BR112020015527B1 - Dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço, método para empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço e sistema - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE ACOPLAMENTO DIRECIONAL DE FUNDO DE POÇO, MÉTODO PARA EMPREGAR UM DISPOSITIVO DE ACOPLAMENTO DIRECIONAL DE FUNDO DE POÇO E SISTEMA. Um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço inclui um arranjo de transformador de fundo de poço tendo pelo menos um transformador e uma estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada que é eletricamente acoplada ao arranjo de transformador de fundo de poço e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum. A primeira e a segunda bobinas condutivas são separadas ao longo do eixo comum e localizadas dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético, e a terceira bobina condutiva compartilha uma porção axial do eixo comum com a segunda bobina condutiva e está localizada fora da seção de revestimento de furo de poço não magnético. Um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço em um furo de poço tendo uma seção de revestimento não magnético e um sistema de perfilagem também são fornecidos.
Description
[0001] Este pedido é dirigido, em geral, à coleta de dados e, mais especificamente, a um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço, um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço e um sistema de perfilagem.
[0002] Esta seção apresenta aspectos que podem ajudar a facilitar uma melhor compreensão das invenções. Por conseguinte, as declarações desta seção devem ser lidas sob essa luz e não devem ser entendidas como admissões sobre o que é técnica anterior ou o que não é técnica anterior.
[0003] O uso de um acoplador direcional é conhecido há muito tempo no envio de sinais bidirecionais em um único circuito telefônico (por exemplo, um híbrido de telefone) sem que eles interfiram em outro. No entanto, o uso geral desse tipo de acoplador direcional apresenta uma grande desvantagem, pois uma impedância da linha de transmissão precisa ser correspondida por outras impedâncias locais, o que geralmente é problemático em aplicações mais amplas. Isso é particularmente verdadeiro em sistemas de fundo de poço indutivamente acionados que são um tanto imprevisíveis nessa área.
[0004] As modalidades da divulgação são mais bem compreendidas a partir da descrição detalhada a seguir, quando lida com as Figuras anexas. Faz-se agora referência às seguintes descrições tomadas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
[0005] a FIG. 1 ilustra um diagrama de sistema de um exemplo de sistema de poço tendo um sistema de completação inteligente construído de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0006] a FIG. 2 ilustra um exemplo de um sistema de cabo de aço construído de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0007] a FIG. 3 ilustra um exemplo de uma ferramenta de amostragem de formação revestida construída de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0008] as FIGs. 4A e 4B ilustram vistas aprimoradas de dispositivos de acoplamento direcional de fundo de poço construídos de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0009] a FIG. 5 ilustra uma vista aprimorada de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço que emprega outro exemplo de uma estrutura de bobina condutiva com quatro bobinas condutivas e construída de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0010] a FIG. 6 ilustra uma vista aprimorada de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço que emprega outro exemplo de uma estrutura de bobina condutiva com quatro bobinas condutivas e construída de acordo com os princípios da presente divulgação;
[0011] a FIG. 7 ilustra uma vista aprimorada de uma modalidade de uma porção de fundo de poço de uma completação de furo de poço inteligente construída de acordo com os princípios da presente divulgação
[0012] a FIG. 8 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço em um furo de poço com uma seção de revestimento não magnético realizada de acordo com os princípios da presente divulgação.
[0013] Aqui, vários exemplos são descritos mais detalhadamente pelas Figuras e pela Descrição Detalhada. No entanto, as invenções podem ser incorporadas de várias formas e não estão limitadas aos exemplos descritos nas Figuras e Descrição Detalhada.
[0014] A descrição e os desenhos meramente ilustram os princípios da divulgação. Será assim apreciado que aqueles versados na técnica serão capazes de conceber várias disposições que, embora não explicitamente descritas ou mostradas aqui, incorporem os princípios da divulgação e estejam incluídas dentro de seu escopo. Além disso, todos os exemplos citados aqui têm como principal objetivo expressamente auxiliar os leitores a compreender os princípios da divulgação e os conceitos contribuídos pelo inventor para promover a técnica, e devem ser interpretados como sem limitação a tais exemplos e condições especificamente recitados. Além disso, todas as declarações aqui contendo princípios e aspectos da divulgação, bem como exemplos específicos dos mesmos, pretendem abranger equivalentes dos mesmos. Além disso, o termo "ou", como usado neste documento, refere-se a um item não exclusivo ou, a menos que indicado de outra forma.
[0015] A divulgação fornece um meio de acoplar direcionalmente os sinais enviados através de um revestimento de furo de poço, a fim de permitir um caminho de transferência de energia de baixa frequência e baixa perda em uma direção, além de permitir um caminho simultâneo de transferência de dados de velocidade mais alta na direção oposta. Além disso, os harmônicos no caminho de baixa frequência não interferem no canal de velocidade mais alta, viabilizando a transmissão de energia de onda quadrada. Outro ponto é que não há exigência de que as frequências empregadas em cada caminho estejam relacionadas harmonicamente. As modalidades divulgadas tendem a ser fisicamente compactas no lado da transmissão de energia, enquanto simples filtros LC e/ou acoplamento capacitivo serão tipicamente suficientes no lado da transmissão de dados.
[0016] A divulgação apresenta tamanhos e representa separações de três bobinas condutivas que são de natureza pictórica para ilustrar conceitos geralmente necessários para a operação adequada de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço assim construído. Na prática, suas dimensões e separações reais são amplamente direcionadas por seus fatores do ambiente operacional, que podem incluir diâmetro e material do revestimento, requisitos de bobina condutiva e características do fluido do furo de poço. Para os fins desta divulgação, o termo "revestimento" é definido como um termo genérico que inclui "tubo", "conduto", "tubulação", "tubulação espiralada" e "forro", por exemplo.
[0017] Além disso, "posicionado em torno de um eixo comum" inclui estar centrado em um eixo separado que é paralelo ao eixo comum e não requer que as bobinas condutivas sejam centradas no eixo comum. Por exemplo, a primeira e a segunda bobinas condutivas podem ser centralizadas em um eixo separado, paralelo ao eixo comum. A FIG. 6 ilustra um eixo comum e um eixo separado que são paralelos.
[0018] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de uma plataforma de petróleo e gás offshore geralmente designada 10, acoplada operacionalmente a título de exemplo a um conjunto de completação inteligente. Tal conjunto de completação inteligente poderia, alternativamente, ser acoplado a uma semissub ou a um navio de perfuração também. Mesmo que a FIG. 1 representa uma operação offshore, um versado na técnica entenderá que o aparelho de acordo com a presente divulgação é igualmente adequado para uso em operações onshore. Por convenção na discussão seguinte, embora a FIG. 1 represente um furo de poço vertical, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que o aparelho de acordo com a presente divulgação é igualmente adequado para uso em furos de poços tendo outras orientações, incluindo furos de poços horizontais, furos de poços inclinados, furos de poços multilaterais ou semelhantes.
