende uma memória para armazenar dados, programas de computador, modelos e algoritmos acessíveis por um processador no computador, um gravador, como unidade de fita, unidade de memória, etc. para registrar dados e outros periféricos. A unidade de controle de superfície 40 pode incluir também modelos de simulação para uso pelo computador para processar dados de acordo com as instruções programadas. A unidade de controle responde a comandos de usuário inseridos através de um dispositivo adequado, como um teclado. A unidade de controle 40 pode emitir certas informações através de um dispositivo de saída, como uma tela, uma impressora, uma saída acústica, etc., conforme será entendido pelos versados na técnica. À

7I45 unidade de controle 40 é adaptada para ativar alarmes 44 quando certas condições de operação inseguras ou indesejáveis ocorrem.

[0019] O conjunto de perfuração 90 pode conter também outros sensores e dispositivos ou ferramentas para fornecer uma variedade de medições relacionadas à formação 60 que circunda o poço 26 e para a perfuração do furo do poço 26 ao longo de uma trajetória desejada. Tais dispositivos podem incluir um dispositivo para medir as propriedades de formação, como a resistividade de formação ou a intensidade de raios gama da formação ao redor do poço 26 próximo e/ou na frente do dispositivo de desintegração 50 e dispositivos para determinar a inclinação, azimute e/ou posição da coluna de perfuração. Um dispositivo de perfilagem durante perfuração (LWD, de "logging-while-drilling") para medir as propriedades de formação, como uma ferramenta de resistividade de formação 64 ou um dispositivo de raios gama 76 para medir a intensidade de raios gama da formação, produzido de acordo com uma modalidade aqui descrita, pode ser acoplado à coluna de perfuração 20 incluindo o conjunto de perfuração 90 em qualquer local adequado. Por exemplo, o acoplamento pode ser acima de um subconjunto de partida inferior 62 para estimar ou determinar a resistividade da formação 60 ao redor da coluna de perfuração 20 incluindo o conjunto de perfuração 90. Um outro local pode ser próximo ou na frente da ferramenta de desintegração 50, ou em outros locais adequados. Uma ferramenta de levantamento direcional 74 que pode compreender meios para determinar a direção do conjunto de perfuração 90 em relação a uma direção de referência (por exemplo, norte magnético, direção vertical para baixo ou para cima, etc), como um magnetômetro, gravímetro/acelerômetro, giroscópio, etc. pode ser adequadamente colocada para determinar a direção do conjunto de perfuração, como a inclinação, o azimute e/ou a face da ferramenta do conjunto de perfuração. Qualquer ferramenta de levantamento direcional adequada pode ser usada. Por exemplo, a ferramenta de levantamento direcional 74 pode usar um gravímetro, um magnetômetro ou um dispositivo giroscópico para determinar a direção da coluna de perfuração (por exemplo,

inclinação, azimute e/ou face de ferramenta). Tais dispositivos são conhecidos na técnica e, portanto, não serão descritos em detalhe na presente invenção.

[0020] A direção do conjunto de perfuração pode ser monitorada ou repetidamente determinada para possibilitar, em conjunto com as medições de profundidade, conforme descrito acima, a determinação de uma trajetória de furo do poço em um espaço tridimensional. No exemplo de configuração descrito acima, o motor de perfuração 55 transfere energia para a ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de acionamento (não mostrado) como um eixo de acionamento oco, que possibilita também que o fluido de perfuração 31 passe do motor de perfuração 55 para a ferramenta de desintegração 50. Em modalidades alternativas, uma ou mais das partes descritas acima podem aparecer em uma ordem diferente, ou podem ser omitidas do equipamento descrito acima.

[0021] Ainda com referência à Figura 1, outros dispositivos de perfilagem durante perfuração (LWD, de "logging-while-drilling") (geralmente identificado na presente invenção pelo número 77), como dispositivos para medir propriedades de rocha ou de fluido, como, porém sem limitação, porosidade, permeabilidade, densidade, saturação salina, viscosidade, permissividade, velocidade do som, etc. podem ser colocados em locais adequados no conjunto de perfuração 90 para fornecer informações úteis para avaliar as formações de subsuperfície 60 ou de fluidos ao longo do poço 26. Tais dispositivos podem incluir, porém sem limitação, ferramentas acústicas, ferramentas nucleares, ferramentas de ressonância magnética nuclear, ferramentas de permissividade, e ferramentas de amostragem e teste de formação.

[0022] Os dispositivos acima observados podem armazenar dados em uma memória de fundo de poço e/ou transmitir dados para um sistema de telemetria de fundo de poço 72, que, por sua vez, transmite os dados recebidos poço-acima para a unidade de controle de superfície 40. O sistema de telemetria de fundo de poço 72 pode também receber sinais e dados a partir da unidade de controle de superfície 40 e pode transmitir tais sinais e dados recebidos para os dispositivos de fundo de poço adequados. Em um aspecto, um sistema de telemetria de pulso de lama pode ser usado para comunicação de dados entre os sensores de fundo de poço 70 e dispositivos e os equipamentos de superfície durante operações de perfuração. Um sensor 43 colocado na linha de fluido 38 pode detectar as variações de pressão de lama, como pulsos de lama, responsivas aos dados transmitidos pelo sistema de telemetria de fundo de poço

72. O sensor 43 pode gerar sinais (por exemplo, sinais elétricos) em resposta às variações de pressão de lama e pode transmitir tais sinais através de um condutor 45 ou no modo sem fio para a unidade de controle de superfície 40. Em outros aspectos, qualquer outro sistema de telemetria adequado pode ser usado para comunicação de dados unidirecional ou bidirecional entre a superfície e o conjunto de perfuração 90, incluindo, porém sem limitação, um sistema de telemetria sem fio, como um sistema de telemetria acústica, um sistema de telemetria eletromagnético, uma tubulação com fio ou qualquer combinação dos mesmos. O sistema de comunicação de dados pode usar repetidores na coluna de perfuração ou no furo do poço. Uma ou mais tubulações com fio podem ser compostas pela união de seções de tubulação de perfuração, em que cada seção de tubulação inclui um link de comunicação de dados que opera ao longo da tubulação. A conexão de dados entre as seções de tubulação pode ser feita por meio de qualquer método adequado, incluindo, porém sem limitação, conexões de linha elétrica ou óptica, incluindo métodos de acoplamento ressonante, capacitivo, de indução ou óptico. Um link de comunicação de dados pode também ser operado ao longo de um lado da coluna de perfuração 20, por exemplo, se o tubo enrolado em espiral for empregado.

[0023] O sistema de perfuração descrito até aqui se refere àqueles sistemas de perfuração que usam uma tubulação de perfuração para transportar o conjunto de perfuração 90 para o poço 26, em que o peso sobre a broca é controlado a partir da superfície, tipicamente mediante o controle da operação do guincho. Entretanto, um grande número dos sistemas de perfuração atuais, especialmente para a perfuração de furos de poço horizontais e altamente desviados, usa um tubo enrolado para transportar o conjunto de perfuração para o fundo do poço. Em tal aplicação, um propulsor é, às vezes, instalado na coluna de perfuração para fornecer a força desejada sobre a ferramenta de desintegração 50. Além disso, quando é usado um tubo enrolado, o tubo não é girado por uma mesa giratória, mas, de preferência, é injetado no furo do poço por um injetor adequado enquanto o motor de fundo de poço, como o motor de perfuração 55, gira a ferramenta de desintegração 50. Para a perfuração marítima, uma plataforma marítima ou uma embarcação é usada para suportar o equipamento de perfuração, incluindo a coluna de perfuração.

[0024] Ainda com referência à Figura 1, pode ser fornecida uma ferramenta de resistividade 64 que inclui, por exemplo, uma pluralidade de antenas incluindo, por exemplo, transmissores 66a ou 66b 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 irão observar que outras ferramentas de propriedade de formação podem ser empregadas com ou no lugar da ferramenta de resistividade 64.

[0025] A perfuração de liner ou perfuração de revestimento pode ser uma configuração ou operação usada para fornecer um dispositivo de desintegração que se torna cada vez mais atrativo na indústria de óleo e gás uma vez que tem várias vantagens em comparação com a perfuração convencional. Um exemplo de tal configuração é mostrado e descrito na patente de propriedade comum US nº

9.004.195, intitulada "Apparatus and Method for Drilling a Wellbore, Setting a Liner and Cementing the Wellbore During a Single Trip", que está incorporada ao presente documento a título de referência, em sua totalidade. É importante notar que, apesar de uma taxa de penetração relativamente baixa, o tempo para conduzir um liner até o alvo é reduzido devido ao fato de que o liner é assentado dentro do furo enquanto a perfuração do poço é feita simultaneamente. Isso pode ser benéfico em formações de expansão onde uma contração do poço perfurado pode dificultar uma instalação do liner posteriormente. Adicionalmente, a perfuração com liner em reservatórios esgotados e instáveis minimiza o risco de a tubulação ou coluna de perfuração ficar presa devido ao colapso do furo.

[0026] Embora a Figura 1 seja mostrada e descrita em relação a uma operação de perfuração, os versados na técnica irão reconhecer que configurações similares, embora com componentes diferentes, podem ser usadas para realizar operações de fundo de poço diferentes. Por exemplo, o cabo de aço, o tubo enrolado e/ou outras configurações podem ser usadas conforme conhecido na técnica. Adicionalmente, podem ser empregadas configurações de produção para extrair e/ou injetar materiais a partir de/em formações da terra. Dessa forma, a presente revelação não deve ser limitada a operações de perfuração, mas pode ser empregada para qualquer operação (ou operações) de fundo de poço adequada ou desejada.

