BR112020011985B1 - SENSOR ELEMENT FOR INDIRECT MONITORING OF CUMULATIVE DAMAGE TO DOWNWELL COMPONENTS AND MONITORING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Trata-se sistemas e elementos sensores para o monitoramento indireto de dano cumulativo em componentes de fundo de poço que têm um corpo de sensor que define uma cavidade interna, pelo menos um elemento de desgaste elétrico situado dentro do corpo de sensor, sendo que uma porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico se estende eletricamente a partir da cavidade interna, através do corpo de sensor, e a um exterior do corpo de sensor, e uma substância abrasiva situada dentro da cavidade interna, a substância abrasiva móvel dentro da cavidade interna para entrar em contato com e erodir material do pelo menos um elemento de desgaste elétrico, sendo que a erosão do pelo menos um elemento de desgaste elétrico faz com que uma resistência do pelo menos um elemento de desgaste elétrico aumente.Systems and sensor elements for the indirect monitoring of cumulative damage to downhole components have a sensor body defining an internal cavity, at least one electrical wear element located within the sensor body, a portion of which of the at least one electrical wear member electrically extending from the inner cavity, through the sensor body, and to an exterior of the sensor body, and an abrasive substance situated within the inner cavity, the abrasive substance movable within the inner cavity to contact and erode material of the at least one electrical wear element, wherein erosion of the at least one electrical wear element causes a resistance of the at least one electrical wear element to increase.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido US n° 15/843193, depositado em 15 de dezembro de 2017, que está incorporado na presente invenção, a título de referência, em sua totalidade.[001] This application claims the benefit of US Application No. 15/843193, filed on December 15, 2017, which is incorporated into the present invention, by reference, in its entirety.
[002] A presente invenção se refere, de modo geral, aos componentes de fundo de poço e sensores para monitorar dano ambiental de componentes de fundo de poço.[002] The present invention relates, in general, to downhole components and sensors to monitor environmental damage of downhole components.
[003] 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 de exploração são perfurados de modo que passem através de ou permitam o acesso a um material (por exemplo, um gás ou fluido) contido em uma formação situada abaixo da superfície da terra. Diferentes tipos de ferramentas e instrumentos podem ser dispostos nos poços inacabados para realizar diversas tarefas e medições.[003] Unfinished wells are drilled deep into the earth for many applications such as carbon dioxide sequestration, geothermal production, and hydrocarbon exploration and production. In all applications, exploration wells are drilled so that they pass through or allow access to a material (eg, a gas or fluid) contained in a formation located below the earth's surface. Different types of tools and instruments can be placed in the unfinished pits to perform various tasks and measurements.
[004] Em funcionamento, os componentes de fundo de poço podem estar sujeitos a vibrações e várias temperaturas que podem provocar desgaste, fadiga e/ou falha de tais componentes. Além disso, a combinação de altas temperaturas e vibrações pode atuar sinergicamente para provocar mais dano do que qualquer um deles separadamente. Assim, é vantajoso fornecer monitoramento de tais componentes de fundo de poço para determinar se os componentes se aproximam de uma quantidade de desgaste crítica.[004] In operation, downhole components may be subject to vibrations and various temperatures that can cause wear, fatigue and/or failure of such components. Furthermore, the combination of high temperatures and vibrations can work synergistically to do more damage than either of them alone. Thus, it is advantageous to provide monitoring of such downhole components to determine if the components are approaching a critical amount of wear.
[005] São revelados na presente invenção sistemas e elementos sensores para o monitoramento indireto de dano cumulativo em componentes de fundo de poço que têm um corpo de sensor que define uma cavidade interna, pelo menos um elemento de desgaste elétrico situado dentro do corpo de sensor, sendo que uma porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico se estende eletricamente a partir da cavidade interna, através do corpo de sensor, e a um exterior do corpo de sensor, e uma substância abrasiva situada dentro da cavidade interna, a substância abrasiva móvel dentro da cavidade interna para entrar em contato com e erodir material do pelo menos um elemento de desgaste elétrico, sendo que a erosão do pelo menos um elemento de desgaste elétrico faz com que uma resistência do pelo menos um elemento de desgaste elétrico aumente.[005] Systems and sensor elements are disclosed in the present invention for the indirect monitoring of cumulative damage in downhole components that have a sensor body defining an internal cavity, at least one electrical wear element located within the sensor body , wherein a portion of the at least one electrical wear member electrically extends from the inner cavity, through the sensor body, and to an exterior of the sensor body, and an abrasive substance located within the inner cavity, the abrasive substance movable within the internal cavity for contacting and eroding material of the at least one electrical wear element, wherein erosion of the at least one electrical wear element causes a resistance of the at least one electrical wear element to increase.
[006] 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:[006] The subject, which is considered as the invention, is particularly described and distinctly claimed in the claims at the end of this specification. The foregoing and other features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, similar elements being similarly numbered, in which:
[007] a Figura 1 é um exemplo de um sistema para realizar operações de fundo de poço que pode empregar modalidades da presente revelação;[007] Figure 1 is an example of a system for performing downhole operations that may employ embodiments of the present disclosure;
[008] a Figura 2 representa um sistema para estimulação de formação e produção de hidrocarbonetos que pode incorporar modalidades da presente revelação;[008] Figure 2 depicts a system for stimulating hydrocarbon formation and production that may incorporate embodiments of the present disclosure;
[009] a Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoramento de acordo com uma modalidade da presente revelação;[009] Figure 3 is a schematic illustration of a monitoring system according to an embodiment of the present disclosure;
[0010] a Figura 4 é uma ilustração esquemática de recorte parcial de um elemento sensor de acordo com uma modalidade da presente revelação;[0010] Figure 4 is a schematic partial cut-away illustration of a sensing element according to an embodiment of the present disclosure;
[0011] a Figura 5A é uma ilustração esquemática de um elemento sensor de acordo com uma modalidade da presente revelação; e[0011] Figure 5A is a schematic illustration of a sensor element according to an embodiment of the present disclosure; It is
[0012] a Figura 5B é uma ilustração esquemática de alguns componentes do elemento sensor da Figura 5A.[0012] Figure 5B is a schematic illustration of some components of the sensor element of Figure 5A.
[0013] 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" - bottom hole assembly), transportado em um poço de exploração 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 BHA 90, desintegra as formações geológicas quando a mesma é girada para perfurar o poço de exploração 26. A coluna de perfuração 20 é acoplada a equipamentos de superfície, como sistemas para levantar, girar e/ou empurrar, incluindo, mas não se limitando a, um guincho 30 através de uma junta do kelly 21, cabeça de injeção 28 e cabo 29 através de uma polia 23. Em algumas modalidades, o equipamento de superfície pode incluir um acionamento de topo (não mostrado). 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.[0013] Figure 1 shows a schematic diagram of a system for performing downhole operations. As shown, the system is a drilling system 10 that includes a drill string 20 that has a drill assembly 90, also called a "bottom hole assembly" ("BHA"), carried in a well drilling rig 26 that penetrates an earth formation 60. The drilling system 10 includes a conventional drilling rig 11 erected on a floor 12 that supports a turntable 14 that is rotated by a drive unit such as an electric motor (not shown ), at a desired rotational speed. The drill string 20 includes a drill pipe 22, such as a drill pipe, that extends down from the turntable 14 and into the well 26. A blast tool 50, such as a drill bit attached to the end of the BHA 90, disintegrates the geological formations when it is rotated to drill the exploration well 26. The drill string 20 is coupled to surface equipment, such as systems for lifting, rotating and/or pushing, including, but not limited to a, a winch 30 through a kelly joint 21, injection head 28 and cable 29 through a pulley 23. In some embodiments, the surface equipment may include a top drive (not shown). During drilling operations, the winch 30 is operated to control the weight on the bit, which affects the penetration rate. The operation of winch 30 is well known in the art and will therefore not be described in detail here.
[0014] 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. 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, um ou mais sensores (não mostrados) associados à linha 29 são usados para fornecer informações sobre a carga no gancho da coluna de perfuração 20 e sobre outros parâmetros desejados em relação à perfuração do poço de exploração 26. O sistema pode incluir adicionalmente um ou mais sensores de fundo de poço 70 situados na coluna de perfuração 20 e/ou no BHA 90.[0014] During drilling operations, a suitable drilling fluid 31 (also called "mud") supplied by a mud source or dike 32 is circulated under pressure through the drill string 20 by a mud pump 34. Drilling fluid 31 passes into the drill string 20 through a pressure surge absorber 36, fluid line 38 and kelly joint 21. Drilling fluid 31 is discharged into the downhole 51 through an opening in the blasting tool 50. Drilling fluid 31 circulates uphole through annulus 27 between drill string 20 and well 26 and returns to mud dike 32 via a return line 35. A sensor S1 in line 38 provides information about fluid flow rate. A surface torque sensor S2 and a sensor S3 associated with the drill string 20 respectively provide information on the torque and rotational speed of the drill string. Additionally, one or more sensors (not shown) associated with the line 29 are used to provide information about the load on the hook of the drill string 20 and about other desired parameters in relation to the drilling of the exploration well 26. The system can additionally include a or more downhole sensors 70 located on the drill string 20 and/or on the BHA 90.
[0015] Em algumas aplicações, a ferramenta de desintegração 50 é girada apenas pela rotação da tubulação de perfuração 22. Entretanto, em outras aplicações, um motor de perfuração 55 (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 ambos os casos, a taxa de penetração ("ROP" - rate of penetration) da ferramenta de desintegração 50 no poço de exploração 26 para uma dada formação e um conjunto de perfuração depende em grande parte do peso sobre a broca e da velocidade de rotação da broca. Em um aspecto da modalidade da Figura 1, o motor de lama 55 é acoplado à ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de acionamento (não mostrado) disposto em um conjunto de mancal 57. O motor de lama 55 gira a ferramenta de desintegração 50 quando o fluido de perfuração 31 passa através do motor de lama 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. Estabilizadores 58 acoplados ao conjunto de mancal 57 e outros locais adequados agem como centralizadores para a porção mais inferior do conjunto de motor de lama e outros tais locais adequados.[0015] In some applications, the blasting tool 50 is rotated only by rotating the drilling pipe 22. However, in other applications, a drilling motor 55 (mud engine) disposed in the drilling assembly 90 is used to rotate the blasting tool 50 and/or to superimpose or supplement the rotation of the drill string 20. In both cases, the rate of penetration ("ROP") of the blasting tool 50 into the exploration well 26 for a given Training and a drill set largely depends on the weight on the bit and the speed of rotation of the bit. In one aspect of the embodiment of Figure 1, the slurry motor 55 is coupled to the slurry tool 50 via a drive shaft (not shown) disposed in a bearing assembly 57. The slush motor 55 rotates the slurry tool 50 when drilling fluid 31 passes through mud motor 55 under pressure. The bearing assembly 57 supports the radial and axial forces from the blasting tool 50, the downward thrust from the motor, and the upward reactive load from the weight applied to the bit. Outriggers 58 coupled to bearing assembly 57 and other suitable locations act as centerers for the lowermost portion of the mud motor assembly and other such suitable locations.