[0019] No exemplo de plataforma de petróleo e gás offshore da FIG. 1, uma plataforma semissubmersível 15 pode ser posicionada sobre uma formação de petróleo e gás submersa 20 localizada abaixo do fundo do mar 25. Um conduto submarino 30 pode se estender de um convés 35 da plataforma 15 para uma instalação de cabeça de poço submarina 40, incluindo conjunto de preventores 45. A plataforma 15 pode ter um aparelho de içamento 50, uma torre 55, uma catarina 60, um gancho 65 e um swivel 70 para elevar e abaixar colunas de tubos, tal como uma tubulação de produção substancialmente tubular se estendendo axialmente 77. A tubulação de produção 77 está localizada dentro de um revestimento 75.
[0020] Na FIG 1, um furo de poço 80 se estende através dos vários estratos de terra incluindo a formação 20, com uma porção do furo de poço 80 tendo uma coluna de revestimento 85 cimentada na mesma. Disposto no furo de poço 80 está um conjunto de completação inteligente 90. O conjunto de completação inteligente 90 inclui uma ferramenta de amostragem de formação revestida 100 que é empregada dentro de uma seção não magnética do revestimento 75. A ferramenta de amostragem de formação revestida 100 pode ser um dos vários exemplos de ferramentas de amostragem de formação revestida divulgados nas FIGs. 3 a 6. Na FIG. 1, uma unidade de teste de fundo de poço 110, um alojamento de proteção de bobina 120, um alojamento de revestimento 130 e um link de comunicação 78 são mostrados em relação ao conjunto de completação inteligente 90, ao revestimento 75 e à tubulação de produção 77. Como ilustrado na FIG. 1, a unidade de teste de fundo de poço 110 pode ser uma coluna de produção de completação inteligente em funcionamento, isto é, tubulação de produção 77. O conjunto de completação inteligente 90 pode ser um conjunto de completação inteligente baseado em revestimento e também inclui, por exemplo, um conjunto de completação inferior, que geralmente inclui um suporte, sensores, dispositivos de controle de fluxo e packers (não mostrados na FIG. 1).
[0021] A FIG. 2 ilustra um exemplo de um sistema de cabo de aço, geralmente designado 200, construído de acordo com os princípios da presente divulgação. O sistema de cabo de aço 200 está configurado para executar testes de formação e amostragem de dados e inclui uma torre 230 que suporta uma catarina 231 e uma ferramenta de cabo de aço 210, como uma sonda ou uma sonda que pode ser abaixada por um cabo de aço ou cabo de perfilagem 233 em um poço revestido 201 empregando um revestimento 202. A ferramenta de cabo de aço 210 faz parte de uma operação de perfilagem de cabo de aço.
[0022] Quaisquer dados coletados pela ferramenta de cabo de aço 210, como das unidades de detecção de formação 220A, 220B, discutidos abaixo, podem ser comunicados a uma instalação de perfilagem de superfície 240 para armazenamento, processamento e/ou análise. A instalação de perfilagem de superfície 240 pode ser fornecida com equipamento eletrônico 244, incluindo processadores para vários tipos de processamento de sinal.
[0023] Após a perfuração e o revestimento de um furo de poço estar completo, pode ser desejável conhecer as características de formação em andamento por amostragem de dados de formações revestidas através do uso de uma ferramenta de amostragem de formação revestida associada à ferramenta de cabo de aço 210 que emprega uma unidade de teste de fundo de poço 215 para uso com uma ou mais unidades de detecção de formação 220A, 220B. A unidade de teste de fundo de poço 215 é móvel dentro do revestimento de furo de poço 202 sob controle do sistema de cabo de aço 200 e cada unidade de detecção de formação 220A, 220B é fixada em posição em relação ao revestimento de furo de poço 202. A unidade de teste de fundo de poço 215 pode ser posicionada dentro do revestimento de furo de poço 202 para estar próxima a uma das unidades de detecção de formação 220A, 220B, que estão localizadas no lado de formação do revestimento de furo de poço 202. As seções 204A, 204B do revestimento de furo de poço 202, localizadas próximas a cada uma das unidades de detecção de formação 220A, 220B, respectivamente, empregam material de revestimento não magnético.
[0024] No poço revestido 201, a unidade de teste de fundo de poço 215 pode ser posicionada com uma selecionada das unidades de detecção de formação 220A, 220B para formar um alinhamento de componentes entre os dois. Este arranjo forma um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço. O dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço fornece o envio de uma forma de onda da fonte de alimentação para alimentar operacionalmente a unidade de detecção de formação selecionada. Simultaneamente, o dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço também fornece para receber uma forma de onda de detecção da unidade de detecção de formação selecionada que inclui dados de parâmetros de formação específicos coletados pela unidade de detecção de formação ativada e selecionada. Estes dados do parâmetro de formação são enviados para a instalação de perfilagem 240 através do cabo de cabo de aço 233 para armazenamento, processamento e/ou análise.
[0025] As FIGs seguintes. 3-6 ilustram conceitos gerais e exemplos de conceitos de dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço e fornecem aqueles que podem ser incluídos na ferramenta de cabo de aço 210. A FIG. 7 ilustra ainda esses conceitos gerais aplicados especificamente a um exemplo de completação inteligente. A FIG. 8 fornece um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço em um furo de poço que é aplicável a qualquer um.
[0026] Além das implementações das FIGs. 1 e 2, exemplos da presente divulgação podem ser empregados com outras implementações (por exemplo, uma instalação instalada permanentemente alimentada por um condutor encerrado em tubulação (TEC) ou um cabo liso com uma bateria) que permitem o posicionamento de uma unidade de teste de fundo de poço e a captura de dados de realimentação de uma unidade de detecção de formação.
[0027] A FIG. 3 ilustra um exemplo de uma ferramenta de amostragem de formação revestida, geralmente designada 300, construída de acordo com os princípios da presente divulgação; A ferramenta de amostragem de formação revestida 300 pode ser empregada para obter dados de parâmetros de formação específicos a partir de uma formação revestida e interfaces com uma instalação de superfície 305 através de um link de comunicação 307, onde a instalação de superfície 305 e o link de comunicação 307 podem ser tipicamente aqueles discutidos em relação aos sistemas na FIG. 1 e FIG. 2. Geralmente, a instalação de superfície 305 e o link de comunicação 307 podem ser uma instalação e/ou um mecanismo que fornece posicionamento, alimentação e controle e comunicação com a ferramenta de amostragem de formação revestida 300 para coletar informações de dados de parâmetros de formação específicos a partir de uma formação revestida.