[0027] Agora com referência à Figura 2, é mostrado um diagrama de linha esquemático de um exemplo de sistema 200 que inclui uma primeira estrutura disposta ao longo de uma segunda estrutura. Pelo menos uma parte da primeira ou segunda estrutura é disposta abaixo da superfície terrestre. A primeira ou a segunda estrutura pode ser conectada de modo operacional ao equipamento acima da superfície terrestre. Na modalidade da Figura 2, a primeira estrutura é uma estrutura interna 210 disposta pelo menos parcialmente em uma estrutura externa 250, conforme mostrado. Entretanto, a disposição da estrutura interna 210 pelo menos parcialmente na estrutura externa 250 não deve ser entendida como uma limitação. O aparelho, sistemas e métodos revelados são iguais se aplicados a um sistema no qual uma primeira e segunda estruturas são dispostas em paralelo e não uma dentro da outra. Na modalidade da Figura 2, a estrutura interna 210 é uma coluna interna, incluindo um conjunto de perfuração 220, também conhecido como conjunto de fundo de poço (BHA), conforme descrito abaixo. Adicionalmente, conforme ilustrado, a estrutura externa 250 é um revestimento, um liner ou uma coluna externa. Em uma outra modalidade, a estrutura externa pode ser a formação (por exemplo, a formação 60 mostrada na Figura 1). A estrutura interna 210 inclui várias ferramentas que são móveis dentro de e em relação à estrutura externa 250. Conforme descrito na presente invenção, várias das ferramentas da estrutura interna 210 podem agir sobre e/ou com porções da estrutura externa 250 para realizar certas operações de fundo de poço. Adicionalmente, várias das ferramentas da estrutura interna 210 podem se estender axialmente além da estrutura externa 250 para realizar outras operações de fundo de poço, como perfuração.

[0028] Na modalidade da Figura 2, a estrutura interna 210 é adaptada para passar pela estrutura externa 250 e se conectar ao lado interno 250a da estrutura externa 250 em vários locais separados (também chamados na presente invenção de "assentamentos" ou "locais de assentamento"). A modalidade mostrada da estrutura externa 250 inclui três assentamentos, ou seja, um assentamento inferior 252, um assentamento intermediário 254 e um assentamento superior 256. A estrutura interna 210 inclui um conjunto de perfuração 220 conectado a uma extremidade de fundo de um membro de tubular 201, como uma coluna de tubulações unidas ou um tubo enrolado. O conjunto de perfuração 220 inclui um primeiro dispositivo de desintegração 202 (também chamado na presente invenção de "broca piloto") em sua extremidade de fundo para perfurar um poço de um primeiro tamanho 292a (também chamado na presente invenção de "furo piloto"). O conjunto de perfuração 220 inclui adicionalmente um dispositivo de condução 204 que em algumas modalidades pode incluir vários membros de aplicação de força 205 configurados para se estender a partir do dispositivo de condução 204 para aplicar força sobre uma parede 2922a' do furo piloto 292a perfurado pela broca piloto 202 para conduzir a broca piloto 202 ao longo de uma direção selecionada, como para perfurar um furo piloto desviado. O conjunto de perfuração 220 pode incluir também um motor de perfuração 208 (também chamado de "motor de lama") configurado para girar a broca piloto 202 quando um fluido 207 sob pressão é fornecido para a estrutura interna 210.

[0029] Na configuração da Figura 2, o conjunto de perfuração 220 é mostrado também como incluindo um alargador 212 que pode ser estendido e retraído em direção a um corpo do conjunto de perfuração 220, conforme desejado, para ampliar o furo piloto 292a para formar um furo do poço 292b, até pelo menos o tamanho da coluna externa. Em várias modalidades, por exemplo, conforme mostrado, o conjunto de perfuração 220 inclui vários sensores (coletivamente designados pelo número 209)

para fornecer sinais relacionados a vários parâmetros de fundo de poço, incluindo, mas sem limitação, várias propriedades ou características de uma formação 295, do fluido 207 e de parâmetros relacionados à operação do sistema 200. O conjunto de perfuração 220 inclui também um circuito de controle (também chamado de "controlador") 224 que pode incluir circuitos 225 para condicionar os sinais dos vários sensores 209, um processador 226, como um microprocessador, um dispositivo de armazenamento de dados 227, como uma memória de estado sólido, e programas 228 acessíveis ao processador 226 para executar instruções contidas nos programas 228. O controlador 224 se comunica com um controlador de superfície (não mostrado) através de um dispositivo de telemetria adequado 229a que fornece comunicação unidirecional ou bidirecional entre a estrutura interna 210 e o controlador de superfície. A unidade de telemetria 229a pode usar qualquer técnica de comunicação de dados adequada, incluindo, mas não se limitando a, telemetria de pulso de lama, telemetria acústica, telemetria eletromagnética e tubulação com fio. Uma unidade de geração de energia 229b na estrutura interna 210 fornece energia elétrica para os vários componentes na estrutura interna 210, incluindo os sensores 209 e outros componentes como válvulas, motores ou atuadores no conjunto de perfuração 220. O conjunto de perfuração 220 pode incluir também um segundo dispositivo de geração de energia 223 capaz de fornecer energia elétrica que independe da presença da energia gerada com o uso do fluido de perfuração 207 (por exemplo, o terceiro dispositivo de geração de energia 240b descrito abaixo).

[0030] Em várias modalidades, tal como aquela mostrada, a estrutura interna 210 pode adicionalmente incluir um dispositivo de vedação 230 (também chamado de "substituto de vedação") que pode incluir um elemento de vedação 232, como um obturador expansível e retrátil, configurado para fornecer uma vedação fluida entre a estrutura interna 210 e a estrutura externa 250 quando o elemento de vedação 232 é ativado para assumir um estado expandido. Adicionalmente, a estrutura interna 210 pode incluir um substituto de acionamento de liner 236 que inclui elementos de fixação 236a, 236b (por exemplo, elementos de trava) que podem ser conectados de modo removível a qualquer um dentre os locais de assentamento na estrutura externa 250. À estrutura interna 210 pode incluir também um substituto ou dispositivo de ativação de suspensor 238 que tem elementos de vedação 238a, 238b configurados para ativar um suspensor giratório 270 na estrutura externa 250. A estrutura interna 210 pode incluir um terceiro dispositivo de geração de energia 240b, como um dispositivo acionado por turbina, operado pelo fluido 207 que flui através da estrutura interna 210 configurada para gerar energia elétrica, e um segundo dispositivo de telemetria unidirecional ou bidirecional 240a que usa qualquer técnica de comunicação adequada, incluindo, porém sem limitação, telemetria de pulso de lama, acústica, eletromagnética e de tubulação com fio. A estrutura interna 210 pode incluir adicionalmente um quarto dispositivo de geração de energia 241, que independe da presença de uma fonte de geração de energia com o uso de fluido de perfuração 207, como baterias. A estrutura interna 210 pode incluir adicionalmente tubos curtos 244, percursores (não mostrados) e um substituto de arrebentamento 246.

[0031] Ainda com referência à Figura 2, a estrutura externa 250 inclui um liner 280 que pode alojar ou conter um segundo dispositivo de desintegração 251 (por exemplo, também chamado na presente invenção de "broca alargadora") em sua extremidade inferior. Uma operação de fundo de poço onde um liner está envolvido é genericamente chamada de operação de liner. A broca alargadora 251 é configurada para ampliar uma porção restante do furo 292a perfurado pela broca piloto 202. Em certos aspectos, a fixação da coluna interna no assentamento inferior 252 possibilita que a estrutura interna 210 perfure o furo piloto 292a e que o alargador 212 o alargue até o tamanho do poço 292 que é pelo menos tão grande quanto a estrutura externa 250. A fixação da estrutura interna 210 no assentamento intermediário 254 permite que a broca alargadora 251 amplie a seção do furo 292a não ampliada pelo alargador 212 (também chamada na presente invenção de "furo restante" ou "furo piloto restante"). A fixação da estrutura interna 210 no assentamento superior 256 permite cimentar um ânulo 287 entre o liner 280 e a formação 295 sem puxar a estrutura interna 210 para a superfície, isto é, em uma única viagem do sistema 200 para o fundo do poço. O assentamento inferior 252 pode incluir uma estria fêmea 252a e um sulco de trava 252b para fixar aos elementos de fixação 236a e 236b do substituto de acionamento de liner 236. De modo similar, o assentamento intermediário 254 inclui uma ranhura fêmea 254a e um sulco de trava 254b e o assentamento superior 256 inclui uma ranhura fêmea 256a e um sulco de trava 256b. Qualquer outro método adequado de fixação e/ou mecanismos de trava para conectar a estrutura interna 210 à estrutura externa 250 pode ser usado para o propósito desta revelação.

[0032] A estrutura externa 250 pode incluir, também, um dispositivo de controle de fluxo 262, como um conjunto ou dispositivo de prevenção de refluxo, colocado no lado interno 250a da estrutura externa 250 adjacente a sua extremidade inferior 253. Na Figura 2, o dispositivo de controle de fluxo 262 está em uma posição desativada ou aberta. Em tal posição, o dispositivo de controle de fluxo 262 permite a comunicação fluida da região entre a formação 295 e a estrutura externa 250 e a região na parte interna 250a da estrutura externa 250. Em algumas modalidades, o dispositivo de controle de fluxo 262 pode ser ativado (isto é, fechado) quando a broca piloto 202 é recuperada dentro da estrutura externa 250 para impedir a comunicação fluida do furo do poço 292 para o lado interno 250a da estrutura externa 250. O dispositivo de controle de fluxo 262 é desativado (isto é, aberto) quando a broca piloto 202 é estendida para fora da estrutura externa 250. Em um aspecto, os membros de aplicação de força 205 ou um outro dispositivo adequado podem ser configurados para ativar o dispositivo de controle de fluxo 262.

[0033] O dispositivo de controle de fluxo reverso 266, como uma palheta reversa ou outra estrutura de prevenção de contracorrente, pode ser também fornecido para impedir a comunicação fluida do lado interno da estrutura externa 250 em locais acima do dispositivo de controle de fluxo reverso 266 a locais abaixo do dispositivo de controle de fluxo reverso 266. A estrutura externa 250 inclui também um suspensor 270 que pode ser ativado pelo substituto de ativação de suspensor 238 para ancorar a estrutura externa 250 ao revestimento hospedeiro 290. O revestimento hospedeiro 290 é instalado no furo do poço 292 antes da perfuração adicional do furo do poço 292 com o sistema 200. Em um aspecto, a estrutura externa 250 inclui um dispositivo de vedação 285 para fornecer uma vedação entre a estrutura externa 250 e o revestimento hospedeiro 290. A estrutura externa 250 inclui adicionalmente um receptáculo 284 em sua extremidade superior que pode incluir uma luva de proteção 281 que tem uma ranhura fêmea 282a e um sulco de trava 282b. Uma barreira de detritos 283 pode também ser fornecida para impedir que cascalhos produzidos pela broca piloto 202, pelo alargador 212 e/ou pela broca alargadora 251 penetrem no espaço ou o ânulo entre a estrutura interna 210 e a estrutura externa 250.