[0016] A unidade de controle de superfície 40 recebe sinais a partir dos sensores de fundo de poço 70 e dos dispositivos através de um transdutor 43, como um transdutor de pressão, colocado na linha de fluído 38, bem como a partir dos sensores S1, S2, S3, de sensores de carga de gancho, sensores de RPM, sensores de torque, 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. 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, 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 é adaptada para ativar alarmes 44 quando certas condições de operação inseguras ou indesejáveis ocorrem.[0016] The surface control unit 40 receives signals from the downhole sensors 70 and the devices through a transducer 43, such as a pressure transducer, placed in the fluid line 38, as well as from the sensors S1 , S2, S3, hook load sensors, RPM sensors, torque sensors, and any other sensors used in the system and processes such signals in accordance with programmed instructions supplied to the surface control unit 40. The surface control unit 40 control surface 40 displays desired drilling parameters and other information on a screen/monitor 42 for use by an operator on the drilling rig to control drilling operations. The surface control unit 40 contains a computer, a memory for storing data, computer programs, models and algorithms accessible by a processor in the computer, a recorder such as tape drive, memory unit, etc. to record data and other peripherals. Surface control unit 40 may also include simulation models for use by the computer to process data in accordance with programmed instructions. The control unit responds to user commands entered through a suitable device such as a keyboard. Control unit 40 is adapted to activate alarms 44 when certain unsafe or undesirable operating conditions occur.
[0017] O conjunto de perfuração 90 contém também outros sensores e dispositivos ou ferramentas para fornecer uma variedade de medições referentes à formação circundante ao poço de exploração e para a perfuração do poço de exploração 26 ao longo de uma trajetória desejada. Tais dispositivos podem incluir um dispositivo para medir a resistividade de formação próxima e/ou na frente da broca de perfuração, um dispositivo de raios gama para medir a intensidade de raios gama de formação e dispositivos para determinar a inclinação, azimute e posição da coluna de perfuração. Uma ferramenta de resistividade de formação 64, produzida de acordo com uma modalidade aqui descrita, pode ser acoplada em qualquer local adequado, incluindo acima de um subconjunto de partida inferior 62, para estimar ou determinar a resistividade da formação próximo ou na frente da ferramenta de desintegração 50 ou em outros locais adequados. Um inclinômetro 74 e um dispositivo de raios gama 76 podem ser adequadamente colocados para respectivamente determinar a inclinação do BHA e a intensidade de raios gama de formação. Qualquer inclinômetro e dispositivo de raios gama adequados podem ser usados. Além disso, um dispositivo de azimute (não mostrado), como um magnetômetro ou um dispositivo giroscópico, pode ser usado para determinar o azimute de coluna de perfuração. Tais dispositivos são conhecidos na técnica e, portanto, não serão descritos em detalhe na presente invenção. No exemplo de configuração descrito acima, o motor de lama 55 transfere potência para a ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de acionamento oco que também permite que o fluido de perfuração passe do motor de lama 55 para a ferramenta de desintegração 50. Em uma modalidade alternativa da coluna de perfuração 20, o motor de lama 55 pode ser acoplado abaixo do dispositivo de medição de resistividade 64 ou em qualquer outro local adequado.[0017] The drill assembly 90 also contains other sensors and devices or tools for providing a variety of measurements regarding the formation surrounding the exploration well and for drilling the exploration well 26 along a desired trajectory. Such devices may include a device for measuring formation resistivity near and/or in front of the drill bit, a gamma ray device for measuring formation gamma ray intensity, and devices for determining the inclination, azimuth and position of the drill string. drilling. A formation resistivity tool 64, produced in accordance with an embodiment described herein, can be attached at any suitable location, including above a lower starting subassembly 62, to estimate or determine formation resistivity near or in front of the formation tool. disintegration 50 or other suitable locations. An inclinometer 74 and a gamma ray device 76 may be suitably placed to respectively determine the slope of the BHA and the formation gamma ray intensity. Any suitable inclinometer and gamma ray device can be used. In addition, an azimuth device (not shown), such as a magnetometer or gyroscopic device, can be used to determine the drill string azimuth. Such devices are known in the art and therefore will not be described in detail in the present invention. In the example configuration described above, the mud motor 55 transfers power to the blast tool 50 through a hollow drive shaft which also allows drilling fluid to pass from the mud motor 55 to the blast tool 50. As an alternative embodiment of the drill string 20, the mud motor 55 can be coupled below the resistivity measuring device 64 or in any other suitable location.
[0018] Ainda com referência à Figura 1, outros dispositivos de perfilagem durante perfuração ("LWD" - logging-while-drilling) (geralmente denotados na presente invenção pelo número de referência 77), como dispositivos para medir a porosidade de formação, permeabilidade, densidade, propriedades de rocha, propriedades de fluido etc. podem ser colocados em locais adequados no conjunto de perfuração 90 para fornecer informações úteis para avaliar as formações de subsuperfície ao longo do poço de exploração 26. Tais dispositivos podem incluir, mas não se limitam a, ferramentas de medição de temperatura, ferramentas de medição da pressão, ferramentas de medição de diâmetro do poço de exploração (por exemplo, um calibre), ferramentas acústicas, ferramentas nucleares, ferramentas de ressonância magnética nuclear e ferramentas de amostragem e teste de formação.[0018] Still referring to Figure 1, other logging-while-drilling devices ("LWD" - logging-while-drilling) (generally denoted in the present invention by reference number 77), such as devices for measuring formation porosity, permeability , density, rock properties, fluid properties etc. can be placed at suitable locations in the drilling assembly 90 to provide useful information for assessing subsurface formations along the exploration well 26. Such devices may include, but are not limited to, temperature measurement tools, temperature measurement tools, pressure, exploration well diameter measurement tools (eg a gauge), acoustic tools, nuclear tools, nuclear magnetic resonance tools, and formation sampling and testing tools.
[0019] Os dispositivos acima observados transmitem 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 também recebe sinais e dados a partir da unidade de controle de superfície 40 que inclui um transmissor e transmite 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 transdutor 43 colocado na linha de alimentação de lama 38 detecta os pulsos de lama responsivos aos dados transmitidos pela telemetria de interior de poço 72. O transdutor 43 gera sinais elétricos em resposta às variações de pressão de lama e transmite tais sinais através de um condutor 45 para a unidade de controle de superfície 40. Em outros aspectos, qualquer outro sistema de telemetria adequado pode ser usado para comunicação bidirecional de dados (por exemplo, enlace descendente e enlace ascendente) entre a superfície e o BHA 90, incluindo, mas não se limitando a, um sistema de telemetria acústico, um sistema de telemetria eletromagnético, um sistema de telemetria óptico ou um sistema de telemetria de tubo com fio que pode usar acopladores sem fio ou repetidores na coluna de perfuração ou no poço de exploração. A tubulação com fio pode ser composta pela união de seções de tubulação de perfuração, em que cada seção de tubulação inclui um link de comunicação de dados que funciona ao longo da tubulação. A conexão de dados entre as seções de tubulação pode ser feita por meio de qualquer método adequado incluindo, mas não se limitando a, conexões elétricas com fio ou ópticas, por indução, capacitivas, de acoplamento ressonante ou métodos de acoplamento direcional. No caso em que um flexitubo (tubulação em espiral) é usado como a tubulação de perfuração 22, o link de comunicação de dados pode funcionar ao longo de um lado do flexitubo.[0019] The devices noted above transmit data to a downhole telemetry system 72, which, in turn, transmits the data received uphole to the surface control unit 40. The downhole telemetry system 72 it also receives signals and data from the surface control unit 40 which includes a transmitter and transmits such received signals and data to the appropriate downhole devices. In one aspect, a mud pulse telemetry system can be used for data communication between downhole sensors 70 and devices and surface equipment during drilling operations. A transducer 43 placed in the mud feed line 38 detects mud pulses responsive to data transmitted by downhole telemetry 72. The transducer 43 generates electrical signals in response to mud pressure variations and transmits such signals through a conductor 45 to the surface control unit 40. In other respects, any other suitable telemetry system may be used for two-way data communication (e.g., downlink and uplink) between the surface and the BHA 90, including, but not limited to but limited to, an acoustic telemetry system, an electromagnetic telemetry system, an optical telemetry system, or a wired pipe telemetry system that may use wireless couplers or repeaters on the drill string or downhole. Hardwired piping can be composed by joining sections of drill pipe together, where each pipe section includes a data communication link that runs along the length of the pipe. The data connection between piping sections may be made by any suitable method including, but not limited to, electrical wired or optical connections, induction, capacitive, resonant coupling or directional coupling methods. In the case where a coiled tube (coiled tubing) is used as the drill pipe 22, the data communication link can run along one side of the coiled tube.
[0020] 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 de exploração 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 atuais sistemas de perfuração, especialmente para perfuração de poços de exploração altamente desviados e horizontais, usa flexitubo para transportar o conjunto de perfuração poço abaixo. Em tal aplicação, um propulsor é às vezes instalado na coluna de perfuração para fornecer a força desejada sobre a broca de perfuração. Além disso, quando flexitubo é usado, a tubulação não é girada por uma mesa rotativa mas, em vez disso, é injetada para dentro do poço de exploração por um injetor adequado, enquanto o motor de fundo de poço, como o motor de lama 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.[0020] The drilling system described so far refers to those drilling systems that use a drilling pipe to transport the drilling set 90 to the exploration well 26, in which the weight on the bit is controlled from the surface, typically by controlling the winch operation. However, a large number of today's drilling systems, especially for drilling highly deviated and horizontal exploration wells, use coiled tubing to transport the drill rig downhole. In such an application, a propeller is sometimes installed in the drillstring to provide the desired force on the drill bit. Furthermore, when coiled tubing is used, the tubing is not rotated by a rotary table but is instead injected into the exploration well by a suitable injector, while the downhole engine such as the mud engine 55 , rotates the blasting tool 50. For offshore drilling, an offshore platform or vessel is used to support the drilling equipment, including the drill string.
[0021] 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/ou 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.[0021] Still referring to Figure 1, a resistivity tool 64 can be provided that includes, for example, a plurality of antennas including, for example, transmitters 66a or 66b and/or receivers 68a or 68b. Resistivity can be a formation property that is of interest when making drilling decisions. Those skilled in the art will appreciate that other formation property tools can be employed with or in place of the resistivity tool 64.
[0022] A perfuração de liner pode ser uma configuração ou operação usada para fornecer um dispositivo de desintegração que se torna cada vez mais atraente na indústria de óleo e gás uma vez que tem várias vantagens em comparação com a perfuração convencional. Um exemplo dessa configuração é mostrado e descrito na patente US n° 9.004.195, de propriedade comum, intitulada "Apparatus and Method for Drilling a Borehole, Setting a Liner and Cementing the Borehole During a Single Trip", a qual está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. É importante notar que, apesar de uma taxa de penetração relativamente baixa, o tempo para levar o revestimento ao alvo é reduzido porque o revestimento é aplicado ao interior do poço enquanto o poço de exploração é perfurado, 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.[0022] Liner drilling can be a setup or operation used to provide a blasting device that is becoming more and more attractive in the oil and gas industry as it has several advantages compared to conventional drilling. An example of this configuration is shown and described in commonly owned US Patent No. 9,004,195 entitled "Apparatus and Method for Drilling a Borehole, Setting a Liner and Cementing the Borehole During a Single Trip", which is incorporated herein at reference title in its entirety. It is important to note that despite a relatively low penetration rate, the time to get the casing to the target is reduced because the casing is applied to the downhole while the exploration well is drilled simultaneously. This can be beneficial in expansion formations where a downhole drill hole can make a later liner installation difficult. Additionally, liner drilling in depleted and unstable reservoirs minimizes the risk of the pipe or drillstring becoming trapped due to hole collapse.
[0023] 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.[0023] Although Figure 1 is shown and described in relation to a drilling operation, those skilled in the art will recognize that similar configurations, albeit with different components, can be used to perform different downhole operations. For example, wire rope, coiled tube and/or other configurations can be used as known in the art. Additionally, production setups can be employed to extract and/or inject materials from/into earth formations. Accordingly, the present disclosure should not be limited to drilling operations, but may be employed for any suitable or desired downhole operation (or operations).