[0028] A ferramenta de amostragem de formação revestida 300 é empregada dentro de uma seção não magnética do revestimento 345 e inclui uma unidade de teste de fundo de poço 310, um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 e uma unidade de detecção de formação 335 que é encerrada em um alojamento de revestimento 346. A unidade de teste de fundo de poço 310 inclui controle de fundo de poço e memória opcional 312, um gerador de forma de onda de energia da unidade de detecção de formação 314, um receptor de forma de onda de realimentação de dados de formação 316 e uma fonte de alimentação auxiliar 318. A unidade de teste de fundo de poço 310 também inclui uma porção de furo de poço de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320, tendo um arranjo de transformador de fundo de poço 322 e primeira e segunda bobinas condutivas 324, 326.
[0029] O dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 inclui adicionalmente uma porção de formação do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 na forma de uma terceira bobina condutiva 332 que é construída em torno da parede de formação do revestimento não magnético 345. A primeira, a segunda e a terceira bobinas condutivas 327, 326, 332 estão posicionadas em torno de um eixo central comum 327, que corresponde à linha central do revestimento não magnético 345, neste exemplo. Neste exemplo, a terceira bobina condutiva 332 é protegida por um alojamento de proteção de bobina 334, embora outras modalidades possam empregar outros esquemas de proteção de bobina.
[0030] Pode-se notar também que apenas a seção do revestimento 345 com as bobinas condutivas precisa ser não magnética. A porção restante de uma coluna de revestimento pode ser qualquer material adequado. Além disso, a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 precisam ver a mesma seção transversal no mesmo material durante a operação.
[0031] A unidade de teste de fundo de poço 310 é posicionada dentro do alojamento de revestimento não magnético 345, que o separa de uma porção do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 e a unidade de detecção de formação 335, como mostrado. A unidade de teste de fundo de poço 310 é geralmente posicionada dentro de um furo de poço revestido para estar próximo à unidade de detecção de formação 335, a fim de fornecer energia e receber realimentação dos dados de formação da unidade de detecção de formação 335. Um posicionamento adequado da unidade de teste de fundo de poço 310 dentro do revestimento não magnético 345 coloca a segunda bobina condutiva 326 dentro de um espaço cilíndrico de furo de poço definido pela altura e diâmetro cilíndricos da terceira bobina condutiva 332, como mostrado. Esse posicionamento maximiza os sinais de energia e de transferência de dados para a unidade de detecção de formação 335. A unidade de detecção de formação 335 inclui um módulo de energia, controle e detecção de formação 337 e uma pluralidade de portas de dados de formação 338A-338D, como mostrado.
[0032] No exemplo ilustrado, a unidade de teste de fundo de poço 310 recebe sua energia elétrica operacional da instalação de superfície 305 através do link de comunicação 307. O controle de fundo de poço e a memória opcional 312 fornece controle operacional da unidade de teste de fundo de poço 310 e memória em buffer para amostras de dados de formação geradas pela unidade de detecção de formação 335 e recebidas do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320. O gerador de forma de onda de energia da unidade de detecção de formação 314 fornece uma forma de onda de energia de entrada Wi para a unidade de detecção de formação 335 que é transportada através do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320. O receptor de forma de onda de realimentação 316 recebe uma forma de onda de realimentação de sensor Y que representa uma medição de dados que é obtida pela unidade de detecção de formação 335 e transportada através do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320. A fonte de alimentação auxiliar 318 é uma fonte de energia que pode ser empregada pela unidade de teste de fundo de poço 310 em outras modalidades quando a energia de superfície não está disponível.
[0033] O módulo de energia, controle e detecção de formação 337 fornece energia operacional e controle da unidade de detecção de formação 335. Essa energia operacional é derivada da forma de onda de energia de entrada Wi indicada anteriormente. O controle da unidade de detecção de formação 335 fornece a obtenção de amostras de amostras de dados de parâmetros de formação específicos a partir da pluralidade de sensores de formação 338A-338D. Esses dados de parâmetro de formação podem incluir temperaturas e pressões in situ de formação de revestimento, dados referentes a atuadores e dados referentes a sistemas de motores, por exemplo. Essas amostras de dados de parâmetro de formação são retornadas via forma de onda de realimentação do sensor Y para o receptor de forma de onda de realimentação 316. As amostras de dados do parâmetro de formação podem então ser temporariamente armazenadas em buffer no controle de fundo de poço e na memória 312 antes de serem enviadas para a instalação de superfície 305 através do link de comunicação 307.
[0034] Geralmente, o dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 insere uma forma de onda de energia Wi e emite uma forma de onda de energia Wo representativa da forma de onda de energia de entrada Wi através da terceira bobina condutiva 332 para fornecer energia operacional para a unidade de detecção de formação 335. Simultaneamente, o módulo de energia, controle e detecção de formação 337 fornece uma forma de onda de dados de entrada Zi através da terceira bobina condutiva 332 que resulta em uma forma de onda de dados de saída Zo a partir da segunda bobina condutiva 326. A forma de onda de dados de saída Zo é representativa da forma de onda de dados de entrada Zi e fornece a forma de onda de realimentação do sensor Y para o dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320.
[0035] A forma de onda de energia de entrada Wi e a forma de onda de realimentação do sensor Y geralmente têm diferentes frequências de operação. A forma de onda de energia Wi pode ser uma onda quadrada de frequência mais baixa (por exemplo, 150 hertz) que maximiza a transferência de energia por ciclo. Alternativamente, a forma de onda de realimentação do sensor Y pode tipicamente ser uma forma de onda de frequência mais alta (por exemplo, 1.000 hertz) que multiplexa amostras de dados da pluralidade de sensores de formação 338A-338D.
[0036] A primeira, a segunda e a terceira bobinas condutivas 324, 326 e 332 empregam um eixo comum 327, onde a segunda e a terceira bobinas condutivas 326, 332 têm raios diferentes e compartilham adicionalmente uma mesma porção de eixo 328 do eixo comum 327. Um espaçamento da primeira e da segunda bobinas condutivas 324, 326 ao longo do eixo comum 327 e a porção de eixo compartilhado 328 da segunda e da terceira bobinas condutivas 326, 332 é crítico para uma operação adequada de pelo menos algumas das modalidades para um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço, conforme discutido nesta divulgação. Essa estrutura de bobina condutiva fornece que a primeira, a segunda e a terceira bobinas condutivas 324, 326 e 332 sejam acopladas magneticamente juntas de uma maneira que forneça acoplamento direcional da forma de onda de energia Wi e da forma de onda de realimentação do sensor Y. Além disso, a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 têm dimensões e características operacionais substancialmente iguais para fornecer uma operação ideal do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320.