[0034] Para perfurar o furo do poço 292, a estrutura interna 210 é colocada dentro da estrutura externa 250 e fixada à estrutura externa 250 no assentamento inferior 252 mediante a ativação dos elementos de fixação 236a, 236b do substituto de acionamento de liner 236 conforme mostrado. Esse substituto de acionamento de liner 236, quando ativado, conecta o elemento de fixação 236a às estrias fêmeas 252a e o elemento de fixação 236b ao sulco de trava 252b no assentamento inferior 252. Nessa configuração, a broca piloto 202 e o alargador 212 se estendem além da broca alargadora 251. Em funcionamento, o fluido de perfuração 207 alimenta o motor de perfuração 208 que gira a broca piloto 202 para fazer com que a mesma perfure o furo piloto 292a enquanto o alargador 212 amplia o furo piloto 292a até o diâmetro do furo do poço 292 pelo menos no tamanho da coluna externa. A broca piloto 202 e o alargador 212 podem também ser girados pela rotação do sistema de perfuração 200, além da rotação de um ou ambos dentre os mesmos pelo motor de perfuração 208.

[0035] Em geral, existem três configurações e/ou operações diferentes que são realizadas com o sistema 200: perfuração, alargamento e cimentação. Em uma posição de perfuração, o conjunto de perfuração 220 pelo menos parcialmente se projeta para fora da estrutura externa 250 para possibilitar a capacidade de medição e condução (por exemplo, conforme mostrado na Figura 2). Em uma posição de alargamento, uma porção reduzida da estrutura interna 210, por exemplo, apenas o primeiro dispositivo de desintegração 202 (por exemplo, broca piloto) está fora da estrutura externa 250 para reduzir o risco de aprisionar a tubulação ou a coluna de perfuração no caso de colapso do poço e o restante do conjunto de perfuração 220 fica alojado dentro da estrutura externa 250. Em uma posição de cimentação, o conjunto de perfuração 220 está situado dentro da estrutura externa 250 a uma certa distância do segundo dispositivo de desintegração (por exemplo, broca alargadora 251) para assegurar uma junta flutuante adequada.

[0036] Durante a realização de operações de fundo de poço, o uso de sistemas como aquele mostrado e descrito acima nas Figuras 1 e 2, é vantajoso monitorar o que está ocorrendo no fundo do poço. Algumas tais soluções incluem tubulação com fio (WP, de "wired pipe") onde o monitoramento é realizado com o uso de um ou mais sensores e/ou dispositivos e os dados coletados são transmitidos através de tubulações de perfuração especiais como um "cabo longo". Uma outra solução emprega a comunicação através de telemetria de pulso de lama, em que o fluido de furo é usado como um canal de comunicação. Em tais modalidades, são gerados pulsos de pressão no fundo do poço (codificados), e um transdutor de pressão converte os pulsos de pressão em sinais elétricos (codificados). A telemetria de pulso de lama (MPT) é, em comparação com a tubulação com fio, muito lenta (por exemplo, em várias ordens de magnitude, como um fator de mil). Uma informação específica é O local. Isso é particularmente verdadeiro quando se deseja que uma operação de fundo de poço seja realizada em um ponto muito específico ao longo de um furo do poço, como, porém sem limitação, instalação de obturador, escareamento, alargamento e/ou estabilizadores de extensão, lâminas de alargador, elementos de travamento, âncoras, suspensores, etc.

[0037] Para serviços de perfuração de liner, mediante o uso de um sistema como aquele mostrado e descrito em relação à Figura 2, pode ser necessário detectar ou encontrar posições diferentes em locais de até 6.000 metros ou mais distante da superfície. Adicionalmente, pode ser desejável saber se o liner estava se movendo após uma operação de instalação e corrigir imprecisões na planilha de resultados. De acordo com modalidades da presente revelação, os marcadores são posicionados em um ou mais locais ao longo de uma estrutura externa (como um liner, coluna externa,

revestimento, etc.) ou uma estrutura interna e um sensor é carregado em uma estrutura interna (por exemplo, um conjunto de perfuração, uma coluna interna, uma ferramenta de cabo de aço, etc.) ou uma estrutura externa, respectivamente, que pode detectar a posição do marcador (ou marcadores). Se a comunicação de telemetria de pulso de lama for empregada, um tempo de transmissão de 25 segundos ou mais pode ocorrer (por exemplo, o tempo da detecção de marcador até as informações serem exibidas na superfície). Para levar em conta o atraso, uma área de detecção grande e/ou uma velocidade de manobra lenta podem ser empregadas. A área de detecção grande e/ou a velocidade de manobra lenta podem resultar em uma margem de erro entre 50 cm e 100 cm. Pode ser vantajoso melhorar a precisão de detecção de posição de fundo de poço.

[0038] De acordo com modalidades da presente revelação, a otimização da detecção de posição é alcançada, especialmente através de telemetria de pulso de lama. Adicionalmente, as modalidades da presente revelação podem eliminar velocidades de manobra lentas para compensar a comunicação (ou comunicações) de taxa de dados baixa para detecção de posição, o que pode tornar a detecção de posição difícil e dispendiosa. De acordo com algumas modalidades da presente revelação, uma região de detecção relativamente pequena (isto é, para detectar um marcador) é suficiente (por exemplo, menor que 10 cm, como 2 cm) e pode detectar a posição exata do marcador (por exemplo, com uma margem de erro de cerca de cm ou menos). Consequentemente, uma tela na superfície pode mostrar a posição exata de vários componentes de fundo de poço com base na posição conhecida de um sensor ao longo de uma estrutura interna.

[0039] Adicionalmente, de acordo com uma modalidade da presente revelação, é possível ter uma estrutura interna ou externa (com um sensor) passando por uma estrutura interna ou externa (com um marcador), respectivamente, sem fluxo e, dessa forma, sem nenhuma comunicação de telemetria de pulso de lama. Entretanto, o sistema pode detectar a presença do marcador e dessa forma reter informações relacionadas ao tempo de interação. Então, uma vez iniciada novamente a circulação, essas informações de tempo podem ser usadas para determinar posições relativas de forma muito precisa. Em tal modalidade, na ausência de fluxo, o sistema para detectar a presença do marcador pode usar energia fornecida por um dispositivo de armazenamento de energia, como uma bateria. Como tal, as velocidades de manobra ou perfuração durante os procedimentos de procura de marcador não são de importância crítica. Consequentemente, nenhuma parte elétrica dispendiosa adicional é necessária para possibilitar a detecção de posição precisa, como relógios de alta precisão (por exemplo, relógios atômicos). Adicionalmente, de acordo com uma modalidade da presente revelação, é possível detectar múltiplos marcadores durante uma operação de manobra ou perfuração. Tal detecção múltipla pode possibilitar a otimização de quaisquer procedimentos de ajuste.

[0040] Agora com referência à Figura 3, é mostrada uma ilustração esquemática de um sistema 300 de acordo com uma modalidade da presente revelação. Nessa modalidade, similar àquela descrita acima, uma estrutura interna 310 é adaptada para passar por uma estrutura externa 350 e se conectar ao lado interno 350a da estrutura externa 350 em vários locais separados (também chamados na presente invenção de "assentamentos" ou "locais de assentamento"). A modalidade mostrada da estrutura externa 350 inclui três assentamentos, ou seja, um assentamento inferior 352, um assentamento intermediário 354 e um assentamento superior 356. A estrutura interna 310 inclui um conjunto de perfuração 320 localizado em uma extremidade inferior da mesma, similar àquela mostrada e descrita acima.

[0041] Conforme observado acima, a estrutura interna 310 pode interagir com a estrutura externa 350, como através de engate entre uma ferramenta de fundo de poço interna 358 que faz parte da estrutura interna 310 e os assentamentos 352, 354, 356 da estrutura externa 350. Em algumas modalidades, a ferramenta de fundo de poço interna 358 é uma ferramenta de descida passível de ligação descendente que pode estender um ou mais elementos para engate com os assentamentos 352, 354, 356, conforme será observado pelos versados na técnica. Embora mostrado e descrito na presente invenção em relação a um engate entre uma ferramenta de descida incluída em uma estrutura interna e um assentamento em uma estrutura externa, os versados na técnica irão observar que qualquer tipo de operação de fundo de poço que tenha por base a posição pode ser realizada e empregar as modalidades da presente revelação. Por exemplo, a ferramenta de descida e o assentamento podem fazer parte da estrutura interna e externa, respectivamente. Adicionalmente, o aparelho, sistemas e métodos revelados são os mesmos se aplicados a um sistema em que uma primeira e segunda estruturas são dispostas em paralelo e não uma dentro da outra e pelo menos um marcador e pelo menos um sensor, bem como um assentamento e uma ferramenta de descida está situado em uma dentre a primeira e a segunda estrutura.

[0042] Conforme discutido acima, o conhecimento sobre o posicionamento relativo de uma estrutura interna em relação a uma estrutura externa é importante para poder realizar certas operações de fundo de poço. Por exemplo, com referência à Figura 3, para obter o engate adequado entre a ferramenta de fundo de poço interna 358 e os assentamentos 352, 354, 356 da estrutura externa 350, é importante saber as posições relativas entre a estrutura interna 310 e a estrutura externa 350 com alta precisão.

[0043] Para obter a medição da posição relativa precisa, uma dentre a estrutura interna 310 ou a estrutura externa 350 pode ser configurada com um ou mais marcadores e a respectiva estrutura externa 350 ou estrutura interna 310 pode incluir um ou mais sensores que são selecionados para detectar a proximidade dos marcadores. Por exemplo, os assentamentos 352, 354, 356 podem incluir, cada um, um ou mais marcadores posicionados ao redor de ou a uma distância conhecida em relação ao respectivo assentamento 352, 354, 356. A estrutura interna 310 pode incluir um ou mais sensores que estão situados a uma distância conhecida em relação à ferramenta de fundo de poço interna 358 da estrutura interna 310. Por exemplo, o um ou mais sensores podem estar situados na e/ou próximos à ferramenta de fundo de poço interna 358 da estrutura interna 310. Os sensores na estrutura interna 310 podem monitorar um sinal que é gerado por ou através da interação com o marcador da estrutura externa 350. O sinal pode ser dependente da distância entre o sensor e o marcador.