[0024] Com referência à Figura 2, é mostrada uma ilustração esquemática de uma modalidade de um sistema 100 para a produção de hidrocarbonetos e/ou avaliação de uma formação de terra 102 que pode empregar modalidades da presente revelação. O sistema 100 inclui uma coluna de poço de exploração 104 disposta em um poço de exploração 106. A coluna 104, em uma modalidade, inclui uma pluralidade de segmentos de coluna ou, em outras modalidades, é um conduto contínuo como um flexitubo. Conforme descrito na presente invenção, "coluna" se refere a qualquer estrutura ou transportador adequado para abaixar uma ferramenta ou outro componente através de um poço de exploração ou conectar uma broca de perfuração à superfície, e não se limita à estrutura e à configuração aqui descritas. O termo "transportador", como usado aqui, significa qualquer dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro que possa ser usado para transportar, alojar, apoiar ou de outro modo facilitar o uso de outro dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro. Exemplos de transportadores não limitadores incluem, mas não se limitam a, tubos de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas de arame, explosivos de queda, subs de fundo de poço, conjuntos de fundo de poço e colunas de perfuração.[0024] With reference to Figure 2, there is shown a schematic illustration of one embodiment of a system 100 for producing hydrocarbons and/or evaluating an earth formation 102 that may employ embodiments of the present disclosure. System 100 includes an exploration shaft 104 disposed in an exploration shaft 106. The column 104, in one embodiment, includes a plurality of column segments or, in other embodiments, is a continuous conduit such as a coiled tube. As described in the present invention, "pile" refers to any structure or conveyor suitable for lowering a tool or other component through an exploration well or attaching a drill bit to the surface, and is not limited to the structure and configuration described herein. . The term "carrier", as used herein, means any device, device component, combination of devices, means and/or member that can be used to transport, house, support or otherwise facilitate the use of another device, device, combination of devices, means and/or member. Examples of non-limiting carriers include, but are not limited to, casing pipe, wire rope, wire rope rigs, wire rigs, drop explosives, downhole subs, downhole assemblies, and drill strings .
[0025] Em uma modalidade, o sistema 100 é configurado como um sistema hidráulico de estimulação. Conforme descrito na presente invenção, "estimulação" pode incluir qualquer injeção de um fluido em uma formação. Um fluido pode ser qualquer substância fluxível como um líquido ou um gás, ou um sólido fluxível como areia. Em tal modalidade, a coluna 104 inclui um conjunto de fundo de poço 108 que inclui uma ou mais ferramentas ou componentes para facilitar a estimulação da formação 102. Por exemplo, a coluna 104 inclui um conjunto de fluido 110, como um dispositivo de luva de fratura ou "frac" ou um sistema de bombeamento submersível elétrico e um conjunto de perfuração 112. Exemplos do conjunto de perfuração 112 incluem cargas conformadas, maçaricos, projéteis e outros dispositivos para perfurar uma parede e/ou um revestimento de poço de exploração. A coluna 104 pode incluir também componentes adicionais, como um ou mais subs de isolamento ou obturador 114.[0025] In one embodiment, the system 100 is configured as a hydraulic stimulation system. As described in the present invention, "stimulation" can include any injection of a fluid into a formation. A fluid can be any flowable substance such as a liquid or gas, or a flowable solid such as sand. In such an embodiment, column 104 includes a downhole assembly 108 that includes one or more tools or components to facilitate stimulation of formation 102. For example, column 104 includes a fluid assembly 110, such as a glove device. fracture or "frac" or electric submersible pumping system and a drill set 112. Examples of the drill set 112 include shaped charges, torches, projectiles and other devices for piercing an exploration well wall and/or casing. Column 104 may also include additional components, such as one or more insulation subs or shutter 114.
[0026] Um ou mais dentre o conjunto de fundo de poço 108, o conjunto de fraturamento 110, o conjunto de perfuração 112 e/ou os subs de obturador 114 podem incluir circuitos eletrônicos ou processadores adequados configurados para se comunicarem com uma unidade de processamento de superfície e/ou controlar a(o) respectiva(o) ferramenta ou conjunto.[0026] One or more of the downhole assembly 108, the fracturing assembly 110, the drilling assembly 112 and/or the shutter subs 114 may include electronic circuits or suitable processors configured to communicate with a processing unit surface area and/or control the respective tool or assembly.
[0027] Um sistema de superfície 116 pode ser fornecido para extrair material (por exemplo fluidos) da formação 102 ou para injetar fluidos através da coluna 104 na formação 102 com o propósito de fraturar.[0027] A surface system 116 may be provided to extract material (e.g. fluids) from the formation 102 or to inject fluids through the column 104 into the formation 102 for the purpose of fracturing.
[0028] Conforme mostrado, o sistema de superfície 116 inclui um dispositivo de bombeamento 118 em comunicação fluida com um tanque 120. Em algumas modalidades, o dispositivo de bombeamento 118 pode ser usado para extrair fluido, como hidrocarbonetos, da formação 102 e armazenar o fluído extraído no tanque 120. Em outras modalidades, o dispositivo de bombeamento 118 pode ser configurado para injetar fluido do tanque 120 no interior da coluna 104 e introduzi- lo na formação 102 para, por exemplo, estimular e/ou fraturar a formação 102.[0028] As shown, the surface system 116 includes a pumping device 118 in fluid communication with a tank 120. In some embodiments, the pumping device 118 can be used to extract fluid, such as hydrocarbons, from the formation 102 and store the extracted fluid in tank 120. In other embodiments, pumping device 118 can be configured to inject fluid from tank 120 into column 104 and introduce it into formation 102 to, for example, stimulate and/or fracture formation 102.
[0029] Um ou mais sensores de taxa de fluxo e/ou pressão 122, conforme mostrado, estão dispostos em comunicação fluida com o dispositivo de bombeamento 118 e a coluna 104 para medição de características de fluido. Os sensores 122 podem ser posicionados em qualquer local adequado, como próximo a (por exemplo na saída de descarga) ou no interior do dispositivo de bombeamento 118, na ou próximo a uma cabeça de poço, ou em qualquer outro local ao longo da coluna 104 e/ou no poço de exploração 106.[0029] One or more flow rate and/or pressure sensors 122, as shown, are disposed in fluid communication with the pumping device 118 and the column 104 for measuring fluid characteristics. The sensors 122 may be positioned in any suitable location, such as next to (for example at the discharge outlet) or inside the pumping device 118, at or near a wellhead, or at any other location along the column 104 and/or in exploration well 106.
[0030] Uma unidade de processamento e/ou controle 124 está disposta em comunicação operável com os sensores 122, com o dispositivo de bombeamento 118 e/ou com os componentes do conjunto de fundo de poço 108. A unidade de processamento e/ou controle 124 é configurada para, por exemplo, receber, armazenar e/ou transmitir dados gerados a partir dos sensores 122 e/ou do dispositivo de bombeamento 118 e inclui componentes de processamento configurados para analisar dados provenientes do dispositivo de bombeamento 118 e dos sensores 122, fornecer alertas ao dispositivo de bombeamento 118 ou outra unidade de controle e/ou controlar parâmetros operacionais e/ou se comunicar com e/ou controlar componentes do conjunto de fundo de poço 108. A unidade de processamento e/ou controle 124 inclui qualquer número de componentes adequados, como processadores, memória, dispositivos de comunicação e fontes de energia.[0030] A processing and/or control unit 124 is arranged in operable communication with the sensors 122, with the pumping device 118 and/or with the components of the downhole assembly 108. The processing and/or control unit 124 is configured to, for example, receive, store and/or transmit data generated from sensors 122 and/or pumping device 118 and includes processing components configured to analyze data from pumping device 118 and sensors 122, provide alerts to the pumping device 118 or other control unit and/or control operating parameters and/or communicate with and/or control components of the downhole assembly 108. The processing and/or control unit 124 includes any number of suitable components such as processors, memory, communication devices, and power supplies.
[0031] Vibração e fadiga térmica de placas de circuito, sensores ou outros componentes (deste ponto em diante "componentes de fundo de poço") em sistemas de fundo de poço, conforme mostrado e descrito acima, podem fazer com que o componente de fundo de poço falhe, assim, se exige manutenção e/ou substituição. Para reduzir o risco de falha, os componentes de fundo de poço podem ser substituídos em intervalos regulares ou em um cronograma predeterminado, que pode ser muito antes do que se espera que os componentes de fundo de poço realmente falhem (por exemplo, manutenção preventiva). No entanto, substituir os componentes de fundo de poço prematuramente pode ser oneroso e, adicionalmente, tal substituição pode ser desnecessária. Assim, há uma necessidade por um sensor simples, passivo e robusto, ou outro dispositivo de monitoramento para medir uma exposição ambiental cumulativa (por exemplo, exposição à vibração, exposição térmica, etc.) que os componentes de fundo de poço sentem. Por exemplo, tais sensores, conforme revelado na presente invenção, fornecem um sensor que se desgasta de modo similar para fornecer monitoramento indireto de componentes de fundo de poço e para possibilitar a determinação da possibilidade de os componentes de fundo de poço se aproximarem de uma quantidade de desgaste ou fadiga de vibração crítica.[0031] Vibration and thermal fatigue of circuit boards, sensors, or other components (hereinafter "downhole components") in downhole systems, as shown and described above, may cause the downhole component well failure, thus requiring maintenance and/or replacement. To reduce the risk of failure, downhole components can be replaced at regular intervals or on a predetermined schedule, which can be much earlier than it is expected for downhole components to actually fail (e.g. preventative maintenance) . However, replacing downhole components prematurely can be costly and, additionally, such replacement may be unnecessary. Thus, there is a need for a simple, passive, robust sensor or other monitoring device to measure a cumulative environmental exposure (eg, vibration exposure, thermal exposure, etc.) that downhole components experience. For example, such sensors as disclosed in the present invention provide a similarly worn sensor to provide indirect monitoring of downhole components and to enable determination of the possibility that the downhole components are approaching a specified amount. wear or critical vibration fatigue.
[0032] Agora com relação à Figura 3, uma ilustração esquemática de um sistema de monitoramento 300 é mostrada. O sistema de monitoramento 300 está disposto sobre ou em um componente de fundo de poço 302, como uma placa de circuito impresso. O componente de fundo de poço 302, embora mostrado como uma placa de circuito impresso, pode ser qualquer componente de fundo de poço que inclui fiação, conjunto de circuitos e/ou outros elementos que podem sofrer de desgaste, fadiga e/ou falha devido às condições ambientais e/ou operacionais, como vibrações e/ou temperatura enquanto está localizado poço abaixo. O componente de fundo de poço 302, em algumas modalidades, está disposto como parte de uma ferramenta de fundo de poço que é implantada poço abaixo em um poço. Por exemplo, em uma modalidade sem limitação, o componente de fundo de poço 302 é parte de um BHA e fornece controle e/ou função elétrica a pelo menos parte do BHA.[0032] Now referring to Figure 3, a schematic illustration of a monitoring system 300 is shown. Monitoring system 300 is disposed on or in a downhole component 302, such as a printed circuit board. Downhole component 302, although shown as a printed circuit board, can be any downhole component that includes wiring, circuitry, and/or other elements that may suffer from wear, fatigue, and/or failure due to environmental and/or operational conditions such as vibrations and/or temperature while located downhole. The downhole component 302, in some embodiments, is disposed as part of a downhole tool that is deployed downhole in a wellbore. For example, in an embodiment without limitation, the downhole component 302 is part of a BHA and provides control and/or electrical function to at least part of the BHA.