[0037] Geralmente, um fluxo magnético gerado por uma bobina condutiva é diretamente proporcional a uma corrente elétrica que flui através da bobina condutiva e a vários enrolamentos de bobina que transportam a corrente elétrica. Além disso, esse fluxo magnético é gerado perpendicularmente à corrente elétrica e forma um caminho fechado através da bobina condutiva e circundando a bobina condutiva. Inversamente, uma corrente elétrica gerada (isto é, induzida) em uma bobina condutiva é diretamente proporcional a um fluxo magnético existente dentro da bobina condutiva (isto é, indução magnética).
[0038] Neste exemplo, um fluxo magnético de energia correspondente à forma de onda de energia Wi é gerado pela primeira e segunda bobinas condutivas 324, 326 trabalhando juntas em série para adicionar de forma eficaz a maioria de seus fluxos magnéticos individuais, devido à sua proximidade com o eixo comum 327. Este fluxo magnético de energia resultante também existe dentro da terceira bobina condutiva 332, gerando assim a forma de onda de energia Wo proporcional à forma de onda de energia de entrada Wi através da terceira bobina condutiva 332 para fornecer energia operacional para a unidade de detecção de formação 335.
[0039] Um fluxo magnético de dados correspondente à forma de onda de realimentação do sensor Y (e a forma de onda de dados de saída Zo) é gerado aplicando a forma de onda de dados de entrada Zi através da terceira bobina condutiva 332. Este fluxo magnético de dados resultante também existe dentro da terceira bobina condutiva 332 e é acoplado principalmente à segunda bobina condutiva 326 (devido ao compartilhamento da mesma porção de eixo 328 e à separação axial da primeira bobina condutiva 324) para gerar a forma de onda de dados de saída Zo.
[0040] Geralmente, a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 devem ser empregadas em um mesmo ambiente operacional em relação ao material e espessura da parede do revestimento para operação ideal.
[0041] Além disso, a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 podem ser separadas ao longo do eixo comum 327, na medida do desejado. Alternativamente, é necessária uma separação mínima do eixo da primeira e da segunda bobinas condutivas 324, 326 para ser suficiente para que a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 não se sobreponham
[0042] De modo correspondente, a operação adequada do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço 320 requer que a segunda e a terceira bobinas condutivas 326, 332 acomodem fluxos magnéticos de energia e dados relacionados à forma de onda de energia Wi e à forma de onda de dados de entrada Zi simultaneamente. Essas considerações de projeto indicam que há um balanço a ser alcançado na seleção de parâmetros e separações de projeto de bobina condutiva para o acoplamento direcional ideal de fundo de poço das formas de onda de energia e dados.
[0043] As FIGs. 4A e 4B ilustram vistas aprimoradas de dispositivos de acoplamento direcional de fundo de poço, geralmente designados 400 e 450, construídos de acordo com os princípios da presente divulgação. A FIG. 4A emprega um único acoplador direcional de transformador (não balanceado) 400, e a FIG. 4B emprega um acoplador direcional de transformador duplo (balanceado) 450.
[0044] O acoplador direcional de fundo de poço não balanceado 400 inclui um único transformador 422 que é acoplado eletricamente à primeira e à segunda bobinas condutivas 324, 326, como mostrado. A primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 não precisam ser mutuamente acopladas magneticamente através de seu alinhamento axial em torno do eixo comum 327. No entanto, suas conexões com o transformador único 422 permitem que uma voltagem correspondente a uma forma de onda de energia de entrada Wi seja aplicada em ambos em série. A forma de onda de energia de entrada Wi é transportada através da terceira bobina condutiva 332, que compartilha o eixo comum 327, para fornecer uma forma de onda de energia de saída Wo através dos terminais da terceira bobina condutiva 332. No entanto, a estrutura da bobina condutiva desperdiça cerca de 50% da energia gerada. A forma de onda de energia de saída Wo é usada para fornecer energia operacional à unidade de detecção de formação 335, que emprega o módulo de energia, controle e detecção de formação 337 e a pluralidade de portas de dados de formação 338A-338D para coletar dados de formação.
[0045] Simultaneamente, uma forma de onda de dados de entrada Zi da unidade de detecção de formação 335 também é acoplada eletricamente aos terminais da terceira bobina condutiva 332 para fornecer amostras de dados da unidade de detecção de formação 335. A terceira bobina condutiva 332 é magneticamente acoplada principalmente à segunda bobina condutiva 326, desse modo resultando em uma forma de onda de dados de saída Zo através da segunda bobina condutiva 326, que contém as amostras de dados da unidade de detecção de formação 335.
[0046] O acoplador direcional de transformador único (não balanceado) 400 é acoplado eletricamente à forma de onda de energia de entrada Wi, à forma de onda de dados de saída Zo e a uma primeira voltagem de bobina condutiva X, como mostrado, e gera uma forma de onda de realimentação do sensor Y que contém uma representação das amostras de dados a partir da unidade de detecção de formação 335. Esse arranjo de transformadores fornece o direcionamento adequado da forma de onda de energia de entrada Wi, enquanto recebe independentemente a forma de onda de realimentação do sensor Y, representando as amostras de dados.
[0047] Por exemplo, suponha que o transformador único 422 tenha um enrolamento secundário com rosca central tendo duas vezes mais voltas que o seu enrolamento primário. Além disso, suponha que a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 são idênticas em seus parâmetros e características e amostras de dados de formação não estão sendo recebidas no momento. Essas condições fornecem voltagens iguais da mesma polaridade na primeira e na segunda bobinas condutivas iguais à voltagem gerada pela forma de onda de energia de entrada Wi. Ambos os terminais associados à forma de onda de realimentação do sensor Y têm o mesmo potencial (ou seja, zero volts), indicando que não há amostras de dados sendo recebidas enquanto a forma de onda de energia de entrada Wi está gerando uma forma de onda de energia de saída Wo através da terceira bobina condutiva 332.
[0048] Agora suponha que uma forma de onda de dados de entrada Zi seja aplicada adicionalmente através da terceira bobina condutiva 332, indicando que as amostras de dados estão sendo enviadas. Esta ação gera uma forma de onda de dados de saída Zo através da segunda bobina condutiva 326 que é sobreposta à voltagem gerada pela forma de onda de energia de entrada Wi. Essa condição faz com que o terminal de derivação não central se mova em resposta à forma de onda Zo dos dados de saída e fornece a forma de onda Y de feedback do sensor entre os dois terminais indicados.