[0044] Agora com referência às Figuras 4A e 4B, são mostradas ilustrações esquemáticas de um sistema 400 que tem uma estrutura externa 450 com um marcador de posição 402 que faz parte de um sistema de detecção de posição 404 de acordo com uma modalidade da presente revelação. Adicionalmente, o sistema 400 inclui uma estrutura interna 410 que pode ser assentada no interior e em relação à estrutura externa 450.

[0045] Embora mostrado e descrito nas Figuras 4A e 4B com vários componentes específicos configurados na e sobre a estrutura interna 410 e na estrutura externa 450, os versados na técnica irão observar que configurações alternativas com os componentes presentemente descritos situados dentro de uma estrutura externa (por exemplo, um liner) são possíveis sem se afastar do escopo da presente revelação. Por exemplo, o marcador pode estar situado sobre a estrutura interna 410 e detectado por um sensor na estrutura externa 450. A estrutura interna 410 e/ou a estrutura externa 450 pode incluir um ou mais componentes, incluindo, porém sem limitação, obturadores, escareadores, alargadores, estabilizadores extensíveis, âncoras, elementos de travamento, ferramentas de ativação de suspensor, substitutos de acionamento de liner, ferramentas de recondicionamento de poço, ferramentas de trituração, ferramentas de corte e/ou dispositivos de comunicação, como acopladores, por exemplo, acopladores indutivos, acopladores capacitivos, acopladores ressonantes eletromagnéticos ou acopladores acústicos. No exemplo não limitador, como aquele mostrado nas Figuras 4A e 4B, a estrutura externa 450 pode incluir uma parte do sistema de detecção de posição 404 (por exemplo, um marcador). O marcador pode compreender — marcadores — magnéticos, ópticos, acústicos, eletromagnéticos, mecânicos, eletromecânicos, elétricos, de identificação por radiofrequência (também conhecidos como RFID), radioativos e/ou de radiação. Por exemplo, os marcadores de várias modalidades da presente revelação podem incluir um magneto, uma fonte radioativa, um transmissor eletromagnético, um transceptor eletromagnético, um identificador por radiofrequência (RFID), uma região de alta ou baixa condutividade, permissividade, suscetibilidade ou densidade, uma reentrância formada na estrutura interna ou externa (isto é, recursos mecânicos), uma fonte óptica, uma bobina e/ou enrolamentos de estator. Os identificadores de radiofrequência, em particular, podem compreender um transmissor e/ou receptor, um armazenamento de energia, e dispositivo eletrônico e podem ser usados para ler a identificação dos marcadores de RFID ao detectá-los ou podem ser dispostos para modificar um estado do marcador de RFID (por exemplo, aumentar o status de um contador). Os marcadores podem compreender um grupo de marcadores individuais, em que o grupo de marcadores individuais pode compreender os mesmos tipos de marcadores ou tipos diferentes de marcadores.

[0046] Em uma modalidade não limitadora, o marcador de posição 402 é uma configuração de anel magnético que é instalada dentro de uma seção da estrutura externa 450 (mostrada como tendo vários componentes para alojar o marcador de posição 402). Entretanto, conforme observado, os versados na técnica irão observar que o marcador de posição 402 pode assumir inúmeras configurações sem se afastar do escopo da presente revelação. Por exemplo, os marcadores magnéticos, marcadores radioativos como marcadores gama, marcadores capacitivos, marcadores condutivos, componentes táteis/mecânicos, marcadores de temperatura ou calor, marcadores ópticos, etc. podem ser usados para determinar uma posição relativa entre a estrutura externa 450 e a estrutura interna 410 (por exemplo, de uma maneira axial e/ou rotacional uma em relação à outra) e dessa forma compreender um ou mais recursos de um marcador de posição de acordo com a presente revelação.

[0047] A detecção do marcador de posição 402 pode ser feita por um sensor 406 do sistema de detecção de posição 404 que faz parte de e/ou que é montado na estrutura interna 410. O sensor 406 é acoplado a componentes eletrônicos de fundo de poço 408 que também fazem parte da estrutura interna 410 (por exemplo,

parte de um módulo de componentes eletrônicos sobre ou dentro da estrutura interna 410). Por exemplo, o sensor 406 pode ser um sensor de campo magnético como um magnetômetro (por exemplo, um sensor de efeito Hall, sensor magnetorresistivo ou um sensor de fluxo magnético) que detecta a aparência e/ou a força de um campo magnético que é gerado pelo marcador de posição 402. Outros sensores que podem ser empregados incluem, porém sem limitação, um sensor para radiação radioativa (por exemplo, radiação gama) como um cristal de cintilação (por exemplo, um cristal de cintilação Nal ou um tubo de contagem) que detecta a aparência e/ou a força da radiação radioativa, um sensor para capacidade ou permissividade que detecta a aparência e/ou a força da capacidade ou permissividade, um sensor para resistividade, condutividade, resistência ou condutância como um eletrodo (por exemplo, uma disposição de eletrodos) ou uma bobina (por exemplo, uma disposição de bobinas) que detecta a aparência e/ou a força de resistividade, condutividade, resistência ou condutância, um sensor de luz que detecta a aparência e/ou a força de luz, um sensor de afastamento ou tátil como um sensor de afastamento acústico ou mecânico que detecta a aparência e/ou a quantidade de variações de distância ou afastamento, e um sensor de temperatura ou calor que detecta a aparência de calor e/ou variações de temperatura. Os componentes eletrônicos de fundo de poço 408 podem ser um ou mais componentes eletrônicos que são configurados na ou sobre a estrutura interna 410 e/ou uma ferramenta de fundo de poço da estrutura interna 410, e podem fazer parte de um módulo de componentes eletrônicos, conforme será observado pelos versados na técnica. Em outras modalidades, um dispositivo eletrônico (por exemplo, um fio elétrico) pode ser usado em vez dos componentes eletrônicos de fundo de poço 408.

[0048] A Figura 4A é uma ilustração em corte transversal de uma porção do sistema 400 que inclui o marcador de posição 402 na estrutura externa 450 e o sensor 406 da estrutura interna 410 configurado para se mover em relação ao marcador de posição 402. A Figura 4B é uma ilustração ampliada do marcador de posição 402 conforme indicado pelo círculo tracejado na Figura 4A.

[0049] Em algumas modalidades, o sistema de detecção de posição 404 pode ser operacionalmente conectado a ou de outro modo em comunicação com os componentes eletrônicos de fundo de poço 408 da estrutura interna 410 e/ou em comunicação com a superfície. A comunicação a partir do sistema de detecção de posição 404 pode incluir informações de posição e/ou informações a partir das quais as informações relacionadas a uma posição podem ser extraídas. Por exemplo, uma intensidade de sinal pode ser usada para determinar posições relativas do sensor 406 e o marcador de posição 402 se a intensidade de sinal for dependente de uma distância entre o sensor 406 e o marcador de posição 402.

[0050] As operações de fundo de poço específicas podem ser contingentes nas posições relativas específicas da estrutura interna 410 em relação à estrutura externa

450. Por exemplo, o engate, desengate e movimento adequados pelo menos de partes da estrutura interna 410 em relação à estrutura externa 450 podem ser alcançados com o uso de conhecimento das posições relativas das duas partes do sistema 400. Mediante o conhecimento da posição relativa da estrutura interna 410 em relação à estrutura externa 450, módulos de âncora, elementos de travamento, obturadores, ferramentas de medição, ferramentas de teste, escareadores, como alargadores, estabilizadores extensíveis, âncoras, ferramentas de ativação de suspensor, substitutos de acionamento de liner, ferramentas de recondicionamento de poço, ferramentas de trituração, ferramentas de corte e/ou dispositivos de comunicação, como acopladores, por exemplo, acopladores indutivos, acopladores capacitivos, acopladores ressonantes eletromagnéticos ou acopladores acústicos, etc., podem ser adequadamente engatados e/ou operados em locais desejados no fundo do poço. Por exemplo, a posição detectada pelo sistema de detecção de posição 404 pode ser comunicada à superfície para informar sobre o local da estrutura interna 410 em relação a uma posição exata do marcador de posição 402.

[0051] Na modalidade não limitadora mostrada nas Figuras 4A e 4B, o marcador de posição 402 inclui um anel magnético 412 que tem polos norte e sul opostos 414, 416 conforme mostrado. Em outras modalidades, a orientação de polo oposto ou diferente daquela mostrada pode ser usada. Adicionalmente, em ainda outras modalidades alternativas, o marcador de posição 402 pode ser formado a partir de uma estrutura e/ou material detectável diferente, conforme observado acima. Nessa modalidade, o anel magnético 412 é um anel completo de 360 graus (por exemplo, enrolado ao redor da e na estrutura externa 450). Em outras modalidades, um anel magnético pode ser dividido de modo que menos que 360 graus sejam cobertos pelo anel magnético. Adicionalmente, em outras modalidades, o anel magnético pode ter extremidades sobrepostas de modo que o anel magnético envolva aproximadamente mais que 360 graus da estrutura externa

450. Adicionalmente, outras configurações podem empregar elementos magnéticos espaçados, como botões, que formam o marcador de posição 402.

[0052] O anel magnético 412 do marcador de posição 402 cria um campo magnético que pode ser detectado por e/ou interagir com componentes ou recursos da estrutura interna 410 como o sensor 406. Ainda, vantajosamente, o marcador de posição em formato de anel 402, conforme mostrado nas Figuras 4A e 4B (por exemplo, anel magnético 412) pode ser usado independentemente da orientação da estrutura interna 410 devido ao fato de que, para um marcador em formato de anel, a orientação na e em relação à estrutura externa 450 é irrelevante para a detecção de um sinal. Consequentemente, a detecção do local da estrutura interna 410 em relação à estrutura externa 450 pode ser facilmente obtida. A detecção pode ser obtida, em parte, pelo processamento do sinal de sensor, o processamento sendo realizado pelos componentes eletrônicos de fundo de poço 408, e tal processamento e/ou dados podem ser comunicados à superfície. Assim que for comunicada a detecção à superfície de que o marcador de posição 402 foi detectado, pode ser desejável posicionar a estrutura interna 410 com precisão de modo que uma operação de fundo de poço desejada possa ser realizada em um local preciso.