[0033] Conforme mostrado, o componente de fundo de poço 302 inclui um ou mais elementos elétricos 304. Os elementos elétricos 304 podem estar sujeitos a altas temperaturas e/ou vibração durante a implantação através de um poço, durante operações de perfuração, exploração e/ou produção. Em algumas modalidades, o componente de fundo de poço 302 é configurado para controlar eletronicamente um ou mais outros componentes de uma coluna ou estrutura de fundo de poço.[0033] As shown, the downhole component 302 includes one or more electrical elements 304. The electrical elements 304 may be subject to high temperatures and/or vibration during deployment through a well, during drilling, exploration and /or production. In some embodiments, the downhole component 302 is configured to electronically control one or more other components of a column or downhole structure.
[0034] Para possibilitar o monitoramento passivo in situ de impactos ambientais sobre o componente de fundo de poço 302, o sistema de monitoramento 300 inclui um conjunto de sensor 306. O conjunto de sensor 306 é preso de modo fixo ao componente de fundo de poço 302 e inclui um invólucro protetor 308 que está exposto a um ambiente ao qual o componente de fundo de poço 302 está exposto. O conjunto de sensor 306 está disposto para monitorar um dano cumulativo ou desgaste que é sentido pelo componente de fundo de poço 302. Por exemplo, quando o componente de fundo de poço 302 está disposto poço abaixo, o componente de fundo de poço 302 estará sujeito às vibrações que podem desgastar ou danificar os elementos do componente de fundo de poço 302 (por exemplo, os elementos elétricos 304). Cada vez que o componente de fundo de poço 302 é disposto poço abaixo, os elementos elétricos 304 estarão sujeitos a tais vibrações. O conjunto de sensor 306 (e elementos sensores, conforme descrito na presente invenção) está disposto para fornecer um monitoramento de dano cumulativo passivo a bordo do componente de fundo de poço 302.[0034] To enable passive in situ monitoring of environmental impacts on the downhole component 302, the monitoring system 300 includes a sensor assembly 306. The sensor assembly 306 is fixedly attached to the downhole component 302 and includes a protective housing 308 that is exposed to an environment to which the downhole component 302 is exposed. The sensor assembly 306 is arranged to monitor cumulative damage or wear that is sensed by the downhole component 302. For example, when the downhole component 302 is disposed downhole, the downhole component 302 will be subject to to vibrations that can wear or damage the elements of the downhole component 302 (for example, the electrical elements 304). Each time the downhole member 302 is disposed downhole, the electrical elements 304 will be subject to such vibrations. The sensor assembly 306 (and sensor elements as described in the present invention) is arranged to provide passive cumulative damage monitoring onboard the downhole component 302.
[0035] O invólucro protetor 308 isola um ou mais elementos sensores 310, 312. Os elementos sensores 310, 312 estão dispostos ou são configurados para estarem sujeitos a alguns impactos ambientais que são sentidos pelo componente de fundo de poço 302, porém, estão protegidos ou isolados dos outros, como alta pressão de fluido de furo de poço ou fluidos de furo de poço corrosivos ou erosivos, através da proteção pelo invólucro protetor 308. Em algumas modalidades, o invólucro protetor 308 pode ser opcional ou estar completamente ausente, dependendo da configuração específica do conjunto de sensor que é empregado. Ademais, em algumas modalidades, o invólucro protetor 308 pode ser abrível, o que possibilita acesso seletivo ao interior do invólucro protetor 308 e componentes localizados nele (por exemplo, os elementos sensores 310, 312, e fiação associada).[0035] The protective housing 308 isolates one or more sensor elements 310, 312. The sensor elements 310, 312 are arranged or configured to be subject to some environmental impacts that are felt by the downhole component 302, however, they are protected or isolated from others, such as high pressure borehole fluid or corrosive or erosive borehole fluids, through protection by the protective casing 308. In some embodiments, the protective casing 308 may be optional or completely absent, depending on the specific configuration of the sensor array that is employed. Furthermore, in some embodiments, the protective housing 308 may be openable, which allows selective access to the interior of the protective housing 308 and components located therein (e.g., sensing elements 310, 312, and associated wiring).
[0036] Conforme mostrado, os elementos sensores 310, 312 são eletricamente conectados aos ou são parte dos respectivos circuitos de detecção 314, 316 através de fiação 318. Em algumas modalidades sem limitação, os elementos sensores 310, 312 e os respectivos circuitos de detecção 314, 316 formam pontes de Wheatstone. Um ou mais dos elementos sensores 310, 312 estão dispostos para sentir as várias condições ambientais, como vibração e condições térmicas que o componente de fundo de poço 302 está exposto durante funcionamento.[0036] As shown, the sensor elements 310, 312 are electrically connected to or are part of the respective detection circuits 314, 316 through wiring 318. In some embodiments without limitation, the sensor elements 310, 312 and the respective detection circuits 314, 316 form Wheatstone bridges. One or more of the sensing elements 310, 312 are arranged to sense the various environmental conditions, such as vibration and thermal conditions, that the downhole component 302 is exposed to during operation.
[0037] Em um exemplo sem limitação, um primeiro elemento sensor 310 está disposto com fiação elétrica que passa por ou sobre uma superfície interior de um corpo de sensor, conforme descrito na presente invenção. O corpo de sensor é um corpo oco que define uma cavidade interna. O corpo de sensor inclui pelo menos um elemento de desgaste elétrico (por exemplo, um fio) que passa pela cavidade interna ou é instalado ao longo de uma superfície da cavidade interna. Em algumas modalidades, o(s) elemento(s) de desgaste elétrico passará(passarão) através do corpo de sensor a partir de um interior até um exterior do corpo de sensor.[0037] In an example without limitation, a first sensor element 310 is arranged with electrical wiring running through or on an interior surface of a sensor body, as described in the present invention. The sensor body is a hollow body that defines an internal cavity. The sensor body includes at least one electrical wear element (e.g., a wire) that passes through the internal cavity or is installed along a surface of the internal cavity. In some embodiments, the electrical wear element(s) will pass through the sensor body from an interior to an exterior of the sensor body.
[0038] A cavidade interna é pelo menos parcialmente carregada com uma substância abrasiva que é selecionada para abradar, impactar ou, de outra forma, erodir a fiação dentro da cavidade interna. A fiação dentro da cavidade interna (ou fiação interior) é eletricamente conectada à fiação 318 e ao circuito de detecção 314, assim, se completa um circuito. Como a fiação interior é erodida ou danificada pela substância abrasiva, a condutividade elétrica da fiação interior diminuirá (ou parará se a fiação interior se quebrar) o que pode, assim, desconectar o circuito de detecção 314, que, por sua vez, pode disparar uma notificação ou outro alarme que indica que o componente de fundo de poço 302 estava sujeito às condições ambientais de fundo de poço suficientes para justificar a manutenção (por exemplo, inspeção, reparo, substituição, etc.). Em outro exemplo sem limitação, como uma alternativa ao monitoramento em tempo real, um sensor passivo pode ser medido, verificado ou, de outra forma, inspecionado mediante retorno à superfície. O dano cumulativo aos elementos elétricos no sensor atua como uma memória física que não necessita de nenhuma energia elétrica para armazenar ou manter a memória e que é utilizada aqui no lugar da memória de computador sensível à temperatura e/ou dispendiosa, que poderia registrar continuamente leituras de acelerômetro. Modalidades fornecidas na presente invenção podem ser usadas para prever uma vida útil restante para um sistema ou dispositivo monitorado, então, assim, possibilitam um cronograma e programas de manutenção preditivos. Uma vez que a fiação interior pode ser usada para representar fadiga no componente de fundo de poço 302 e tal monitoramento deve ser isolado com relação a outras influências, o corpo de sensor pode ser formado a partir de um material eletricamente isolante para evitar conexões elétricas indesejadas.[0038] The inner cavity is at least partially charged with an abrasive substance that is selected to abrade, impact, or otherwise erode the wiring within the inner cavity. Wiring within the inner cavity (or interior wiring) is electrically connected to wiring 318 and detection circuit 314, thus completing a circuit. As the interior wiring is eroded or damaged by the abrasive substance, the electrical conductivity of the interior wiring will decrease (or stop if the interior wiring breaks) which may thus disconnect the detection circuit 314, which in turn may trigger a notification or other alarm that indicates that the 302 downhole component was subject to environmental downhole conditions sufficient to warrant maintenance (eg, inspection, repair, replacement, etc.). In another example without limitation, as an alternative to real-time monitoring, a passive sensor can be measured, verified or otherwise inspected upon return to the surface. The cumulative damage to the electrical elements in the sensor acts as a physical memory which does not require any electrical energy to store or maintain the memory and which is used here in place of the temperature sensitive and/or expensive computer memory which could continuously record readings of accelerometer. Embodiments provided in the present invention can be used to predict a remaining useful life for a monitored system or device, then thereby enable predictive maintenance scheduling and programs. Since interior wiring can be used to represent fatigue in the downhole component 302 and such monitoring must be insulated from other influences, the sensor body can be formed from an electrically insulating material to prevent unwanted electrical connections. .
[0039] Os elementos sensores 310, 312 operam ao serem expostos às mesmas condições que o componente de fundo de poço 302 ao qual estão conectados de modo fixo. Dessa forma, quando o componente de fundo de poço 302 vibra, os elementos sensores 310, 312 também vibrarão. De modo similar, se o componente de fundo de poço 302 estiver exposto a altas temperaturas que podem impactar os elementos do componente de fundo de poço 302 (por exemplo, fiação, partes de metal, conjunto de circuitos, etc.) os elementos sensores 310, 312 estarão também expostos a tais temperaturas. Em algumas modalidades, o segundo elemento sensor 312 pode ser um elemento sensor de controle ou referência 312 que não inclui uma substância abrasiva nele e, assim, pode operar como um teste ou comparação com o primeiro elemento sensor 310.[0039] The sensor elements 310, 312 operate when exposed to the same conditions as the downhole component 302 to which they are fixedly connected. In this way, when the downhole component 302 vibrates, the sensing elements 310, 312 will also vibrate. Similarly, if the downhole component 302 is exposed to high temperatures that could impact the elements of the downhole component 302 (e.g., wiring, metal parts, circuitry, etc.) the sensing elements 310 , 312 will also be exposed to such temperatures. In some embodiments, the second sensing element 312 can be a control or reference sensing element 312 that does not include an abrasive substance therein, and thus can operate as a test or comparison with the first sensing element 310.
[0040] Em um exemplo sem limitação de um elemento sensor da presente revelação, o monitoramento tridimensional de forças ou condições que impactam o componente de fundo de poço ao qual um conjunto de sensor é conectado ou fixado é possibilitado. De modo a medir a exposição à vibração cumulativa em três dimensões, cada um dentre um eixo geométrico ou direção X, Y e Z pode estar disposto com três elementos de desgaste elétrico (por exemplo, três fios) dentro da cavidade interna do corpo de sensor, em que cada um dos três fios se estende ao longo de um respectivo eixo geométrico X, eixo geométrico Y e eixo geométrico Z. A erosão é maior quando a substância abrasiva mobilizada atinge, impacta ou, de outra forma, entra em contato com um elemento de desgaste elétrico perpendicular ao eixo geométrico do elemento de desgaste elétrico impactado. Consequentemente, ter elementos de desgaste elétrico dispostos ao longo de todas as três direções principais permite distinguir o dano realizado por vibração ao longo de cada direção. Através da experimentação, modelagem, etc., as propriedades e características da substância abrasiva (por exemplo, tamanho de partícula, dureza, quantidade, etc.) e as propriedades e características dos elementos de desgaste elétrico (por exemplo, diâmetro, espessura, maciez do material, etc.) podem ser selecionadas para imitar de maneira ideal uma degradação de vida útil de um componente de fundo de poço que é monitorado e para possibilitar a estimativa precisa de uma vida útil restante de tal componente de fundo de poço.[0040] In an example without limitation of a sensor element of the present disclosure, three-dimensional monitoring of forces or conditions that impact the downhole component to which a sensor assembly is connected or attached is enabled. In order to measure cumulative vibration exposure in three dimensions, each of a geometric axis or X, Y and Z direction may be arranged with three electrical wear elements (e.g. three wires) within the inner cavity of the sensor body , where each of the three wires extend along a respective X axis, Y axis, and Z axis. Erosion is greatest when the mobilized abrasive substance strikes, impacts, or otherwise comes into contact with a electrical wear element perpendicular to the axis of the impacted electrical wear element. Consequently, having electrical wear elements arranged along all three major directions allows distinguishing the damage done by vibration along each direction. Through experimentation, modeling, etc., the properties and characteristics of the abrasive substance (e.g., particle size, hardness, quantity, etc.) and the properties and characteristics of the electrical wear elements (e.g., diameter, thickness, softness) of material, etc.) can be selected to optimally mimic a life degradation of a downhole component that is monitored and to enable accurate estimation of a remaining service life of such downhole component.