[0049] Na FIG. 4B, o acoplador direcional do transformador duplo (balanceado) 450 inclui um exemplo de uma estrutura de transformador duplo 455, em que um primeiro transformador 460 tem a forma de onda de energia de entrada Wi aplicada ao seu enrolamento primário e um segundo transformador 465 fornece a forma de onda de realimentação do sensor Y a partir de seu enrolamento primário, como mostrado. Por exemplo, suponha que o primeiro e o segundo transformadores 460, 465 sejam idênticos a dois enrolamentos secundários, em que cada enrolamento secundário e cada enrolamento primário têm o mesmo número de voltas. Além disso, suponha que a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 sejam idênticas em seus parâmetros e características e amostras de dados de formação não estão sendo processadas no momento.
[0050] Essas condições fornecem voltagens iguais tendo a mesma polaridade através da primeira e segunda bobinas condutivas 324, 326 que são iguais a uma voltagem gerada pela forma de onda de energia de entrada Wi. As correntes secundárias no primeiro transformador 460 são iguais e fluem na mesma direção, enquanto as correntes secundárias no segundo transformador 465 também são iguais e fluem em direções opostas, fazendo com que sua voltagem primária (representativa de uma forma de onda de realimentação do sensor Y) seja zero, como deveria ser. Como antes, um campo magnético de energia criado pelo alinhamento da primeira e da segunda bobinas condutivas 324, 326, suas conexões elétricas e a forma de onda de energia de entrada Wi é fortemente transportado através da terceira bobina condutiva 332, que compartilha o eixo comum 327, para fornecer uma forma de onda de energia de saída Wo através dos terminais da terceira bobina condutiva 332.
[0051] Agora suponha que uma forma de onda de dados de entrada Zi seja aplicada adicionalmente através da terceira bobina condutiva 332, indicando que as amostras de dados estão sendo enviadas. Esta ação gera um campo magnético de dados que resulta em uma forma de onda de dados de saída Zo através da segunda bobina condutiva 326 que é sobreposta à voltagem gerada pela forma de onda de energia de entrada Wi. Esta condição altera as correntes secundárias que fluem no primeiro e no segundo transformadores 460, 465, desse modo gerando uma representação de voltagem da forma de onda de feedback do sensor Y no segundo transformador 465.
[0052] A FIG. 5 ilustra uma vista aprimorada de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço que emprega outro exemplo de uma estrutura de bobina condutiva com quatro bobinas condutivas, geralmente designada 500, e construída de acordo com os princípios da presente divulgação. Aqui, um acoplador direcional balanceado usando dois transformadores é empregado, como exemplo, mas um acoplador direcional não balanceado usando um único transformador também pode ser empregado.
[0053] A estrutura de quatro bobinas condutivas emprega primeira, segunda, terceira e quarta bobinas condutivas 324, 326, 332, 533, respectivamente, onde a quarta bobina condutiva 533 está posicionada no lado da formação da seção do revestimento não magnético 345, como mostrado. Neste exemplo, a quarta bobina condutiva 533 é posicionada para compartilhar uma porção axial 529 do eixo comum 327 com a primeira bobina condutiva 324, enquanto a terceira bobina condutiva 332 permanece posicionada para compartilhar uma porção axial 328 do eixo comum 327 com a segunda bobina condutiva 326, como antes.
[0054] Esta adição e posicionamento da quarta bobina condutiva 533 dobra substancialmente a capacidade de geração de energia para a unidade de detecção de formação 335 em comparação com uma estrutura de três bobinas condutivas, quando a terceira e a quarta bobinas condutivas 332, 533 são substancialmente idênticas e operam no mesmo ambiente. Quando alcançado, esse arranjo também garante um balanço muito maior na carga experimentada pela primeira e segunda bobinas condutivas 324, 326, permitindo assim a recuperação de sinais de detecção mais fracos. No entanto, essa melhoria de desempenho é uma compensação por ter uma "zona de contato" reduzida entre os respectivos pares de bobinas, uma vez que apenas um alinhamento específico da estrutura da bobina condutiva permite a operação.
[0055] Na FIG. 5, o módulo de energia de formação, controle e detecção 337 aceita uma primeira energia de saída Woa da terceira bobina condutiva 332 e uma segunda energia de saída Wob da quarta bobina condutiva 533 e combina esses dois nas voltagens necessárias. A quarta bobina condutiva 533 não possui dados de detecção de formação da unidade de detecção de formação 335 aplicada a ela e, por exemplo, é empregada apenas para aumentar a energia fornecida à unidade de detecção de formação 335. A terceira bobina condutiva 332 continua a receber dados de detecção de formação da unidade de detecção de formação 335 e aplicá-los como antes.
[0056] A FIG. 6 ilustra uma vista aprimorada de um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço que emprega outro exemplo de uma estrutura de bobina condutiva com quatro bobinas condutivas, geralmente designada 600, e construída de acordo com os princípios da presente divulgação. Aqui, um acoplador direcional balanceado usando dois transformadores é novamente empregado, como exemplo, mas um acoplador direcional não balanceado usando um único transformador também pode ser empregado.
[0057] Essa estrutura de quatro bobinas condutivas baseia-se e estende uma estrutura de três bobinas condutivas, conforme discutido nos exemplos anteriores. Neste exemplo, pode-se observar que a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 permanecem coaxiais entre si dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético 345 que emprega um eixo separado 627. A terceira e a quarta bobinas condutivas também permanecem coaxiais uma com a outra fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético 345 que emprega o eixo comum 327. A primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 compartilham o eixo separado 627 e foram deslocadas do eixo comum 327, como mostrado, onde o eixo separado 627 é paralelo ao eixo comum 327. Também pode ser observado que a posição axial 529 da primeira e da quarta bobinas condutivas 324, 533 e a posição axial 328 da segunda e da terceira bobinas condutivas 326, 332 foram mantidas.