[0053] Agora com referência à Figura 5, é mostrado um processo de fluxo 500 para detectar uma posição de uma estrutura interna em relação à estrutura externa, de acordo com a presente revelação. O processo de fluxo 500 pode ser realizado por sistemas de fundo de poço conforme mostrado e descrito na presente invenção. Particularmente, o processo de fluxo 500 é realizado pelo menos parcialmente no fundo do poço com uma primeira estrutura que tem pelo menos um marcador de posição e uma segunda estrutura que é móvel ao longo da e em relação à primeira estrutura, ou vice-versa. Por exemplo, o processo de fluxo 500 pode ser realizado no fundo do poço com uma estrutura externa que tem pelo menos um marcador de posição e uma estrutura interna que é móvel dentro de e em relação à estrutura externa ou vice-versa. Por exemplo, em algumas modalidades, a estrutura externa pode ser um liner ou coluna externa e a estrutura interna pode ser uma coluna interna. Adicionalmente, em outras modalidades, a estrutura interna pode ser uma ferramenta de cabo de aço que é transportada dentro de uma estrutura externa como um liner ou revestimento. Várias outras configurações são possíveis sem que se afaste do escopo da presente revelação.

[0054] No bloco 502, a estrutura interna é movida para o fundo do poço em relação à estrutura externa. A estrutura interna inclui pelo menos um sensor e a estrutura externa inclui o marcador de posição que é detectável pelo sensor da estrutura interna. O marcador de posição está situado ao longo da estrutura externa, sendo assim possível saber quando a estrutura interna está próxima e/ou passando pelo marcador de posição durante o movimento relativo da estrutura interna e da estrutura externa. Em uma modalidade alternativa, a estrutura interna inclui um marcador e a estrutura externa inclui o sensor. Em uma modalidade, por exemplo, quando a estrutura interna inclui o marcador e a estrutura externa inclui o sensor, a trajetória de comunicação até a superfície pode incluir pelo menos uma parte que usa comunicação sem fio.

[0055] No bloco 504, o sensor detecta o marcador de posição. A detecção pode ser uma intensidade de um sinal detectado, propriedade, característica, etc., que tem por base as configurações de sensor-marcador de posição. Por exemplo, mediante o uso de uma configuração de sensor magnético/marcador, a intensidade de campo magnético ou densidade de fluxo magnético pode ser a propriedade detectada. Mediante o uso de um sensor/marcador baseado em radiação, a propriedade detectada pode ser uma contagem ou contagem por segundo (isto é, atividade). Várias outras propriedades detectadas podem ser empregadas com base na configuração específica de sensor/marcador, incluindo, mas não se limitando a, correntes induzidas, tensões, padrões ópticos, resistência óptica, sinais acústicos, sinais eletromagnéticos, características geométricas e/ou radiação etc.

[0056] O sensor é conectado a componentes eletrônicos que podem registrar a propriedade detectada do marcador e, dessa forma, uma detecção versus tempo pode ser obtida. A combinação do sensor e dos componentes eletrônicos (sejam eles separados ou integrais com o sensor) pode ser configurada para monitorar um evento de importância crítica como um valor crítico da propriedade detectada. O processamento pode estar envolvido, como a aplicação de calibrações, correções, cálculo de médias, desvios padrão ou outras funções estatísticas. Em várias configurações, o evento de importância crítica pode ser um valor de pico ou intensidade de pico da propriedade detectada (por exemplo, campo magnético mais forte, contagem por segundo mais alta, etc.). Entretanto, em outras configurações, o evento de importância crítica detectado pode ser uma alteração na polaridade (como um sensor magnético de campo z detectaria ao passar por um ou mais magnetos, como magnetos dipolos, com o eixo dipolo apontando perpendicularmente à trajetória do sensor magnético de campo z de passagem), uma passagem de um valor positivo para um negativo (por exemplo, alteração no sinal de tensão). Adicionalmente, em algumas modalidades, o evento de importância crítica pode ser um recurso de uma curva detectada, por exemplo, caracterizada por um valor específico da primeira, segunda, etc. derivada da curva detectada ou alinhamento de uma ou mais curvas geradas pela interação do sensor com o marcador. Adicionalmente, um evento de importância crítica pode ser definido como um momento predeterminado após um ou mais recursos que podem ser entendidos como eventos de importância crítica, conforme discutido acima.

[0057] No bloco 506, o sensor/componentes eletrônicos determinam que o evento de importância crítica foi detectado. Se o evento de importância crítica for um pico na resposta do sensor, a detecção do evento de importância crítica pode ser baseada em um aumento da intensidade de sinal e, então, em uma diminuição da intensidade de sinal, e o sistema determina que o evento de importância crítica ocorreu em um momento pouco antes de a intensidade de sinal diminuir. Em algumas modalidades, o evento de importância crítica pode ser um evento conhecido (por exemplo, uma alteração na polaridade ou tensão) e/ou um valor predeterminado ou conhecido específico e, dessa forma, o evento de importância crítica pode ser detectado. Em algumas modalidades, o tempo do evento de importância crítica pode ser calculado com base no tempo de detecção ou em outros momentos que estejam relacionados ao sinal detectado. Por exemplo, o momento do evento de importância crítica poderia ser a média do tempo quando o sinal foi detectado pela primeira vez e o tempo quando o nível de sinal cai abaixo do nível (ou níveis) de ruído. Adicionalmente, em algumas modalidades, o evento de importância crítica pode ser um valor ou faixa de valores esperado que se baseia em teste e que responde pela variabilidade e/ou erro do mundo real. Dessa forma, o evento de importância crítica não se limita a um único teste e/ou processo de detecção ou algoritmo.

[0058] No bloco 508, com o evento de importância crítica detectado, o sistema irá contar ou determinar ou monitorar um tempo desde o evento de importância crítica que é o tempo desde que o evento de importância crítica ocorreu ou desde que o evento de importância crítica foi detectado. A contagem pode ser baseada em um carimbo de data/hora da detecção ou ocorrência do evento de importância crítica ou um carimbo de data/hora que está relacionado à detecção ou ocorrência do evento de importância crítica, por exemplo, um período de tempo predeterminado antes ou depois que o evento de importância crítica foi detectado. Em algumas modalidades, um relógio ou temporizador pode ser acionado após o evento de importância crítica ter ocorrido ou ser detectado ou acionar um período de tempo conhecido após o evento de importância crítica ter ocorrido ou ser detectado. Em qualquer evento, um tempo desde a detecção ou ocorrência do evento de importância crítica pode ser obtido.

[0059] No bloco 510, um sinal é transmitido para a superfície a partir da estrutura interna em relação à posição, por exemplo, em relação à posição da estrutura interna em relação à estrutura externa. O sinal inclui o tempo desde o evento de importância crítica. O final do período de tempo do tempo desde o evento de importância crítica pode ser o evento de transmissão do sinal ou um tempo que está relacionado ao evento de transmissão do sinal, por exemplo, um tempo que inclui períodos de tempo adicionais como tempos de processamento, tempos de transmissão ou um intervalo de tempo predefinido antes ou depois que a transmissão do sinal ocorre. Consequentemente, o tempo desde o evento de importância crítica representa um período de tempo que está relacionado ao tempo quando o marcador passa pelo sensor ou vice-versa. Consequentemente, qualquer deslocamento subsequente da estrutura interna em relação à estrutura externa pode ser determinado.

[0060] No bloco 512, o sinal transmitido é recebido na superfície e processado para determinar uma posição da estrutura interna. Especificamente, o processamento inclui uma soma do tempo desde o evento de importância crítica e um tempo de processamento, que pode ser um tempo conhecido ou um tempo calculado e pode fazer parte do sistema como um todo. O tempo de processamento pode incluir o tempo de transmissão, isto é, o tempo desde a transmissão da estrutura interna até o sinal alcançar um receptor na superfície. O tempo de transmissão depende muitas vezes de parâmetros operacionais, como profundidade e/ou tipo de fluido, e pode ser determinado levando-se em conta os parâmetros operacionais. Por exemplo, o tempo de transmissão tipicamente aumenta com o aumento da profundidade do poço e é normalmente maior para a lama à base de água do que para a lama à base de óleo. O tempo de transmissão pode ser calculado com base em parâmetros de operação ou pode ser tomado a partir de uma tabela de consulta. A tabela de consulta pode ser uma tabela de consulta convencional, tipicamente impressa em papel, ou uma tabela de consulta eletronicamente acessível, como por um sistema de processamento que executa instruções de software para determinar o tempo de transmissão. A determinação do tempo de transmissão pode ser baseada em medições laboratoriais e/ou considerações teóricas. O tempo de transmissão pode também ser medido de maneira exemplificadora para uma operação de perfuração ou para cada transmissão, individualmente.

[0061] Adicionalmente, o tempo de processamento pode incluir qualquer tempo de processamento que ocorre na superfície ou no fundo do poço, como processamento nos componentes eletrônicos para preparar o sinal transmitido (por exemplo, a aplicação de algoritmos de compensação, correção ou calibração para medições, codificação ou decodificação de informações, repetição ou amplificação de sinais, aplicação de esquemas de compactação de dados e/ou técnicas de correção de telemetria conhecidas na técnica, conversão de sinais analógicos para digitais ou vice- versa, como conversão de sinais analógicos eletrônicos para sinais eletrônicos digitais ou vice-versa ou conversão de informações digitais de componentes eletrônicos em um pulso de lama ou vice-versa para telemetria de pulso de lama). O processamento realizado no bloco 512 pode incluir a determinação de um atraso total que inclui tanto o tempo desde o evento de importância crítica quanto qualquer atraso de sistema conhecido incluindo, mas não se limitando ao tempo de processamento que pode incluir tempo de transmissão e outros intervalos de tempo calculados, predeterminados ou de outro modo conhecidos.

[0062] No bloco 514, o sinal processado permite uma correlação de posição relativa entre a estrutura interna e a estrutura externa, que é responsável por qualquer movimento relativo desde o tempo do evento de importância crítica. Mediante a determinação dos dados relacionados à profundidade, como a altura de bloco ou a profundidade que foi capturada pelo sistema de rastreamento de profundidade de superfície no momento do evento de importância crítica, a posição relativa das estruturas externa e interna pode ser identificada em qualquer momento posterior, como o momento do evento de importância crítica mais o atraso total. Como tal, a posição precisa da estrutura interna em relação à estrutura externa pode ser conhecida.