[0041] Os elementos de desgaste elétrico interiores diferentes, quando dispostos como fios, podem, em vários pontos no tempo, estar conectados a uma ponte de Wheatstone, que pode incluir os elementos de desgaste elétrico no elemento sensor de referência 312, de modo a medir sensivelmente qualquer aumento na resistência dos elementos de desgaste elétrico interiores que pode resultar da erosão dos elementos de desgaste elétrico interiores. Isto é, conforme a substância abrasiva interage com os elementos de desgaste elétrico interiores, o material dos elementos de desgaste elétrico interiores pode ser removido ou abradado, assim, reduzir o diâmetro ou tamanho do elemento de desgaste elétrico (ou quebrar o mesmo), que, por sua vez, aumentará a resistência dos elementos de desgaste elétrico, que é uma característica mensurável.[0041] The different interior electrical wear elements, when arranged as wires, may, at various points in time, be connected to a Wheatstone bridge, which may include the electrical wear elements in the reference sensing element 312, so as to sensibly measure any increase in resistance of the interior electrical wear elements that may result from erosion of the interior electrical wear elements. That is, as the abrasive substance interacts with the interior electrical wear elements, the material of the interior electrical wear elements can be removed or abraded, thus reducing the diameter or size of the electrical wear element (or breaking it), which , in turn, will increase the resistance of the elements to electrical wear, which is a measurable characteristic.
[0042] Os elementos de desgaste elétrico interiores podem ser feitos de um material eletricamente condutivo, que é selecionado de modo a ser erodido ou abradado pela substância abrasiva. Por exemplo, a fiação interior pode ser formada a partir de alumínio. A substância abrasiva é um material selecionado para arranhar, cortar, abradar, erodir ou, de outra forma, reduzir a quantidade de material da fiação interior devido aos impactos da substância abrasiva com o elemento de desgaste elétrico interior. Por exemplo, a substância abrasiva pode ser formada a partir de um carboneto de silício granulado, que tem uma dureza de Moh de 9. Em outro exemplo, farinha grossa de diamante industrial, que tem uma dureza de Moh de 10, pode ser usada como a substância abrasiva.[0042] The interior electrical wear elements may be made of an electrically conductive material, which is selected so as to be eroded or abraded by the abrasive substance. For example, the interior wiring can be formed from aluminum. The abrasive substance is a material selected to scratch, cut, abrade, erode, or otherwise reduce the amount of interior wiring material due to impacts of the abrasive substance with the interior electrical wear element. For example, the abrasive substance can be formed from a granulated silicon carbide, which has a Moh's hardness of 9. In another example, industrial diamond coarse meal, which has a Moh's hardness of 10, can be used as a the abrasive substance.
[0043] Em algumas modalidades, um dispositivo de comunicação pode ser eletricamente conectado aos circuitos de detecção 314, 316. Se uma resistência detectada ou medida dentro dos circuitos de detecção 314, 316 excede um limite predeterminado, uma mensagem pode ser disparada para ser enviada a um operador na superfície que o componente de fundo de poço específico 302 se aproxima de um estado de manutenção (por exemplo, desgaste no componente de fundo de poço 302 é projetado de modo a ter alcançado um estado em que necessita de uma operação de manutenção). Em outras disposições, uma ferramenta de medição ou teste pode ser conectada aos circuitos de detecção 314, 316 quando a ferramenta de fundo de poço 302 é trazida para a superfície (por exemplo, desarmado a partir de um poço).[0043] In some embodiments, a communication device can be electrically connected to the detection circuits 314, 316. If a resistance detected or measured within the detection circuits 314, 316 exceeds a predetermined threshold, a message can be triggered to be sent to a surface operator that the specific downhole component 302 is approaching a maintenance state (e.g., wear on the downhole component 302 is projected to have reached a state in which it needs a maintenance operation ). In other arrangements, a measuring or testing tool may be connected to detection circuitry 314, 316 when the downhole tool 302 is brought to the surface (eg, tripped from a well).
[0044] Agora com relação à Figura 4, uma ilustração esquemática de um elemento sensor 400, de acordo com uma modalidade da presente revelação, é mostrada. O elemento sensor 400 pode ser montado no ou, de outra forma, afixado a um componente de fundo de poço para possibilitar o monitoramento de desgaste devido às vibrações e/ou à temperatura que o componente de fundo de poço está exposto. O elemento sensor 400 inclui um corpo de sensor 402 que define uma cavidade interna oca 404. Conforme mostrado, o corpo de sensor 402 é esférico em formato, embora outros formatos, configurações, geometrias, etc., possam ser empregados sem que se afaste do escopo da presente revelação. O corpo de sensor 402 tem uma pluralidade de elementos de desgaste elétrico que passam por ele, sendo que os elementos de desgaste elétrico se estendem ao longo dos eixos geométricos X, Y e Z para possibilitar monitoramento tridimensional. Conforme mostrado, um primeiro elemento de desgaste elétrico 406 se estende ao longo de um eixo geométrico X, um segundo elemento de desgaste elétrico 408 se estende ao longo de um eixo geométrico Y e um terceiro elemento de desgaste elétrico 410 se estende ao longo de um eixo geométrico Z e esses três elementos de desgaste (por exemplo, fios) são levemente deslocados de modo que não entrem em contato uns com os outros próximos ao centro do corpo de sensor 402 (por exemplo, esfera).[0044] Now referring to Figure 4, a schematic illustration of a sensor element 400, according to an embodiment of the present disclosure, is shown. Sensor element 400 may be mounted on or otherwise affixed to a downhole component to enable monitoring of wear due to vibrations and/or the temperature to which the downhole component is exposed. Sensor element 400 includes a sensor body 402 defining a hollow internal cavity 404. As shown, sensor body 402 is spherical in shape, although other shapes, configurations, geometries, etc., may be employed without departing from the scope of the present disclosure. The sensor body 402 has a plurality of electrical wear elements passing therethrough, the electrical wear elements extending along the X, Y, and Z axes to enable three-dimensional monitoring. As shown, a first electrical wear element 406 extends along an X axis, a second electrical wear element 408 extends along a Y axis, and a third electrical wear element 410 extends along a Z axis and these three wear elements (eg wires) are slightly offset so that they do not come into contact with each other near the center of the sensor body 402 (eg ball).
[0045] O corpo de sensor 402 é formado a partir de material isolante, de modo que a única condução elétrica dentro ou fora da cavidade interna 404 seja através dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 que passam pelo corpo de sensor 402. Conforme mostrado, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 passam da cavidade interna 404, através do corpo de sensor 402 e até um exterior do corpo de sensor 402, onde tais elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 podem ser eletricamente conectados a outros elementos elétricos ou acessíveis para estarem seletivamente conectados.[0045] The sensor body 402 is formed from insulating material, so that the only electrical conduction inside or outside the internal cavity 404 is through the electrical wear elements 406, 408, 410 that pass through the sensor body 402. As shown, electrical wear elements 406, 408, 410 pass from the inner cavity 404, through the sensor body 402 and to an outside of the sensor body 402, where such electrical wear elements 406, 408, 410 may be electrically connected to other electrical or accessible elements to be selectively connected.
[0046] Por exemplo, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 podem estar, cada um, conectados a um circuito de detecção independente ou dedicado, seja continuamente ou sob demanda. Conforme esquematicamente mostrado com relação ao segundo elemento de desgaste elétrico 408, o elemento de desgaste elétrico 408 pode, opcionalmente, passar por uma porção isolada 412 do corpo de sensor 402. A porção isolada 412 pode ser um plugue ou outra parte do corpo de sensor 402 que está disposta para sustentar o segundo elemento de desgaste elétrico 408 conforme o mesmo passa pelo corpo de sensor 402 e pode fornecer também sustentação rígida ou estrutural para evitar que o segundo elemento de desgaste elétrico 408 quebre nos pontos onde o segundo elemento de desgaste elétrico 408 entra e sai do corpo de sensor 402. Em modalidades que têm a porção isolante 412 do corpo de sensor 402, o corpo de sensor 402 pode ser formado com qualquer material desejável, mesmo, opcionalmente, um material eletricamente condutivo, sendo que a porção isolante 412 isola eletricamente e isola os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 nos locais onde os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 passam pelo corpo de sensor 402.[0046] For example, the electrical wear elements 406, 408, 410 may each be connected to an independent or dedicated detection circuit, either continuously or on demand. As schematically shown with respect to the second electrical wear element 408, the electrical wear element 408 may optionally pass through an insulated portion 412 of the sensor body 402. The insulated portion 412 may be a plug or other part of the sensor body 402 that is arranged to support the second electrical wear element 408 as it passes the sensor body 402 and may also provide rigid or structural support to prevent the second electrical wear element 408 from breaking at points where the second electrical wear element 408 enters and exits the sensor body 402. In embodiments having the insulating portion 412 of the sensor body 402, the sensor body 402 may be formed of any desirable material, even optionally an electrically conductive material, with the portion insulator 412 electrically insulates and insulates the electrical wear elements 406, 408, 410 at the locations where the electrical wear elements 406, 408, 410 pass through the sensor body 402.
[0047] A cavidade interna 404 do corpo de sensor 402 é pelo menos parcialmente carregada com uma substância abrasiva 414. A substância abrasiva 414 é selecionada para abradar, impactar ou, de outra forma, erodir o material dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410, de modo que, conforme os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 são impactados pela substância abrasiva 414, o material dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 seja removido e uma resistência elétrica seja aumentada (por exemplo, quando testada por um circuito de detecção conectado). O impacto da substância abrasiva 414 contra os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 é provocado pelo movimento (por exemplo, vibrações) do corpo de sensor 402. Conforme o corpo de sensor 402 vibra, a substância abrasiva 414 será movida dentro da cavidade interna 404 do corpo de sensor 402.[0047] The internal cavity 404 of the sensor body 402 is at least partially loaded with an abrasive substance 414. The abrasive substance 414 is selected to abrade, impact or otherwise erode the material of the electrical wear elements 406, 408 , 410, such that as the electrical wear elements 406, 408, 410 are impacted by the abrasive substance 414, the material of the electrical wear elements 406, 408, 410 is removed and an electrical resistance is increased (e.g. when tested by a connected detection circuit). The impact of the abrasive substance 414 against the electrical wear elements 406, 408, 410 is caused by movement (e.g., vibrations) of the sensor body 402. As the sensor body 402 vibrates, the abrasive substance 414 will be moved within the cavity. internal 404 of sensor body 402.