[0058] As características operacionais desta modalidade de eixo duplo da estrutura de bobina condutivas 600 refletem de perto as estruturas de eixo comuns discutidas anteriormente. Como discutido em relação à FIG. 5, o módulo de energia de formação, controle e detecção 337 aceita uma primeira energia de saída Woa da terceira bobina condutiva 332 e uma segunda energia de saída Wob da quarta bobina condutiva 533 e combina esses dois nas voltagens necessárias. A quarta bobina condutiva 533 não possui dados de detecção de formação da unidade de detecção de formação 335 aplicada a ela e, por exemplo, é empregada apenas para aumentar a energia fornecida à unidade de detecção de formação 335. A terceira bobina condutiva 332 continua a receber dados de detecção de formação da unidade de detecção de formação 335 e aplicá-los como antes._
[0059] A FIG. 7 ilustra uma vista aprimorada de uma modalidade de uma porção de fundo de poço de uma completação de furo de poço inteligente, geralmente designada 700, construída de acordo com os princípios da presente divulgação. A porção de fundo de poço de completação inteligente 700 inclui uma estrutura de bobina condutiva tendo quatro bobinas condutivas, como discutido nas FIGs. 5 e 6 e pode ser empregado no sistema de completação inteligente da FIG. 1. Pode-se notar também que uma estrutura de bobina condutiva empregando apenas três bobinas condutivas pode ser construída, como foi discutido nas FIGs. 3, 4A e 4B.
[0060] Nesta modalidade, uma coluna de tubulação de produção é colocada dentro de uma última coluna de revestimento que suporta a unidade de detecção de formação 335, como antes. A terceira e a quarta bobinas condutivas 332, 533 são montadas na parte externa da parede de revestimento não magnética 345 e são eletricamente acopladas à unidade de detecção de formação 335, como antes. A primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326 são montadas na parte externa de uma parede de tubulação 710, colocando-as desse modo em um espaço anular entre a tubulação e o revestimento, como mostrado. Um arranjo de transformador 720 emprega um único transformador (não balanceado) ou transformadores duplos (balanceados) para fornecer um acoplador direcional de fundo de poço com a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326, como discutido anteriormente. Um processador 725 é acoplado eletricamente à disposição do transformador 720, um link de comunicação superior 730 e um link de comunicação inferior 735, se aplicável. Um alojamento de tubulação não magnética 740 protege fisicamente a primeira e a segunda bobinas condutivas 324, 326, o arranjo de transformador 720 e o processador 725.
[0061] A operação deste acoplador direcional de fundo de poço utilizando quatro bobinas condutivas é paralela à da FIG. 5 acima. O arranjo de transformador 720 recebe uma forma de onda de energia de entrada Wi do processador 725 e fornece formas de onda de energia de saída Woa, Wob através da estrutura de bobina condutiva para a unidade de detecção de formação 335, como mostrado. Correspondentemente, a unidade de detecção de formação 335 fornece amostras de dados de entrada Zi para a estrutura de bobina condutiva que são transportadas através do arranjo de transformador 720 para o processador 725 para transmissão através do link de comunicação superior 730 para o equipamento de superfície.
[0062] Ou seja, amostras de formação da unidade de detecção de formação 335 são transportadas através da estrutura da bobina condutiva e do arranjo de transformador 720 (isto é, o acoplador direcional de fundo de poço) para o processador 725, que os prepara para transmissão ao equipamento de superfície através do link de comunicação superior 730. O link de comunicação superior 730 pode ser um único cabo de transmissão ou incluir múltiplos cabos de transmissão e pode empregar sinalização elétrica, sinalização óptica ou ambos. Quando porções de fundo de poço de completação inteligente adicionais são empregadas mais abaixo no furo de poço, o link de comunicação inferior 735 é empregado para transportar essas amostras para o equipamento de superfície. Dependendo do número de cabos de transmissão empregados nos links de comunicação superior e inferior 730, 735 e nos esquemas de modulação de amostra empregados, o processador 725 pode participar desta ação ou se concentrar apenas nas amostras originárias da unidade de detecção de formação 335.
[0063] A FIG. 8 ilustra um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço em um furo de poço com uma seção de revestimento não magnético, geralmente designada 800, realizada de acordo com os princípios da presente divulgação.
[0064] O método 800 começa na etapa 805 e um arranjo de transformador de fundo de poço é fornecido na etapa 810 Em seguida, é fornecida uma estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada que é eletricamente acoplada ao arranjo de transformador de fundo de poço e tem primeira, segunda, terceira e quarta bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum, em uma etapa 815. A primeira e a segunda bobinas condutivas são separadas ao longo do eixo comum dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético, em uma etapa 820. A terceira bobina condutiva é posicionada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético e para compartilhar uma porção axial do eixo comum com a segunda bobina condutiva, em uma etapa 825. Uma quarta bobina condutiva é posicionada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético para compartilhar outra porção axial do eixo comum com a primeira bobina condutiva para fornecer uma tomada de energia elétrica adicional.
[0065] Em um exemplo, o arranjo de transformador de fundo de poço emprega um único transformador em um acoplador direcional não balanceado ou, alternativamente, pode empregar transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado. Em outro exemplo, uma forma de onda de energia de entrada é gerada e fornecida ao arranjo de transformador de fundo de poço para fornecer uma forma de onda de energia de saída através da terceira bobina condutiva e uma forma de onda de energia de saída adicional através da quarta bobina condutiva. Em um exemplo adicional, uma forma de onda de dados de entrada é gerada através da terceira bobina condutiva para fornecer uma forma de onda de dados de saída do arranjo do transformador de fundo de poço. O método 800 termina na etapa 835.
[0066] Embora o método aqui divulgado tenha sido descrito e mostrado com referência a etapas específicas executadas em uma ordem específica, será entendido que essas etapas podem ser combinadas, subdivididas ou reordenadas para formar um método equivalente sem se afastar dos ensinamentos da presente divulgação. Por conseguinte, a menos que especificamente indicado neste documento, a ordem e/ou o agrupamento das etapas não são limitações da presente divulgação.
[0067] Os versados na técnica à qual este pedido se refere apreciarão que outras e adições, deleções, substituições e modificações adicionais podem ser feitas às modalidades descritas.