[0063] Alternativamente, em vez de transmitir o tempo desde o evento de importância crítica, o tempo medido do evento de importância crítica pode ser transmitido para a superfície, por exemplo, como um carimbo de data/hora. Entretanto, a transmissão de um carimbo de data/hora tipicamente pode exigir mais bits de dados em comparação com a transmissão de um tempo desde o evento de importância crítica, devido ao fato de que a faixa de valor esperada para um carimbo de data/hora dividida pela resolução numérica necessária é muito maior para o carimbo de data/hora do que aquela para o tempo desde o evento de importância crítica. Por exemplo, se a faixa de valor esperada para o carimbo de data/hora for de duas semanas e a resolução numérica necessária for de um minuto, o carimbo de data/hora seria digitalizado em pelo menos duas semanas/um minuto, o que equivale a 20.160 níveis que iria exigir 15 bits. Em contrapartida, se a faixa de valor esperada para o tempo desde o evento de importância crítica for de dez minutos e a resolução numérica necessária for de um minuto, o tempo desde o evento de importância crítica pode ser digitalizado em não mais que dez níveis correspondentes a quatro bits. Além disso, a transmissão do carimbo de data/hora iria depender da precisão do relógio de fundo de poço sendo comparável com a precisão do relógio de superfície. Os relógios de fundo de poço, entretanto, estão sujeitos a ambientes agressivos em que são usados, incluindo temperaturas intensificadas e altas variações de temperatura, e podem estar sujeitos a imprecisões como desvios, etc. A quantidade de tais imprecisões tipicamente aumenta com o tempo e, dessa forma, é benéfico transmitir apenas o tempo desde o evento de importância crítica relativamente curto em vez de o carimbo de data/hora. O problema de desvio em relógios de fundo de poço, entretanto, pode ser mitigado pela sincronização repetida com um relógio mais preciso na superfície ou no fundo do poço.

[0064] No bloco 516, uma operação de fundo de poço é realizada com base na posição correlacionada. Tal operação de fundo de poço pode incluir o ajuste da posição física da estrutura interna em relação à estrutura externa. Por exemplo, o tempo desde o evento de importância crítica, o tempo de processamento e/ou o atraso total pode ser indicativo de uma "ultrapassagem" ou deslocamento relativo adicional entre as estruturas interna e externa. Mediante a determinação dos dados relacionados à profundidade, como a altura de bloco ou a profundidade que foi capturada por um sistema de rastreamento de profundidade de superfície no momento em que o evento de importância crítica ocorreu ou foi detectado pelo sensor de fundo do poço, uma operação reversa pode ser usada para mover a estrutura interna para um local específico onde o evento de importância crítica ocorreu ou foi detectado. Alternativamente, a estrutura interna pode ser movida para um local específico a uma distância, por exemplo, uma distância predefinida, a partir do local onde o evento de importância crítica ocorreu ou foi detectado.

[0065] No local específico, pode ser realizada uma operação de fundo de poço que pode ser, em combinação ou alternativamente, uma atuação ou ação. Tal atuação ou ação pode incluir extensão de âncoras, elementos de travamento, estabilizadores ou lâminas como lâminas de escareador ou alargador, ativação de obturadores, ferramentas de ativação de suspensor, substitutos de acionamento de liner, ferramentas de recondicionamento de poço, ferramentas de trituração, ferramentas de corte e/ou dispositivos de comunicação, como acopladores, por exemplo, —“acopladores indutivos, acopladores capacitivos, acopladores ressonantes eletromagnéticos ou acopladores acústicos, teste ou amostragem (por exemplo, testemunhagem ou teste de fluido) de uma formação, retração de lâminas, como lâminas de escareador ou alargador e/ou outras ações cuja execução possa ser vantajosa em um local muito específico. Por exemplo, o posicionamento da estrutura interna em relação à estrutura externa de modo que o engate com um assentamento da estrutura externa possa ser obtido (por exemplo, conforme mostrado e descrito com relação às Figuras 2 a 3).

[0066] Em algumas configurações, o tempo do evento de importância crítica pode ser armazenado na memória até que possa ser enviado para a superfície. Nesse caso, o tempo de transmissão pode ser determinado com alta precisão, o que leva a uma melhoria geral da determinação de atraso total. Por exemplo, em algumas modalidades, a perda de fluxo de lama pode resultar em uma perda de energia e/ou um atraso na transmissão. Adicionalmente, em algumas modalidades, a própria mídia de transmissão pode não estar presente, como uma falta de lama que tenha capacidade para telemetria de pulso de lama durante um evento de manobra. Então, quando o sinal é finalmente enviado para a superfície, um ou mais eventos de importância crítica podem ser alocados em tempo, locais correspondentes podem ser determinados e a ação adequada pode ser tomada. As informações, uma vez na superfície, podem ser visualizadas com base nas necessidades do usuário.

[0067] Dessa forma, de acordo com modalidades da presente revelação, a medição de tempo desde o evento de importância crítica pode ser usada para determinar com precisão um atraso de um evento e, dessa forma, pode-se obter uma posição relativa e/ou absoluta precisa de elementos de fundo de poço. Vantajosamente, a transmissão é meramente um atraso e, dessa forma, com a gravação e a transmissão do atraso em vez de um carimbo de data/hora absoluto da detecção de pico, nenhuma sincronização de relógio é necessária. Isso é particularmente vantajoso devido ao fato de que o tempo no fundo do poço pode diferir do tempo poço-acima, por exemplo, devido a diferenças de temperatura entre os dois locais, com a diferença de tempo tipicamente aumentando ao longo do tempo.

[0068] Embora mostrado e descrito acima em relação a um único sensor sobre a estrutura interna, os versados na técnica irão observar que a presente revelação não é tão limitada. Por exemplo, múltiplos sensores (na estrutura interna ou externa) e/ou marcadores (na estrutura externa ou interna, respectivamente) podem ser usados para operações de fundo de poço. Por exemplo, múltiplos marcadores poderiam seguir um padrão predeterminado específico em uma "posição de marcador", por exemplo, dois marcadores em estreita proximidade em uma primeira posição de marcador e três marcadores em estreita proximidade em uma segunda posição de marcador. Tais posições de marcador, com múltiplos marcadores, pode possibilitar a codificação de marcador. Dessa forma, posições diferentes ao longo do comprimento da estrutura externa podem ser identificadas.

[0069] Conforme observado acima, as modalidades da presente revelação podem ser incluídas em liners de perfuração orientáveis (por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 2 e 3) com uma coluna interna e uma coluna externa. Configurações alternativas podem ser empregadas para monitorar, ajustar e/ou alinhar uma posição de ferramentas que compreendem âncoras, elementos de travamento, estabilizadores ou lâminas como lâminas de escareador ou alargador, como, porém sem limitação, obturadores, ferramentas de ativação de suspensor, substitutos de acionamento de liner, ferramentas de recondicionamento de poço, ferramentas de trituração, ferramentas de corte, ferramentas de cabo de aço e/ou dispositivos de comunicação, como acopladores, por exemplo, acopladores indutivos, acopladores capacitivos, acopladores ressonantes eletromagnéticos ou acopladores acústicos, ferramentas de teste ou amostragem (por exemplo, testemunhagem ou teste de fluido), retração de lâminas, como lâminas de escareador ou alargador, ou outras ferramentas ou dispositivos que estão dispostos dentro ou ao longo de um revestimento ou liner ou qualquer outro tipo de equipamento de tubular que tenha marcadores ou sensores de detecção de marcador dispostos ao longo de tal tubular e/ou outras ações cuja execução possa ser vantajosa em um local muito específico.

[0070] Vantajosamente, o atraso total (incluindo o tempo desde o evento de importância crítica e o tempo de processamento) pode ser usado para ajustar com precisão uma posição de vários componentes de fundo de poço a serem usados para operações de fundo de poço específicas em locais específicos. Como tal, a colocação muito precisa de ferramentas de fundo de poço (por exemplo, partes da estrutura interna) pode ser obtida.

[0071] Em algumas modalidades, vários marcadores podem ser detectados por um único elemento de detecção antes de os dados de tempo desde o evento de importância crítica serem transmitidos para a superfície. Ou seja, os dados de tempo desde o evento de importância crítica podem incluir múltiplos cálculos de tempo desde o evento de importância crítica. Isso pode acontecer se nenhuma telemetria estiver disponível, como durante eventos de manobra. O sensor da estrutura interna iria detectar os marcadores diferentes da estrutura externa mediante a passagem dos marcadores e irá registrar o tempo desde que a condição do sinal de sensor foi atendida por pelo menos um dos marcadores diferentes. Uma vez que a telemetria está disponível novamente, os atrasos diferentes (por exemplo, tempo desde eventos de importância crítica diferentes) ou carimbos de data/hora que pertencem à detecção dos marcadores diferentes são transmitidos poço-acima até a superfície.

[0072] Vantajosamente, as modalidades fornecidas aqui fornecem métodos e sistemas para determinar uma posição precisa de elementos de fundo de poço um em relação ao outro. Adicionalmente, são fornecidos métodos e sistemas para iniciar as operações de fundo de poço em um poço. De acordo com a modalidade da presente revelação, uma primeira estrutura, como uma estrutura interna (por exemplo, uma ferramenta interna, coluna interna, ferramenta de cabo de aço, etc.) está disposta ao longo de (por exemplo, dentro de) uma segunda estrutura, como uma estrutura externa (por exemplo, poço, revestimento, coluna externa, liner, etc.). A primeira estrutura é equipada com um ou mais sensores e a segunda estrutura é equipada com um ou mais marcadores ou vice-versa. Os locais dos sensores e/ou dos marcadores podem ser predeterminados e definidos para significar locais específicos de uma ou ambas dentre a primeira e a segunda estruturas.

[0073] Um sistema de sensor é usado para monitorar um sinal que é gerado pelo marcador e/ou pela interação com o marcador (dependendo da configuração de sensor/marcador). O sistema de sensor irá monitorar um evento de importância crítica ou evento que está relacionado ao sinal que o sensor está detectando. O sistema de sensor irá, então, registrar um tempo desde o evento de importância crítica.

[0074] O sistema de sensor ou componentes eletrônicos de fundo de poço irá transmitir dados com um transmissor a partir do fundo do poço para a superfície que indicam o tempo desde que o evento de importância crítica. Um processador (na superfície ou no fundo do poço) irá determinar um atraso total com base no tempo desde o evento de importância crítica e qualquer tempo de processamento conhecido, tempos de transmissão, tempos de espera e/ou outros atrasos.