[0048] Em um exemplo de modalidade, a substância abrasiva 414 é um material particulado ou granular (por exemplo, um material de farinha grossa) que, conforme o corpo de sensor 402 é vibrado, as partículas da substância abrasiva 414 são empurradas e mobilizadas por choque e vibrações em contato com os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410. Conforme as partículas impactam os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410, o material dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 será removido, assim, se aumenta uma resistência dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410, que podem ser medidos com o uso de um circuito de detecção, como uma ponte de Wheatstone. A erosão do material dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 faz com que a resistência elétrica dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 aumente de maneira cumulativa e permanente individual ou separadamente. Uma taxa de erosão dos elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 pode depender de um ângulo no qual um objeto (por exemplo, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410) é atingido por um objeto (por exemplo, a substância abrasiva 414). Dessa forma, conforme mostrado na modalidade da Figura 4, o elemento sensor 400 está disposto para fornecer medições de exposição à vibração de eixo geométrico X, Y e Z cumulativas e separadas ao ter os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 como dispostos, conforme mostrado e descrito acima.[0048] In an example embodiment, the abrasive substance 414 is a particulate or granular material (for example, a coarse flour material) that, as the sensor body 402 is vibrated, the particles of the abrasive substance 414 are pushed and mobilized by shock and vibrations contacting the electrical wear elements 406, 408, 410. As the particles impact the electrical wear elements 406, 408, 410, material from the electrical wear elements 406, 408, 410 will be removed, thus, a resistance of the electrical wear elements 406, 408, 410 is increased, which can be measured using a sensing circuit such as a Wheatstone bridge. Erosion of the material of the electrical wear elements 406, 408, 410 causes the electrical resistance of the electrical wear elements 406, 408, 410 to cumulatively and permanently increase individually or separately. An erosion rate of the electrical wear elements 406, 408, 410 may depend on an angle at which an object (e.g., the electrical wear elements 406, 408, 410) is struck by an object (e.g., the abrasive substance 414). Thus, as shown in the embodiment of Figure 4, the sensing element 400 is arranged to provide separate and cumulative X, Y, and Z axis vibration exposure measurements by having the electrical wear elements 406, 408, 410 as arranged, as shown and described above.
[0049] Aqueles versados na técnica entenderão que o número de elementos de desgaste elétrico instalados em um elemento sensor da presente revelação não se limita a três, conforme mostrado. Isto é, inúmeros elementos de desgaste elétrico podem ser instalados dentro dos corpos de sensor da presente revelação. Em algumas modalidades, um único elemento de desgaste elétrico pode estar disposto, o qual passa por uma cavidade interna de um corpo de sensor. Em algumas tais modalidades, uma dimensão única de monitoramento de desgaste pode ser fornecida. Ademais, inúmeros elementos sensores podem ser instalados em um ou mais componentes de fundo de poço.[0049] Those skilled in the art will understand that the number of electrical wear elements installed in a sensing element of the present disclosure is not limited to three, as shown. That is, numerous electrical wear elements can be installed within the sensor bodies of the present disclosure. In some embodiments, a single electrical wear element may be arranged which passes through an internal cavity of a sensor body. In some such embodiments, a unique dimension of wear monitoring may be provided. Furthermore, numerous sensing elements can be installed on one or more downhole components.
[0050] Conforme mostrado na Figura 4, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 estão dispostos como fios que passam pelo elemento sensor 400 ao longo dos respectivos eixos geométricos X, Y e Z. Uma vez que os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 são eletricamente condutivos, e é desejável monitorar a vibração ou desgaste em uma direção de cada um dos respectivos eixos geométricos X, Y e Z, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 estão posicionados para não entrarem em contato uns com os outros em um centro 416 do elemento sensor 400. Isto é, os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410 estão dispostos para serem deslocados uns dos outros de modo que nenhum contato elétrico ocorra entre os elementos de desgaste elétrico 406, 408, 410.[0050] As shown in Figure 4, the electrical wear elements 406, 408, 410 are arranged as wires passing through the sensor element 400 along the respective X, Y and Z axis. , 408, 410 are electrically conductive, and it is desirable to monitor vibration or wear in one direction of each of the respective X, Y, and Z axis, the electrical wear elements 406, 408, 410 are positioned not to come into contact with each other. with each other at a center 416 of the sensing element 400. That is, the electrical wear elements 406, 408, 410 are arranged to be displaced from each other such that no electrical contact occurs between the electrical wear elements 406, 408, 410.
[0051] A substância abrasiva da presente revelação pode ser material particulado, um fluido, uma combinação de fluido e sólido (por exemplo, particulado suspenso), um gás ou líquido que altera o material ou estado de fase dependendo da temperatura, etc. Em algumas modalidades, a substância abrasiva preencherá menos do que a cavidade interna inteira do corpo de sensor. Em um exemplo sem limitação, o volume da cavidade interna é 50% preenchido pela substância abrasiva. Em outra modalidade, como com particulados suspensos em líquido, a cavidade interna inteira (100%) pode ser preenchida com a suspensão líquida abrasiva. Exemplos de potenciais substâncias abrasivas particuladas incluem, porém, sem limitação, vidro, cerâmica, aço (por exemplo, fio de corte, projétil, farinha grossa), óxido de alumínio, carboneto de silício, granada, diamante, etc. A seleção da substância abrasiva pode ser com base no material específico dos elementos de desgaste elétrico, na quantidade de volume dentro da cavidade interna do corpo de sensor, do material usado para formar o corpo de sensor ou com base em outras considerações. Uma consideração é selecionar uma substância abrasiva que erodirá os elementos de desgaste elétrico através do impacto em uma taxa predeterminada ou desejada que é representativa de um desgaste em outros eletrônicos do componente de fundo de poço ao qual o elemento sensor é instalado.[0051] The abrasive substance of the present disclosure may be particulate matter, a fluid, a combination of fluid and solid (e.g. suspended particulate), a gas or liquid which changes material or phase state depending on temperature, etc. In some embodiments, the abrasive substance will fill less than the entire internal cavity of the sensor body. In an example without limitation, the volume of the inner cavity is 50% filled by the abrasive substance. In another embodiment, such as with particulates suspended in liquid, the entire internal cavity (100%) can be filled with the abrasive liquid suspension. Examples of potential particulate abrasive substances include, but are not limited to, glass, ceramics, steel (e.g., cutting edge, projectile, coarse flour), aluminum oxide, silicon carbide, garnet, diamond, etc. The selection of abrasive substance can be based on the specific material of the electrical wear elements, the amount of volume within the internal cavity of the sensor body, the material used to form the sensor body, or based on other considerations. One consideration is to select an abrasive substance that will erode the electrical wear elements through impact at a predetermined or desired rate that is representative of wear on other electronics of the downhole component to which the sensing element is installed.
[0052] De modo similar, o material dos elementos de desgaste elétrico pode ser selecionado pelas propriedades de desgaste com base na exposição à substância abrasiva, de modo que o desgaste dos elementos de desgaste elétrico imite ou simule o desgaste ou a fadiga de um ou mais componentes eletrônicos, como placas de circuito, do componente de fundo de poço ao qual o elemento sensor é instalado. Assim, a seleção do material da substância abrasiva e os elementos de desgaste elétrico podem ser selecionados em combinação para alcançar um padrão de desgaste desejado.[0052] Similarly, the material of the electrical wear elements can be selected by wear properties based on exposure to the abrasive substance, so that the wear of the electrical wear elements mimics or simulates the wear or fatigue of one or more more electronic components, such as circuit boards, from the downhole component to which the sensing element is installed. Thus, the material selection of the abrasive substance and the electrical wear elements can be selected in combination to achieve a desired wear pattern.
[0053] Conforme mencionado, a seleção da substância abrasiva pode incluir líquidos. Um propósito para empregar um líquido (seja como um fluido de suspensão ou para fornecer a abrasão) é possibilitar a alteração em viscosidade devido à temperatura. A alteração em viscosidade pode ser adaptada para imitar o potencial de dano de vibração aumentado em temperaturas superiores. Isso é possível uma vez que o dano por erosão de partículas em suspensão será maior em viscosidade inferior. Em tais modalidades, o corpo de sensor pode ser formado a partir de um material que é termicamente condutivo, porém, eletricamente isolado. Em suspensão, um exemplo de configuração seria preencher a cavidade interna com 1-propanol. 1-propanol é um líquido abaixo de cerca de 97°C e ferverá em pressão atmosférica em cerca de 97°C. Caso esteja vedada em uma câmara de volume fixo acima de 97°C, a fração de gás continuará a aumentar com a temperatura e a fração de líquido continuará a diminuir com a temperatura, de modo que uma quantidade maior da substância abrasiva será retardada pelo gás menos viscoso e uma quantidade menor da substância abrasiva será retardada pelo líquido mais viscoso que resulta em uma mistura mais abrasiva com uma capacidade abrasiva dependente da temperatura e, assim, pode imitar o maior dano que componentes de fundo de poço sentem quando aquecidos e vibrados.[0053] As mentioned, the selection of abrasive substance may include liquids. One purpose for employing a liquid (either as a suspending fluid or to provide abrasion) is to allow for the change in viscosity due to temperature. The change in viscosity can be tailored to mimic the potential for increased vibration damage at higher temperatures. This is possible since the erosion damage of suspended particles will be greater at lower viscosity. In such embodiments, the sensor body may be formed from a material that is thermally conductive yet electrically insulated. In suspension, an example configuration would be to fill the internal cavity with 1-propanol. 1-propanol is a liquid below about 97°C and will boil at atmospheric pressure at about 97°C. If sealed in a fixed volume chamber above 97°C, the gas fraction will continue to increase with temperature and the liquid fraction will continue to decrease with temperature, so more of the abrasive substance will be retarded by the gas less viscous and less of the abrasive substance will be retarded by the more viscous liquid which results in a more abrasive mixture with a temperature dependent abrasive capacity and thus can mimic the greater damage that downhole components experience when heated and vibrated.
[0054] Dessa forma, se um tal elemento sensor for instalado em um componente de fundo de poço e o componente de fundo de poço for sujeito a vibrações e diferentes temperaturas, a taxa de erosão dos elementos de desgaste elétrico pode ser variável com base na temperatura. Por exemplo, quando o componente de fundo de poço está localizado em temperaturas relativamente baixas, como na superfície ou em estágios de implantação precoces, vibrações podem não ser tão danosas e, assim, o estado líquido de uma porção da substância abrasiva evitará que o dano/erosão excessivo ocorra nos elementos de desgaste elétrico. No entanto, quando o componente de fundo de poço está localizado poço abaixo e em funcionamento e sujeito às altas temperaturas de fundo de poço, mais da porção líquida evaporará e se tornará gasosa, nesse momento as partículas suspensas podem impactar de maneira mais eficaz os elementos de desgaste elétrico. Outro exemplo de fluido pode ser 1-butanol, que tem um ponto de ebulição em pressão atmosférica de aproximadamente 117°C.[0054] Thus, if such a sensor element is installed in a downhole component and the downhole component is subject to vibrations and different temperatures, the erosion rate of the electrical wear elements may be variable based on the temperature. For example, when the downhole component is located at relatively low temperatures, such as at the surface or in early implantation stages, vibrations may not be as damaging and thus the liquid state of a portion of the abrasive substance will prevent damage from occurring. /excessive erosion occurs on electrical wear elements. However, when the downhole component is located downhole and in operation and subject to high downhole temperatures, more of the liquid portion will evaporate and become gaseous, at which time suspended particles can more effectively impact the elements. electrical wear. Another example of fluid might be 1-butanol, which has a boiling point at atmospheric pressure of approximately 117°C.