[0068] Os aspectos aqui divulgados incluem: A. Um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço para uso com uma seção não magnética do revestimento de furo de poço, incluindo um arranjo de transformador de fundo de poço tendo pelo menos um transformador e uma estrutura de bobina condutiva acoplada magneticamente que é eletricamente acoplada ao arranjo de transformador de fundo de poço e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum, em que a primeira e a segunda bobinas condutivas são separadas ao longo do eixo comum e localizadas dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético, e a terceira bobina condutiva compartilha uma porção axial do eixo comum com a segunda bobina condutiva e está localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético. B. Um método de empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço em um furo de poço com uma seção de revestimento não magnético, incluindo o fornecimento de um arranjo de transformador de fundo de poço, fornecendo uma estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada que é eletricamente acoplada ao arranjo de transformador de fundo de poço e tem primeiro , segunda e terceira bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum, separando a primeira e a segunda bobinas condutivas ao longo do eixo comum dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético e posicionando a terceira bobina condutiva fora da seção de revestimento de furo de poço não magnético e para compartilhe uma porção axial do eixo comum com a segunda bobina condutiva. C. Um sistema, incluindo equipamento de superfície que é acoplado eletricamente a um link de comunicação para fornecer um downlink de suporte operacional e receber um uplink de informações de formação e um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço acoplado eletricamente ao link de comunicação tendo um arranjo de transformador de fundo de poço com pelo menos um transformador e um estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada que é eletricamente acoplada ao arranjo de transformador de fundo de poço e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum, em que a primeira e a segunda bobinas condutivas são separadas ao longo do eixo comum e localizadas dentro da seção de revestimento de furo de poço magnético e a terceira bobina condutiva compartilha uma porção axial do eixo comum com a segunda bobina condutiva e está localizado fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético.
[0069] Cada um dos aspectos A, B e C anteriores pode compreender um ou mais dos elementos adicionais seguintes isoladamente ou em combinação, e nem as modalidades de exemplo nem os seguintes elementos listados limitam a divulgação, mas são fornecidos como exemplos das várias modalidades cobertas pela divulgação: Elemento 1: compreendendo ainda a estrutura da bobina condutiva acoplada magneticamente com uma quarta bobina condutiva localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético que compartilha outra porção axial do eixo comum com a primeira bobina condutiva e com uma forma de onda de energia de saída adicional através do quarta bobina condutiva. Elemento 2: em que a primeira e a segunda bobinas condutivas compartilham um eixo separado que é paralelo ao eixo comum e a terceira bobina condutiva ocupa uma posição axial no eixo comum que está alinhado com a segunda bobina condutiva no eixo separado. Elemento 3: em que a estrutura da bobina condutiva acoplada magneticamente inclui ainda uma quarta bobina condutiva que está localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético e compartilha o eixo comum com a terceira bobina condutiva. Elemento 4: em que a quarta bobina condutiva ocupa uma posição axial no eixo comum que está alinhado com a primeira bobina condutiva no eixo separado e tem uma forma de onda de energia de saída adicional através da quarta bobina condutiva. Elemento 5: em que o eixo comum é o eixo central do revestimento de furo de poço. Elemento 6: em que o arranjo de transformador de fundo de poço emprega um único transformador em um acoplador direcional não balanceado ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado. Elemento 7: em que uma forma de onda de energia de entrada para o arranjo de transformador de fundo de poço fornece uma forma de onda de energia de saída através da terceira bobina condutiva e uma forma de onda de dados de entrada através da terceira bobina condutiva fornece uma forma de onda de dados de saída do arranjo de transformador de fundo de poço. Elemento 8: em que as formas de onda de energia de entrada e saída para detectar parâmetros de formação têm frequências de operação diferentes das formas de onda de dados de entrada e saída que fornecem dados de parâmetros de formação específicos. Elemento 9: compreendendo ainda posicionar uma quarta bobina condutiva na estrutura da bobina condutiva magneticamente acoplada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético para compartilhar outra porção axial do eixo comum com a primeira bobina condutiva para fornecer uma forma de onda de energia de saída adicional através da quarta bobina condutiva que é representativa de uma forma de onda de energia de entrada aplicada ao arranjo de transformador de fundo de poço. Elemento 10: em que o fornecimento do arranjo de transformador de fundo de poço emprega um único transformador em um acoplador direcional não balanceado ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado. Elemento 11: compreendendo ainda gerar uma forma de onda de energia de entrada para o arranjo de transformador de fundo de poço que fornece uma forma de onda de energia de saída através da terceira bobina condutiva. Elemento 12: compreendendo ainda gerar uma forma de onda de dados de entrada através da terceira bobina condutiva que fornece uma forma de onda de dados de saída a partir do arranjo de transformador de fundo de poço. Elemento 13: compreendendo ainda a estrutura da bobina condutiva magneticamente acoplada tendo uma quarta bobina condutiva localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético que compartilha outra porção axial do eixo comum com a primeira bobina condutiva e com uma forma de onda de energia de saída adicional através da quarta bobina condutiva que é representativa de uma forma de onda de energia de entrada aplicada ao arranjo de transformador de fundo de poço. Elemento 14: compreendendo ainda um módulo de energia, controle e detecção de formação acoplado eletricamente à terceira bobina condutiva que coleta amostras de dados de parâmetros de formação para transmitir através do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço para o equipamento de superfície via o link de comunicação. Elemento 15: em que o arranjo de transformador de fundo de poço emprega um único transformador em um acoplador direcional não balanceado ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado. Elemento 16: em que uma forma de onda de energia de entrada para o arranjo de transformador de fundo de poço fornece uma forma de onda de energia de saída através da terceira bobina condutiva e uma forma de onda de dados de entrada através da terceira bobina condutiva fornece uma forma de onda de dados de saída do arranjo de transformador de fundo de poço. Elemento 17: em que a forma de onda da energia de saída corresponde a um primeiro acoplamento magnético da segunda bobina condutiva à terceira bobina condutiva e a forma de onda dos dados de saída corresponde a um segundo acoplamento magnético da terceira bobina condutiva à segunda bobina condutiva. Elemento 18: em que as formas de onda de energia de entrada e saída têm frequências de operação diferentes das formas de onda de dados de entrada e saída. Elemento 19: compreendendo ainda a estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada tendo primeira, segunda, terceira e quarta bobinas condutivas posicionadas em torno de um eixo comum, em que a primeira e a segunda bobinas condutivas são separadas ao longo do eixo comum e estão localizadas fora de uma seção da tubulação do furo de poço de um sistema de completação inteligente, e em que a terceira e a quarta bobinas condutivas estão localizadas fora de uma seção do revestimento de furo de poço não magnético do sistema de completação inteligente ao redor da tubulação de furo de poço não magnético e compartilham, respectivamente, uma porção axial do eixo comum com a primeira e a segunda bobinas condutivas.
Claims (17)
1. Dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço, para uso com uma seção não magnética do revestimento (345) de furo de poço (80), caracterizado pelo fato de compreender: - um arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) tendo pelo menos um transformador; e - uma estrutura de bobina condutiva acoplada magneticamente que é acoplada eletricamente ao arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas (324, 326, 332) posicionadas em torno de um eixo comum (327), sendo que a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326) são separadas ao longo do eixo comum (327) e localizadas dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345), e a terceira bobina condutiva (332) compartilha uma porção axial (328) do eixo comum (327) com a segunda bobina condutiva (326), e a terceira bobina condutiva (332) está localizada fora da seção de revestimento de furo de poço não magnético, sendo que uma forma de onda de energia de entrada (Wi) para o arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) fornece uma forma de onda de energia de saída (Woa) através da terceira bobina condutiva (332) e uma forma de onda de dados de entrada (Zi) através da terceira bobina condutiva (332) fornece uma forma de onda de dados de saída (Zo) do arranjo do transformador de fundo de poço (322).
2. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a estrutura de bobina condutiva (500) acoplada magneticamente tendo uma quarta bobina condutiva (533) localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) que compartilha outra porção axial (529) do eixo comum (327) com a primeira bobina condutiva (324) e tendo uma forma de onda de energia de saída adicional (Wob) através da quarta bobina condutiva (533).
3. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326) compartilharem um eixo separado (627) que é paralelo ao eixo comum (327), e a terceira bobina condutiva (332) ocupar uma posição axial (328) no eixo comum (327) que está alinhada com a segunda bobina condutiva (326) no eixo separado (627).
4. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a estrutura da bobina condutiva acoplada magneticamente compreender ainda uma quarta bobina condutiva (533) que está localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) e compartilha o eixo comum (327) com a terceira bobina condutiva (332), e sendo que a quarta bobina condutiva (533) ocupa uma posição axial (529) no eixo comum (327) que está alinhado com a primeira bobina condutiva (324) no eixo separado (627) e tem uma forma de onda de energia de saída adicional (Wob) através da quarta bobina condutiva (533).
5. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o eixo comum (327) ser o eixo central do revestimento de furo de poço (202).
6. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) empregar um único transformador (422) em um acoplador direcional não balanceado (400) ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado (450).
7. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as formas de onda de energia de entrada e saída (Wi, Wo) para detectar parâmetros de formação terem frequências de operação diferentes das formas de onda de dados de entrada e saída (Zi, Zo) que fornecem dados de parâmetros de formação específicos.
8. Método para empregar um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço, em um furo de poço tendo uma seção de revestimento não magnético, caracterizado pelo fato de compreender: - fornecer um arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720); - fornecer uma estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada que é acoplada eletricamente ao arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas (324, 326, 332) posicionadas em torno de um eixo comum (327); - separar a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326) ao longo do eixo comum (327) dentro da seção de revestimento de furo de poço não magnético; - posicionar a terceira bobina condutiva (332) fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) e compartilhar uma porção axial (328) do eixo comum (327) com a segunda bobina condutiva (326); - gerar uma forma de onda de energia de entrada (Wi) para o arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) que fornece uma forma de onda de energia de saída (Woa) através da terceira bobina condutiva (332); e - gerar uma forma de onda de dados de entrada (Zi) através da terceira bobina condutiva (332) que fornece uma forma de onda de dados de saída (Zo) a partir do arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - posicionar uma quarta bobina condutiva (533) na estrutura da bobina condutiva magneticamente acoplada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) para compartilhar outra porção axial (529) do eixo comum (327) com a primeira bobina condutiva (324) para fornecer uma forma de onda de energia de saída (Woa) adicional (Wob) através da quarta bobina condutiva (533) que é representativa de uma forma de onda de energia de entrada (Wi) aplicada ao arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720).
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o fornecimento do arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) empregar um único transformador em um acoplador direcional não balanceado (400) ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado (450).
11. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: - equipamento de superfície que é acoplado eletricamente a um link de comunicação (730) para fornecer downlink de suporte operacional e receber uplink de informações de formação; e - um dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço (320) acoplado eletricamente ao link de comunicação (730), incluindo: - um arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) tendo pelo menos um transformador, e - uma estrutura de bobina condutiva acoplada magneticamente que é acoplada eletricamente ao arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) e tem primeira, segunda e terceira bobinas condutivas (324, 326, 332) posicionadas em torno de um eixo comum (327), sendo que a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326) são separadas ao longo do eixo comum (327) e localizadas dentro da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345), e a terceira bobina condutiva (332) compartilha uma porção axial (328) do eixo comum (327) com a segunda bobina condutiva (326) e está localizada fora da seção de revestimento de furo de poço não magnético, sendo que uma forma de onda de energia de entrada (Wi) para o arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) fornece uma forma de onda de energia de saída (Woa) através da terceira bobina condutiva (332) e uma forma de onda de dados de entrada (Zi) através da terceira bobina condutiva (332) fornece uma forma de onda de dados de saída (Zo) do arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720).
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda a estrutura da bobina condutiva acoplada magneticamente tendo uma quarta bobina condutiva (533) localizada fora da seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) que compartilha outra porção axial (529) do eixo comum (327) com a primeira bobina condutiva (324) e tendo uma forma de onda de energia de saída adicional (Wob) através da quarta bobina condutiva (533) que é representativa de uma forma de onda de energia de entrada (Wi) aplicada ao arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720).
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda um módulo de energia, controle e detecção de formação (337) acoplado eletricamente à terceira bobina condutiva (332) que coleta amostras de dados de parâmetros de formação para transmitir através do dispositivo de acoplamento direcional de fundo de poço (320) para o equipamento de superfície através do link de comunicação (730).
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o arranjo de transformador de fundo de poço (322, 720) empregar um único transformador (422) em um acoplador direcional não balanceado (400) ou transformadores duplos em um acoplador direcional balanceado (450).
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a forma de onda dos dados de saída (Zo) corresponder a um primeiro acoplamento magnético do segundo acoplamento magnético à terceira bobina condutiva (332) e a forma de ondas de saída (Wo) corresponde a um segundo acoplamento magnético a partir do terceiro acoplamento magnético ao segundo acoplamento magnético.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de as formas de onda de energia de entrada e saída (Wi, Wo) terem frequências de operação diferentes das formas de onda de dados de entrada e saída (Zi, Zo).
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda a estrutura de bobina condutiva magneticamente acoplada tendo primeira, segunda, terceira e quarta bobinas condutivas (324, 326, 332, 533) posicionadas em torno de um eixo comum (327), sendo que a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326) são separadas ao longo do eixo comum (327) e estão localizadas fora de uma seção da tubulação de furo de poço de um sistema de completação inteligente, e sendo que a terceira e quarta bobinas condutivas (332, 533) estão localizadas fora de uma seção do revestimento de furo de poço não magnético (345) do sistema de completação inteligente em torno do tubo de poço não magnético e compartilham, respectivamente, uma porção axial (328, 529) do eixo comum (327) com a primeira e a segunda bobinas condutivas (324, 326).
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