[0075] Assim que o atraso total é obtido, podem ser determinadas informações precisas referentes à posição relativa da primeira estrutura e da segunda estrutura. Com base nisso, as instruções podem ser enviadas a partir da superfície para iniciar uma operação de fundo de poço. A operação de fundo de poço pode incluir ajustar as posições relativas da primeira e segunda estruturas com base nas posições relativas calculadas e/ou realizar uma operação específica que conhece os locais precisos da primeira e segunda estruturas.

[0076] Aqueles versados na técnica irão reconhecer que a profundidade não é especificamente parte das posições relativas das estruturas interna e externa. Na superfície, um atraso conhecido é recebido, calculado, medido ou de outro modo determinado, ou é conhecido (por exemplo, no caso de um atraso constante predeterminado, por exemplo com uma velocidade de perfilagem constante) e combinado com o tempo de processamento, o tempo de transmissão e/ou o tempo desde o evento de importância crítica. O atraso pode ser usado para localizar a posição do marcador em relação ao sensor (inverso da operação descrita acima) e uma operação específica pode ser realizada. Ou seja, não é necessário registrar em qualquer lugar a profundidade em que se encontra o marcador mas, em vez disso, apenas as posições relativas, com base no tempo desde o evento de importância crítica calculado ou medido, são necessárias. Entretanto, em uma modalidade alternativa, a posição relativa em combinação com o rastreamento de profundidade pode ser usada para calcular e/ou exibir uma posição absoluta.

[0077] De acordo com modalidades da presente revelação, é possível até mesmo deixar de fora qualquer correlação entre tempo e profundidade e determinar o local da posição do marcador (ou posição do sensor) apenas através de um movimento de tempo inverso da estrutura interna. Dessa maneira, um erro na correlação entre tempo e profundidade ou falha em uma planilha de resultados poderia ser identificada ou superada.

[0078] Vantajosamente, as modalidades fornecidas no presente documento possibilitam medir a posição de uma estrutura em relação à uma outra estrutura e, dessa forma, uma posição para operações de fundo de poço pode ser medida com precisão. Por exemplo, em um exemplo não limitador que emprega modalidades reveladas na presente invenção, uma medição de uma posição para o contato de trava pode ser identificada e/ou medida com precisão. A trava pode estar entre uma ferramenta de descida com elementos extensíveis e um assentamento de um liner externo, revestimento ou coluna. Tal medição de posição pode ser verificada com o uso de modalidades da presente revelação (por exemplo, múltiplos sensores em relação a múltiplos marcadores em locais diferentes), as correções podem ser feitas para registro impreciso, alongamento da tubulação e/ou outras falhas e/ou eventos imprevistos (por exemplo, movimento de liner).

[0079] Além disso, vantajosamente, as modalidades aqui fornecidas permitem a medição de posição relativa precisa que é completamente independente da tecnologia de transmissão ou do método de comunicação. Consequentemente, toda vez que uma oportunidade é fornecida para enviar as informações de tempo desde o evento de importância crítica, tais informações podem ser enviadas, independentemente do tipo de comunicação. Como tal, não existe tempo extra necessário para encontrar uma posição específica, por exemplo, no evento de manobra, as modalidades aqui descritas podem ser empregadas e, assim, nenhuma medição de posição subsequente é necessária depois que a manobra é concluída. Adicionalmente, as informações podem ser enviadas sempre que um canal de comunicação estiver disponível.

[0080] Além disso, conforme observado acima, a codificação de marcador é possível, em que posições diferentes indicadas por marcadores podem ser codificadas de modo que uma posição relativa entre uma estrutura interna e uma estrutura externa possa ser obtida com precisão. Adicionalmente, múltiplas posições diferentes podem ser medidas e/ou detectadas independentemente uma da outra com o uso de múltiplos marcadores em locais diferentes ao longo de uma estrutura externa.

[0081] Além disso, vantajosamente, a modalidade aqui fornecida permite a correção para latência e tempo de transmissão. Dessa forma, medições de posição precisas podem ser obtidas mesmo com canais de comunicação muito lentos, como a telemetria de pulso de lama. Além disso, nenhum equipamento especial é necessário para a transmissão dos dados de tempo desde o evento de importância crítica obtidos. Por exemplo, a utilização de tubulação com fio é possível mas não necessária, e informações de posição mais precisas ainda podem ser obtidas.

[0082] Além disso, devido ao fato de que a detecção do marcador pelo sensor é baseada em um evento (ou valor) de importância crítica, as velocidades relativas altas entre as estruturas interna e externa usadas durante, por exemplo, eventos de manobra, não afetam a confiabilidade das modalidades da presente revelação. Adicionalmente, a quantidade de material usado para formar o marcador na estrutura externa pode ser reduzida em comparação com as técnicas de medição de posição anteriores. Ou seja, apenas um evento de importância crítica específico precisa ser detectado e não a posição real da estrutura interna (o que poderia exigir um marcador grande).

[0083] Modalidade 1: Um método para iniciar uma operação de fundo de poço em um poço formado na terra, sendo que o método compreende: empregar uma primeira estrutura pelo menos parcialmente no poço; mover uma segunda estrutura pelo menos parcialmente ao longo da primeira estrutura, sendo que pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com um sensor e a outra dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com um marcador detectável pelo sensor; detectar um evento de importância crítica relacionado a uma interação entre o sensor e o marcador; medir um tempo desde o evento de importância crítica; determinar um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica; transmitir com um sistema de telemetria, dados da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado e iniciar uma operação de fundo de poço com o uso do atraso determinado.

[0084] Modalidade 2: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a primeira estrutura é uma estrutura interna e a segunda estrutura é uma estrutura externa, sendo que a estrutura interna está pelo menos parcialmente dentro da estrutura externa.

[0085] Modalidade 3: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a estrutura externa é um liner e o marcador está situado no interior do liner.

[0086] Modalidade 4: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que os dados transmitidos incluem uma informação de tempo com base no tempo desde o evento de importância crítica.

[0087] Modalidade 5: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que o atraso é determinado combinando-se o tempo desde o evento de importância crítica com pelo menos um dentre um tempo de processamento, um tempo de transmissão e um atraso de sistema.

[0088] Modalidade 6: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que uma dentre a primeira estrutura e a segunda estruturas inclui um componente de fundo de poço expansível, e a operação de fundo de poço compreende expandir o componente de fundo de poço expansível.

[0089] Modalidade 7: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a operação de fundo de poço compreende a ativação ou desativação de pelo menos um dentre um obturador, um escareador, um alargador, um estabilizador extensível, uma âncora, um elemento de travamento, uma ferramenta de ativação de suspensor, uma ferramenta de corte, uma ferramenta de trituração, um substituto de acionamento de liner, uma ferramenta de recondicionamento de poço, uma ferramenta de medição, um temporizador ou um dispositivo de comunicação.

[0090] Modalidade 8: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que o marcador é um magneto, uma fonte radioativa, um transmissor eletromagnético, um transceptor eletromagnético, um identificador de radiofrequência,

uma região de alta ou baixa condutividade, permissividade, suscetibilidade ou densidade, uma reentrância em pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas, uma fonte óptica, uma bobina, um grupo de marcadores individuais que compreende o mesmo tipo de marcadores, ou um grupo de marcadores individuais que compreendem tipos diferentes de marcadores.

[0091] Modalidade 9: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a operação de fundo de poço é iniciada com o uso de uma correlação entre tempo e profundidade.

[0092] Modalidade 10: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que o evento de importância crítica está relacionado a pelo menos um dentre uma intensidade de sinal, uma alteração de sinal ou polaridade de um sinal de resposta, uma derivada de primeira ou maior ordem de uma resposta de sinal e um alinhamento de curva detectado pelo sensor.

[0093] Modalidade 11: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que o sistema de telemetria é desativado em um momento em que o evento de importância crítica é detectado.

[0094] Modalidade 12: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com dois ou mais marcadores.

[0095] Modalidade 13: O método de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a detecção do evento de importância crítica inclui distinguir as interações do sensor e os dois ou mais marcadores com base em uma resposta de sinal de cada um dos dois ou mais marcadores.

[0096] Modalidade 14: Um sistema para iniciar uma operação de fundo de poço, sendo que o sistema compreende: uma primeira estrutura pelo menos parcialmente disposta na subsuperfície terrestre; uma segunda estrutura móvel ao longo da primeira estrutura; um sensor em pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas; um marcador em pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas, o marcador detectável pelo sensor; um transmissor em uma dentre a primeira e a segunda estruturas, o transmissor configurado para transmitir dados a partir da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre, sendo que o sistema é configurado para: detectar um evento de importância crítica que esteja relacionado a uma interação entre o sensor e o marcador; medir um tempo desde o evento de importância crítica para estabelecer um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica; transmitir dados a partir da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado; e iniciar a operação de fundo de poço com o uso do atraso estabelecido.

[0097] Modalidade 15: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que compreende adicionalmente uma unidade de controle situada na superfície, sendo que a unidade de controle é configurada para receber os dados transmitidos, sendo que a unidade de controle é adicionalmente configurada para determinar as posições relativas entre a estrutura interna e a estrutura externa com base no atraso.

[0098] Modalidade 16: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a primeira estrutura é uma estrutura interna e a segunda estrutura é uma estrutura externa, sendo que a estrutura interna está pelo menos parcialmente dentro da estrutura externa.

[0099] Modalidade 17: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que a estrutura interna é uma coluna interna de fundo de poço que inclui um componente de fundo de poço e a operação de fundo de poço compreende expandir o componente de fundo de poço.

[0100] Modalidade 18: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que estrutura interna inclui pelo menos um dentre um obturador, um escareador, um alargador, um estabilizador extensível, uma âncora, um elemento de travamento, uma ferramenta de ativação de suspensor, um substituto de acionamento de liner, uma ferramenta de corte, uma ferramenta de trituração, uma ferramenta de recondicionamento de poço e um dispositivo de comunicação.

[0101] Modalidade 19: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, sendo que o marcador é pelo menos um dentre um magneto, uma fonte radioativa, um transmissor eletromagnético, um transceptor eletromagnético, um identificador de radiofrequência, uma região de alta ou baixa condutividade, permissividade, suscetibilidade ou densidade, uma reentrância em pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas, uma fonte óptica, uma bobina e um grupo de marcadores individuais.

[0102] Modalidade 20: O sistema de qualquer modalidade da presente invenção, que compreende adicionalmente uma pluralidade de marcadores, sendo que pelo menos dois marcadores estão situados em locais diferentes ao longo de um comprimento de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas.