[0055] Agora com referência às Figuras 5A a 5B, ilustrações esquemáticas de um elemento sensor 500 de acordo com uma modalidade da presente revelação são mostradas. Em contrapartida com a modalidade descrita acima com um corpo de sensor em formato esférico, o elemento sensor 500 tem um corpo de sensor 502 que é cúbico em formato. O corpo de sensor 502 é formado a partir de uma pluralidade de placas 504. As placas 504 são montadas em uma base 506 e podem ser terminadas por um topo 508. Cada uma das placas 504 inclui uma primeira porção 510 de um elemento de desgaste elétrico. De modo similar, a base 506 inclui uma ou mais segundas porções 512 do elemento de desgaste elétrico, em que as primeiras porções 510 e as segundas porções 512 são eletricamente conectáveis para formar um ou mais elementos de desgaste elétrico dentro do corpo de sensor 502. Conforme ilustrativamente mostrado, uma parte da segunda porção 512 na base 506 forma uma primeira porção de direção de um elemento de desgaste elétrico, e cada uma das primeiras porções 510 mostradas na Figura 5B representam outras porções de direção, de modo que um elemento sensor tridimensional 500 possa ser montado. Em algumas modalidades, toda ou qualquer uma das placas 504, a base 506 e/ou o topo 508 pode incluir porções de um elemento de desgaste elétrico.[0055] With reference now to Figures 5A to 5B, schematic illustrations of a sensing element 500 according to an embodiment of the present disclosure are shown. In contrast to the embodiment described above with a spherical shaped sensor body, the sensor element 500 has a sensor body 502 that is cubic in shape. The sensor body 502 is formed from a plurality of plates 504. The plates 504 are mounted on a base 506 and may be terminated by a top 508. Each of the plates 504 includes a first portion 510 of an electrical wear element . Similarly, base 506 includes one or more second electrical wear element portions 512, wherein first portions 510 and second portions 512 are electrically connectable to form one or more electrical wear element within sensor body 502. As illustratively shown, a portion of the second portion 512 at the base 506 forms a first directing portion of an electrical wear element, and each of the first portions 510 shown in Figure 5B represent further directing portions, so that a three-dimensional sensing element 500 can be mounted. In some embodiments, all or any of the plates 504, base 506 and/or top 508 may include portions of an electrical wear element.
[0056] O elemento sensor 500 pode ser preenchido com uma substância abrasiva similar àquela descrita acima. Em um exemplo sem limitação, o elemento sensor 500, conforme mostrado, forma uma caixa feita de placas de cerâmica que incluem pistas (por exemplo, as porções 510, 512) condutivas (por exemplo, metálicas) que formam o(s) elemento(s) de desgaste elétrico. As porções 510, 512 podem ser desgastadas pelos impactos ou pelo contato com a substância abrasiva, similar àquela descrita acima. Dessa forma, em algumas modalidades, o(s) elemento(s) de desgaste elétrico pode(m) ser "estruturas de moer" em que o material das porções 510, 512 é desgastado ou lascado, com um aumento em resistência que resulta dele, similar à disposição de fio descrita acima. As segundas porções 512 se estendem até uma borda da base 506 e possibilitam conexão elétrica a uma placa de circuito impresso à qual o elemento sensor 500 é fixado, ou possibilitam conexão sob demanda a um voltímetro, medidor de ohms, ou outro dispositivo de teste elétrico. Embora as segundas porções 512 nas Figuras 5A a 5B sejam mostradas em uma disposição específica, aqueles versados na técnica entenderão que as segundas porções que estão localizadas na base e/ou as primeiras porções localizadas nas placas podem ter qualquer disposição ou configuração, sem que se afaste do escopo da presente revelação.[0056] The sensing element 500 can be filled with an abrasive substance similar to that described above. In an example without limitation, the sensing element 500, as shown, forms a housing made of ceramic plates that include conductive (e.g., metal portions 510, 512) tracks (e.g., metallic) that form the element(s). s) electrical wear. Portions 510, 512 can be worn by impacts or contact with abrasive substance, similar to that described above. Thus, in some embodiments, the electrical wear member(s) may be "grinding structures" in which the material of portions 510, 512 is worn or chipped, with an increase in strength resulting therefrom. , similar to the wire arrangement described above. Second portions 512 extend to an edge of base 506 and provide electrical connection to a printed circuit board to which sensing element 500 is attached, or provide on-demand connection to a voltmeter, ohmmeter, or other electrical testing device . Although the second portions 512 in Figures 5A to 5B are shown in a specific arrangement, those skilled in the art will understand that the second portions that are located on the base and/or the first portions located on the plates can be in any arrangement or configuration, without depart from the scope of the present disclosure.
[0057] Em um exemplo do elemento sensor 500 das Figuras 5A a 5B, a cavidade interna do elemento sensor cúbico 500 pode ser preenchida com um fluido com partículas suspensas nele, similar àquele descrito acima. Conforme será entendido por aqueles versados na técnica em vista da revelação acima, qualquer tipo de fluido, que inclui óleos minerais, podem ser usados com um ponto de evaporação selecionado que é selecionado por temperaturas e/ou propriedades de viscosidade específicas. Isto é, o fluido pode ser selecionado para alterar a fase (por exemplo, líquido para gás, alteração de fase supercrítica, etc.) em uma temperatura predeterminada.[0057] In an example of the sensor element 500 of Figures 5A to 5B, the internal cavity of the cubic sensor element 500 can be filled with a fluid with particles suspended therein, similar to that described above. As will be understood by those skilled in the art in view of the above disclosure, any type of fluid, which includes mineral oils, can be used with a selected evaporation point that is selected for specific temperatures and/or viscosity properties. That is, the fluid can be selected to change phase (eg liquid to gas, supercritical phase change, etc.) at a predetermined temperature.
[0058] Por exemplo, em outro exemplo que usa o elemento sensor cúbico 500, a cavidade interna pode ser preenchida com propano, que tem uma temperatura crítica próxima a 96,7°C, que é aproximadamente a temperatura mínima da maior parte dos poços próximo à parte inferior de poço. As placas 504 podem ter cerca de 10 mm de altura, e terminadas com um topo 508. As primeiras porções 510 nas placas 504 podem ser parcialmente submersas com uma suspensão de fluido que tem cerca de 5 mm (isto é, cerca de metade da altura das placas 504) preenchidos com uma farinha grossa e cerca de 4 mm da coluna de propano líquido em temperatura ambiente contidos na cavidade interna. Inicialmente, em temperatura ambiente nesse exemplo, cerca de 80% da farinha grossa é imerso no propano líquido viscoso e apenas 20% da farinha grossa está em um vapor de baixa viscosidade (isto é, acima do nível líquido dentro da cavidade interna). Os 20% que não estão submersos estarão livres para se mover e 80% que estão submersos terão movimento altamente atenuado. No entanto, acima da temperatura crítica de 96,7°C, o propano se tornará supercrítico e, assim, toda a farinha grosseira estará localizada agora dentro de um fluido supercrítico que tem viscosidade menor que o líquido (porém, uma viscosidade maior que o vapor de propano). Embora a descrição acima seja feita com relação ao propano, outros fluidos podem ser usados sem que se afaste do escopo da presente revelação. Por exemplo, vários fluidos não inflamáveis e não tóxicos com uma temperatura supercrítica de aproximadamente 100°C podem ser empregados. Alguns dos tais exemplos podem ser refrigerantes de halocarboneto (por exemplo, R12, R22 e R134a), que são normalmente conhecidos como Freons.[0058] For example, in another example using the cubic sensor element 500, the internal cavity can be filled with propane, which has a critical temperature close to 96.7°C, which is approximately the minimum temperature of most wells near the bottom of the well. Plates 504 may be about 10 mm high, and terminated with a top 508. The first portions 510 on plates 504 may be partially submerged with a suspension of fluid that is about 5 mm (i.e., about half the height) of the 504 plates) filled with a coarse flour and about 4 mm of liquid propane column at room temperature contained in the internal cavity. Initially, at room temperature in this example, about 80% of the coarse meal is immersed in the viscous liquid propane and only 20% of the coarse meal is in a low viscosity vapor (ie, above the liquid level within the internal cavity). The 20% that are not underwater will be free to move and the 80% that are underwater will have highly attenuated motion. However, above the critical temperature of 96.7°C, the propane will become supercritical, and so all of the coarse meal will now be located within a supercritical fluid that has a lower viscosity than the liquid (but a higher viscosity than the liquid). propane steam). Although the above description is made with respect to propane, other fluids can be used without departing from the scope of the present disclosure. For example, various non-flammable, non-toxic fluids with a supercritical temperature of approximately 100°C can be employed. Some of such examples might be halocarbon refrigerants (eg R12, R22 and R134a), which are commonly known as Freons.
[0059] Vantajosamente, modalidades fornecidas na presente invenção são direcionadas aos sistemas de monitoramento passivo que possibilitam monitoramento de desgaste de componentes de fundo de poço, sendo que tal monitoramento é executado in situ. Os sistemas de monitoramento estão dispostos para possibilitar erosão de elementos de desgaste elétrico devido às condições ambientais, como vibrações e condições térmicas. Através da erosão dos elementos de desgaste elétrico e teste de uma resistência em um dispositivo de teste eletricamente conectado aos elementos de desgaste elétrico, uma resistência pode ser medida com a resistência que representa ou indica uma quantidade de desgaste dos elementos de desgaste elétrico. Conforme a erosão dos elementos de desgaste elétrico aumenta, também aumenta a resistência quando conectada a um circuito de teste, como uma ponte de Wheatstone.[0059] Advantageously, modalities provided in the present invention are directed to passive monitoring systems that enable monitoring of wear of downhole components, and such monitoring is performed in situ. Monitoring systems are arranged to enable erosion of electrical wear elements due to environmental conditions such as vibrations and thermal conditions. By eroding the electrical wear elements and testing a resistance on a test device electrically connected to the electrical wear elements, a resistance can be measured as the resistance that represents or indicates an amount of wear of the electrical wear elements. As erosion of electrical wear elements increases, so does resistance when connected to a test circuit such as a Wheatstone bridge.
[0060] Através de simulações, teste e observação, é possível determinar quando uma resistência específica é medida, que um componente de fundo de poço esteve sujeito a muita vibração ou outra condição ambiental. Os elementos de desgaste elétrico e uma substância abrasiva podem ser selecionados para corresponder de maneira precisa o elemento sensor específico com o componente de fundo de poço que deve ser monitorado. Vários formatos geométricos de corpos de sensor podem ser empregados para possibilitar diferentes propriedades físicas ou para se adaptar a um componente de fundo de poço específico a ser monitorado.[0060] Through simulations, testing and observation, it is possible to determine when a specific resistance is measured, that a downhole component was subject to a lot of vibration or other environmental condition. Electrical wear elements and an abrasive substance can be selected to precisely match the specific sensing element with the downhole component that is to be monitored. Various geometric shapes of sensor bodies can be employed to provide different physical properties or to adapt to a specific downhole component to be monitored.
[0061] Modalidade 1: Elemento sensor para o monitoramento indireto de dano cumulativo em componentes de fundo de poço, sendo que o elemento sensor compreende: um corpo de sensor que define uma cavidade interna, pelo menos um elemento de desgaste elétrico situado dentro do corpo de sensor, sendo que uma porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico se estende eletricamente a partir da cavidade interna, através do corpo de sensor, e a um exterior do corpo de sensor, e uma substância abrasiva situada dentro da cavidade interna, a substância abrasiva móvel dentro da cavidade interna para entrar em contato com e erodir material do pelo menos um elemento de desgaste elétrico, sendo que a erosão do pelo menos um elemento de desgaste elétrico faz com que uma resistência do pelo menos um elemento de desgaste elétrico aumente.[0061] Modality 1: Sensor element for indirect monitoring of cumulative damage to downhole components, the sensor element comprising: a sensor body defining an internal cavity, at least one electrical wear element located inside the body of the sensor body, wherein a portion of the at least one electrical wear element extends electrically from the inner cavity, through the sensor body, and to an exterior of the sensor body, and an abrasive substance located within the inner cavity, the abrasive substance movable within the inner cavity for contacting and eroding material of the at least one electrical wear element, wherein erosion of the at least one electrical wear element causes a resistance of the at least one electrical wear element to increase .
[0062] Modalidade 2: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o pelo menos um elemento de desgaste elétrico é um fio que passa através da cavidade interna.[0062] Embodiment 2: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the at least one electrical wear element is a wire passing through the internal cavity.
[0063] Modalidade 3: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o pelo menos um elemento de desgaste elétrico compreende três fios, sendo que cada fio passa através da cavidade interna, sendo que um de cada um dos três fios se estende ao longo de um eixo geométrico X, um eixo geométrico Y e um eixo geométrico Z.[0063] Embodiment 3: Sensor element, according to any embodiment of the present invention, in which the at least one electrical wear element comprises three wires, each wire passing through the internal cavity, one of each of the three wires extends along an X axis, a Y axis, and a Z axis.
[0064] Modalidade 4: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que os três fios estão dispostos de modo que nenhum contato elétrico ocorra entre os três fios.[0064] Embodiment 4: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the three wires are arranged so that no electrical contact occurs between the three wires.
[0065] Modalidade 5: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor é esférico em formato.[0065] Embodiment 5: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the sensor body is spherical in shape.
[0066] Modalidade 6: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor é um corpo de sensor em formato cúbico.[0066] Embodiment 6: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the sensor body is a cubic sensor body.
[0067] Modalidade 7: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor compreende uma pluralidade de placas, em que pelo menos uma primeira porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico é formada ao longo de uma superfície interior de pelo menos uma dentre a pluralidade de placas voltada para a cavidade interna.[0067] Embodiment 7: Sensor element according to any embodiment of the present invention, wherein the sensor body comprises a plurality of plates, wherein at least a first portion of the at least one electrical wear element is formed along an interior surface of at least one of the plurality of plates facing the internal cavity.
[0068] Modalidade 8: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor compreende adicionalmente uma base e cada uma dentre a pluralidade de placas é montada na base para definir o corpo de sensor em formato cúbico, e em que uma segunda porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico está disposta na base.[0068] Embodiment 8: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the sensor body additionally comprises a base and each of the plurality of plates is mounted on the base to define the sensor body in cubic shape, and wherein a second portion of the at least one electrical wear element is disposed at the base.
[0069] Modalidade 9: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que a substância abrasiva compreende pelo menos um material particulado e cascalho.[0069] Embodiment 9: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the abrasive substance comprises at least one particulate material and gravel.
[0070] Modalidade 10: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que a substância abrasiva compreende um fluido e um material particulado, sendo que o material particulado é suspenso dentro do fluido.[0070] Embodiment 10: Sensor element, according to any embodiment of the present invention, in which the abrasive substance comprises a fluid and a particulate material, the particulate material being suspended within the fluid.
[0071] Modalidade 11: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o fluido compreende um fluido supercrítico.[0071] Embodiment 11: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the fluid comprises a supercritical fluid.
[0072] Modalidade 12: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o fluido é selecionado para alterar de fase em uma temperatura predeterminada.[0072] Embodiment 12: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the fluid is selected to change phase at a predetermined temperature.
[0073] Modalidade 13: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor é formado a partir de um material que é eletricamente isolante e termicamente condutivo.[0073] Embodiment 13: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the sensor body is formed from a material that is electrically insulating and thermally conductive.
[0074] Modalidade 14: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor é eletricamente isolante.[0074] Embodiment 14: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, in which the sensor body is electrically insulating.
[0075] Modalidade 15: Elemento sensor, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o corpo de sensor compreende uma porção isolada, onde pelo menos um elemento de desgaste elétrico passa através do corpo de sensor na porção isolada.[0075] Embodiment 15: Sensor element, according to any embodiment in the present invention, wherein the sensor body comprises an insulated portion, where at least one electrical wear element passes through the sensor body in the insulated portion.
[0076] Modalidade 16: Sistema de monitoramento que compreende: um componente de fundo de poço que compreende pelo menos um elemento elétrico, sendo que o componente de fundo de poço está disposto como parte de uma ferramenta de fundo de poço para implantação em um poço; e um conjunto de sensor montado no componente de fundo de poço, sendo que o conjunto de sensor compreende: pelo menos um elemento sensor que tem um corpo de sensor que define uma cavidade interna; pelo menos um elemento de desgaste elétrico localizado dentro do corpo de sensor, em que uma porção do pelo menos um elemento de desgaste elétrico se estende eletricamente a partir da cavidade interna, através do corpo de sensor e para um exterior do corpo de sensor; e uma substância abrasiva localizada dentro da cavidade interna, sendo que a substância abrasiva é móvel dentro da cavidade interna para entrar em contato com e erodir o material do pelo menos um elemento de desgaste elétrico, em que a erosão do pelo menos um elemento de desgaste elétrico faz com que uma resistência do pelo menos um elemento de desgaste elétrico aumente.[0076] Embodiment 16: Monitoring system comprising: a downhole component comprising at least one electrical element, the downhole component being arranged as part of a downhole tool for deployment in a well ; and a sensor assembly mounted to the downhole component, the sensor assembly comprising: at least one sensor element having a sensor body defining an internal cavity; at least one electrical wear element located within the sensor body, wherein a portion of the at least one electrical wear element electrically extends from the internal cavity, through the sensor body and to an exterior of the sensor body; and an abrasive substance located within the inner cavity, wherein the abrasive substance is movable within the inner cavity to contact and erode the material of the at least one electrical wear element, wherein erosion of the at least one wear element electrical causes a resistance of the at least one electrical wear element to increase.
[0077] Modalidade 17: Sistema de monitoramento, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o pelo menos um elemento sensor compreende um primeiro elemento sensor e um segundo elemento sensor, sendo que o primeiro elemento sensor inclui a substância abrasiva no mesmo e o segundo elemento sensor é um elemento sensor de referência que não contém a substância abrasiva no mesmo.[0077] Embodiment 17: Monitoring system, according to any embodiment of the present invention, in which the at least one sensor element comprises a first sensor element and a second sensor element, the first sensor element including the abrasive substance in it and the second sensing element is a reference sensing element that does not contain the abrasive substance therein.
[0078] Modalidade 18: Sistema de monitoramento, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, que compreende adicionalmente um invólucro protetor, sendo que o pelo menos um elemento sensor é alojado dentro do invólucro protetor.[0078] Embodiment 18: Monitoring system, according to any embodiment of the present invention, which additionally comprises a protective housing, wherein the at least one sensor element is housed within the protective housing.
[0079] Modalidade 19: Sistema de monitoramento, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que o componente de fundo de poço é uma placa de circuito impresso.[0079] Embodiment 19: Monitoring system, according to any embodiment of the present invention, in which the downhole component is a printed circuit board.
[0080] Modalidade 20: Sistema de monitoramento, de acordo com qualquer modalidade na presente invenção, em que a substância abrasiva compreende um fluido e um material particulado, sendo que o material particulado é suspenso dentro do fluido.[0080] Embodiment 20: Monitoring system, according to any embodiment of the present invention, in which the abrasive substance comprises a fluid and a particulate material, the particulate material being suspended within the fluid.
[0081] 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.[0081] In support of the teachings of the present invention, various analysis components can be used including a digital and/or analogue system. For example, controllers, computer processing systems, and/or geological guidance systems, as provided herein and/or used with the embodiments described herein, may include digital and/or analog systems. Systems may have components such as processors, storage media, memory, inputs, outputs, communication links (e.g. wired, wireless, optical or otherwise), user interfaces, software programs, signal processors (e.g. , digital or analog) and other such components (e.g., resistors, capacitors, inductors and the like) to provide operation and analysis of the apparatus and methods disclosed in the present invention in any of a number of ways well understood in the art. It is understood that these teachings may be, but need not be, implemented in combination with a set of computer-executable instructions stored on non-transient computer-readable media, including memory (e.g., ROMs, RAMs), optics (e.g., CD-ROMs), or magnetic (e.g. disks, hard disks), or any other type that, when executed, causes a computer to implement the methods and/or processes described herein. These instructions may provide equipment operation, control, data collection, analysis, and other functions deemed relevant by a systems designer, owner, user, or other personnel, in addition to the functions described in this disclosure. The processed data, as a result of an implemented method, can be transmitted as a signal through a processor output interface to a signal receiving device. The signal receiving device can be a display monitor or printer to present the result to a user. Alternatively or additionally, the signal receiving device can be a memory or a storage medium. It will be noted that storing the result in memory or storage media can transform the memory or storage media into a new state (i.e., containing the result) from an earlier state (i.e., not containing the result). ). Additionally, in some embodiments, an alert signal may be transmitted from the processor to a user interface if the result exceeds a threshold value.
[0082] 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.[0082] Additionally, various other components may be included and called upon to provide aspects of the teachings of the present invention. For example, a sensor, transmitter, receiver, transceiver, antenna, controller, optical unit, electrical unit and/or electromechanical unit may be included in support of the various aspects discussed in the present invention or in support of other functions beyond this disclosure.
[0083] 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).[0083] The use of the terms "a", "an", "the" and "the" and similar references in the context of describing the invention (especially in the context of the following claims) shall be interpreted as encompassing both the singular and the plural, except where otherwise indicated in the present invention or clearly contradicted by the context. Furthermore, it should be further considered that the terms "first", "second" and the like in the present invention do not denote any order, quantity or importance, but are instead used to distinguish one element from another. The "about" modifier used in connection with a quantity is inclusive of the stated value and has the meaning dictated by the context (for example, it includes the degree of error associated with measuring the specific quantity).
[0084] 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.[0084] It will be recognized that the various components or technologies may provide certain necessary or beneficial features or functionality. Accordingly, such functions and features as may be required in support of the appended claims and variations thereof, are recognized as being inherently included as a part of the teachings of the present invention and a part of the present disclosure.
[0085] 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 poço de exploração e/ou equipamentos no poço de exploração, 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.[0085] The teachings of the present disclosure can be used in a variety of well operations. These operations may involve the use of one or more treatment agents to treat a formation, the resident fluids in a formation, an exploration well, and/or equipment in the exploration well, such as production piping. Treatment agents can be in the form of liquids, gases, solids, semi-solids and mixtures thereof. Illustrative treatment agents include, but are not limited to, fracturing fluids, stimulation fluids, acids, steam, water, brine, anti-corrosion agents, cement, permeability modifiers, drilling muds, emulsifiers, demulsifiers, flags, flow, etc. Illustrative well operations include, but are not limited to, hydraulic fracturing, stimulation, flag injection, cleaning, acidification, steam injection, water injection, cementing, etc.
[0086] 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 específico aos ensinamentos da presente revelação sem que se afaste do escopo da mesma. Portanto, pretende-se que a revelação não se limite às modalidades específicas 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.[0086] Although the embodiments described in the present invention have been described with reference to various embodiments, it will be understood that various changes can be made and equivalents can be substituted for elements thereof without departing from the scope of the present disclosure. Additionally, many modifications will be observed to adapt a specific instrument, situation or material to the teachings of the present disclosure without departing from the scope thereof. Therefore, it is intended that the disclosure not be limited to the specific embodiments disclosed as the best contemplated mode of realizing the described features, but that the present disclosure include all embodiments falling within the scope of the appended claims.
[0087] 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.[0087] Accordingly, the embodiments of the present disclosure are not to be viewed as limited by the aforementioned description, but are only limited by the scope of the appended claims.
Claims (15)
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US15/843,193 | 2017-12-15 | ||
PCT/US2018/062552 WO2019118165A1 (en) | 2017-12-15 | 2018-11-27 | Downhole component cumulative damage sensors |
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