[0103] Em apoio aos ensinamentos da presente invenção, vários componentes de análise podem ser usados incluindo um sistema digital e/ou analógico. Por exemplo, controladores, sistemas de processamento de computador e/ou sistemas de direcionamento geológico, conforme aqui fornecidos e/ou usados com as modalidades aqui descritas, podem incluir sistemas digitais e/ou analógicos. Os sistemas podem ter componentes como processadores, mídias 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 sinal (por exemplo, digital ou analógico) e outros tais componentes (por exemplo, como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer operação e análises do aparelho e métodos revelados na presente invenção em qualquer uma de várias maneiras bem entendidas na técnica. É considerado que esses ensinamentos podem ser, mas não precisam ser, implementados em combinação com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenadas em uma mídia legível por computador não transitória, incluindo memória (por exemplo, ROMs, RAMs), óptica (por exemplo, CD-ROMs), ou magnética (por exemplo, discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que, quando executado, faz com que um computador implemente os métodos e/ou processos aqui descritos. Essas instruções podem fornecer operação do equipamento, controle, coleta de dados, análise e outras funções consideradas relevantes por um designer de sistemas, proprietário, usuário, ou outro pessoal, além das funções descritas nesta revelação. Os dados processados, como resultado de um método implementado, podem ser transmitidos como um sinal através de uma interface de saída de processador para um dispositivo de recebimento de sinal. O dispositivo de recebimento de sinal pode ser um monitor de exibição ou impressora para apresentar o resultado para um usuário. Alternativa ou adicionalmente, o dispositivo de recebimento de sinal pode ser uma memória ou uma mídia de armazenamento. Será observado que o armazenamento do resultado na memória ou na mídia de armazenamento pode transformar a memória ou mídia de armazenamento em um novo estado (isto é, que contém o resultado) a partir de um estado anterior (isto é, que não contém o resultado). Adicionalmente, em algumas modalidades, um sinal de alerta pode ser transmitido a partir do processador para uma interface de usuário se o resultado exceder um valor limite.

[0104] Adicionalmente, vários outros componentes podem ser incluídos e chamados para fornecer aspectos dos ensinamentos da presente invenção. Por exemplo, um sensor, transmissor, receptor, transceptor, antena, controlador, unidade óptica, unidade elétrica e/ou unidade eletromecânica podem ser incluídos em apoio aos diversos aspectos discutidos na presente invenção ou em apoio a outras funções além desta revelação.

[0105] O uso dos termos "um", "uma", "o" e "a" e referências similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado como abrangendo tanto o singular quanto o plural, exceto onde indicado em contrário na presente invenção ou claramente contradito pelo contexto. Além disso, deve ser considerado adicionalmente que os termos "primeiro", "segundo" e similares na presente invenção não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, sendo ao invés disso usados para distinguir um elemento de outro. O modificador "cerca de" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, ele inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica).

[0106] O diagrama (ou diagramas) de fluxo aqui representado é apenas um exemplo. Podem existir diversas variações para este diagrama ou as etapas (ou operações) descritas no mesmo sem que se afaste do escopo da presente revelação. Por exemplo, as etapas podem ser realizadas em uma ordem diferente, ou as etapas podem ser adicionadas, removidas ou modificadas. Todas essas variações são consideradas uma parte da presente revelação.

[0107] Será reconhecido que os vários componentes ou tecnologias podem fornecer certos recursos ou funcionalidades necessárias ou benéficas. Consequentemente, essas funções e recursos conforme pode ser necessário em apoio às reivindicações anexas e variações das mesmas, são reconhecidos como sendo inerentemente incluídos como uma parte dos ensinamentos da presente invenção e uma parte da presente revelação.

[0108] Os ensinamentos da presente revelação podem ser usados em uma variedade de operações de poços. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um furo de poço e/ou equipamentos no furo de poço, como uma tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem estar sob a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não se limitam a, fluidos de fraturamento, fluidos de estimulação, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desemulsificantes, sinalizadores, melhoradores de fluxo, etc. As operações de poços ilustrativas incluem, mas não se limitam a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de sinalizador, limpeza, acidificação, injeção de vapor, injeção de água, cimentação, etc.

[0109] Embora as modalidades descritas na presente invenção tenham sido descritas com referência a várias modalidades, será entendido que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem que se afaste do escopo da presente revelação. Adicionalmente, muitas modificações serão observadas para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da presente revelação sem que se afaste do escopo da mesma. Portanto, pretende-se que a revelação não se limite às modalidades particulares reveladas como o melhor modo contemplado para realizar os recursos descritos, mas que a presente revelação inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

[0110] Consequentemente, as modalidades da presente revelação não devem ser vistas como limitadas pela descrição anteriormente mencionada, mas são apenas limitadas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para iniciar uma operação de fundo de poço em um poço formado na terra, sendo o método caracterizado por compreender: empregar uma primeira estrutura (210, 410) pelo menos parcialmente no poço; dispor uma segunda estrutura (250, 450) pelo menos parcialmente ao longo da primeira estrutura, sendo que pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura é equipada com um sensor (406) e a outra dentre a primeira e a segunda estruturas é equipada com um marcador (402) detectável pelo sensor; detectar um evento de importância crítica relacionado a uma interação entre o sensor e o marcador; medir um tempo desde o evento de importância crítica; determinar um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica; transmitir, com um sistema de telemetria, dados da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado; e iniciar uma operação de fundo de poço com o uso do atraso determinado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira estrutura ser uma estrutura interna e a segunda estrutura ser uma estrutura externa, sendo que a estrutura interna está pelo menos parcialmente dentro da estrutura externa, sendo que, de preferência, a estrutura externa é uma camisa e a operação de fundo de poço é uma operação de camisa.

3. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os dados transmitidos incluírem uma informação de tempo com base no tempo desde o evento de importância crítica.

4. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o atraso ser determinado por meio da combinação do tempo desde o evento de importância crítica com pelo menos um dentre um tempo de processamento, um tempo de transmissão e um atraso do sistema.

5. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura incluir um componente de fundo de poço expansível, e a operação de fundo de poço compreender expandir o componente de fundo de poço expansível.

6. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a operação de fundo de poço compreender a ativação ou a desativação de pelo menos um dentre um obturador, um escareador, um alargador, um estabilizador extensível, uma âncora, um elemento de travamento, uma ferramenta de ativação de suspensor, uma ferramenta de corte, uma ferramenta de trituramento, um substituto de acionamento de camisa, uma ferramenta de recondicionamento de poço, uma ferramenta de medição, um temporizador ou um dispositivo de comunicação.

7. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o marcador ser um magneto, uma fonte radioativa, um transmissor eletromagnético, um transceptor eletromagnética, um identificador de radiofrequência, uma região de alta ou baixa condutividade, permissividade, suscetibilidade ou densidade, uma reentrância em pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura, uma fonte óptica, uma bobina, um grupo de marcadores individuais compreendendo o mesmo tipo de marcadores ou um grupo de marcadores individuais compreendendo diferentes tipos de marcadores, sendo que, de preferência, a pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura é equipada com dois ou mais marcadores, sendo que, de preferência, a detecção do evento de importância crítica inclui distinguir as interações do sensor e dos dois ou mais marcadores com base em um sinal de resposta de cada um dos dois ou mais marcadores.

8. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a operação de fundo de poço ser iniciada com o uso de uma correlação entre tempo e profundidade.

9. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o evento de importância crítica estar relacionado a pelo menos um dentre uma intensidade de sinal, uma alteração da polaridade de um sinal de resposta, uma derivada de primeira ordem ou de ordem maior de uma resposta de sinal e um alinhamento de curva detectado pelo sensor.

10. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o sistema de telemetria ser desativado em um momento em que o evento de importância crítica é detectado.

11. Sistema para iniciar uma operação de fundo de poço, sendo o sistema caracterizado por compreender: uma primeira estrutura (210, 410) pelo menos parcialmente disposta na subsuperfície terrestre; uma segunda estrutura (250, 450) móvel ao longo da primeira estrutura; um sensor (406) em pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura; um marcador (412) em pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura, sendo que o marcador é detectável pelo sensor; um transmissor (408) em uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura, sendo que o transmissor é configurado para transmitir dados a partir da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre, sendo que o sistema é configurado para: detectar um evento de importância crítica relacionado a uma interação entre o sensor e o marcador; medir um tempo desde o evento de importância crítica para estabelecer um atraso com base no tempo desde o evento de importância crítica;

transmitir dados a partir da subsuperfície terrestre para a superfície terrestre indicando que o evento de importância crítica foi detectado; e iniciar a operação de fundo de poço com o uso do atraso estabelecido.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente uma unidade de controle (40) localizada na superfície, sendo que a unidade de controle é configurada para receber os dados transmitidos, sendo que a unidade de controle é adicionalmente configurada para determinar as posições relativas entre a estrutura interna e a estrutura externa com base no atraso.

13. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 11 ou 12, caracterizado por a primeira estrutura ser uma estrutura interna e a segunda estrutura ser uma estrutura externa, sendo que a estrutura interna está pelo menos parcialmente dentro da estrutura externa, sendo que, de preferência, a estrutura interna é uma coluna interna de fundo de poço que inclui um componente de fundo de poço, e a operação de fundo de poço compreende expandir o componente de fundo de poço, e/ou sendo que, de preferência, a estrutura interna inclui pelo menos um dentre um obturador, um escareador, uma alargador, um estabilizador extensível, uma âncora, um elemento de travamento, um ferramenta de ativação de suspensor, um substituto de acionamento de camisa, uma ferramenta de corte, uma ferramenta de trituramento, uma ferramenta de recondicionamento de poço e um dispositivo de comunicação.

14. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 13, caracterizado por o marcador ser pelo menos um dentre um magneto, uma fonte radioativa, um transmissor eletromagnético, um transceptor eletromagnético, um identificador de radiofrequência, uma região de alta ou baixa condutividade, permissividade, suscetibilidade ou densidade, uma reentrância em pelo menos uma dentre a primeira e a segunda estruturas, uma fonte óptica, uma bobina e um grupo de marcadores individuais.

15. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 14, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de marcadores, sendo que pelo menos dois marcadores estão localizados em locais diferentes ao longo de um comprimento de pelo menos uma dentre a primeira estrutura e a segunda estrutura.