BR112021011365A2

BR112021011365A2 - Conexão de comunicação elétrica de fundo de poço para perfuração de fundo de poço

Info

Publication number: BR112021011365A2
Application number: BR112021011365-7A
Authority: BR
Inventors: Bastian Sauthoff; Cord Huber
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-08-31
Also published as: GB202109776D0; GB2594840B; US11220901B2; WO2020123932A1; NO20210766A1; GB2594840A; US20200190972A1

Abstract

conexão de comunicação elétrica de fundo de poço para perfuração de fundo de poço. a presente invenção se refere a um conjunto de fundo de poço que inclui uma primeira tubulação incluindo um primeiro anteparo e uma segunda tubulação incluindo um segundo anteparo. o conjunto inclui adicionalmente um elemento de transmissão tendo uma primeira porção disposta no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo tendo um primeiro comprimento de arco e uma segunda porção disposta no segundo anteparo. a segunda porção inclui um elemento de contato tendo um segundo comprimento de arco que é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco e inclui, ainda, um suporte isolante externo que define um sulco. o elemento de contato está disposto no sulco. quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação, o elemento de contato entra em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção define ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo.

Description

"CONEXÃO DE COMUNICAÇÃO ELÉTRICA DE FUNDO DE POÇO PARA PERFURAÇÃO DE FUNDO DE POÇO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício de uma data de depósito anterior ao pedido de patente US nº de série 62/779.783, depositado em 14 de dezembro de 2018, cuja revelação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[0002] Durante operações de perfuração e finalização subterrâneas, uma tubulação ou outro conduto é inserido dentro de um poço em uma formação de solo durante ou após as operações de perfuração. Tais tubulações são geralmente configuradas como múltiplos segmentos de tubulação para formar uma "coluna", como uma coluna de perfuração ou coluna de produção.

[0003] Existem muitos tipos de ferramentas para perfurar um poço em uma formação de solo ou para caracterizar a formação mediante a realização de medições a partir do poço. Estas ferramentas estão tipicamente dispostas na extremidade distal da coluna de perfuração usada para perfurar o poço com uma broca de perfuração giratória A disposição das ferramentas de poço é genericamente chamada de conjunto de fundo de poço ("BHA" - bottomhole assembly).

[0004] Vários sinais de energia e/ou comunicação podem ser transmitidos entre porções do BHA e através dos segmentos de tubulação através de linhas elétricas. Tais linhas incluem condutores elétricos, ópticos ou outros que se estendem ao longo do BHA ou dos segmentos de tubulação. Os condutores são conectados operacionalmente entre as ferramentas do BHA ou tubulações do sistema de linhas elétricas por uma variedade de configurações de acoplamento.

[0005] Uma tal configuração de acoplamento inclui uma configuração macho- fêmea rosqueada frequentemente chamada de conexão pino-caixa. A conexão pino- caixa inclui um elemento macho, isto é, um "pino" que inclui uma porção externa rosqueada, e um elemento fêmea, isto é, uma "caixa", que inclui uma porção interna rosqueada e é configurada para receber o pino em uma conexão rosqueada.

[0006] Algumas configurações do BHA e das tubulações com fio incluem um dispositivo de transmissão montado nos anteparos das extremidades do pino/caixa. O dispositivo de transmissão pode transmitir energia, dados ou ambos a um acoplador adjacente.

[0007] Para uso em um ambiente severo de fundo de poço, canos, tubulações, estruturas ou compartimentos de BHA, ou outros condutos que são abaixados para dentro de um poço de exploração em uma formação de solo durante ou após as operações de perfuração são produzidos de metal para fornecer resistência mecânica. Tais tubulações ou outros condutos são condutores gerais, e causam problemas de amortecimento para sinais de dados que são transmitidos através dos mesmos.

[0008] A transmissão simultânea tanto de dados com um sinal de alta frequência quanto de energia leva ao desafio de preservar o sinal de dados de perda de amortecimento em cada dispositivo de transmissão. Além disso, a seção transversal da linha de transmissão não pode ser reduzida devido à capacidade de transmissão de energia. A perda de amortecimento de um sinal de dados de alta frequência em um dispositivo de transmissão é principalmente especificada pela diferença entre a impedância característica Z do dispositivo de transmissão e a linha de transmissão. Com base na física das ondas eletromagnéticas, um sistema de transmissão de dados de alta frequência ideal em uma coluna de perfuração consiste em elementos, que têm todos a mesma impedância característica Z que a linha de transmissão.

BREVE DESCRIÇÃO

[0009] A presente invenção revela um conjunto de fundo de poço que inclui uma conexão de fundo de poço para transmissão de dados de comunicação de alta frequência e energia elétrica, que tem uma impedância característica que é igual ou próxima à impedância característica da linha de transmissão e que tem um fator Q maximizado (ou aumentado em comparação com os "sistemas de dois anéis"

anteriores) para reduzir o amortecimento dos sinais para altas frequências. Portanto, a capacitância da conexão é minimizada pela redução da permissividade relativa em locais especiais da conexão.

[0010] É também revelado um conjunto de fundo de poço que inclui uma conexão de fundo de poço para transmissão de dados de comunicação de alta frequência e energia elétrica.

[0011] As modalidades do conjunto de fundo de poço da presente invenção fornecem sua funcionalidade quando a linha de transmissão elétrica (da qual os contatos fazem parte) transmite correntes alternadas com uma frequência alta o suficiente para que sua natureza de onda precise ser levada em consideração. Em uma modalidade não limitadora, um sinal de alta frequência poderia ser um sinal operando na faixa de 3 kHz a 30 MHz. Em outras modalidades, um sinal de alta frequência poderia operar a menos que 30 MHz, menos que 25 MHz, menos que 20 MHz, menos que 15 MHz, menos que 10 MHz, menos que 5 MHz, menos que 1 MHz, menos que 500 kHz, menos que 100 kHz ou menos que 10 KHz.

[0012] Para tanto, é aqui revelado um conjunto de fundo de poço que compreende: uma primeira tubulação incluindo um primeiro anteparo; uma segunda tubulação incluindo um segundo anteparo; e um elemento de transmissão que inclui: uma primeira porção disposta no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo tendo um primeiro comprimento de arco; e uma segunda porção disposta no segundo anteparo. A segunda porção inclui um elemento de contato tendo um segundo comprimento de arco que é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco. A segunda porção inclui, ainda, um suporte isolante externo que define um sulco e o elemento de contato está disposto no suporte isolante. Quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação, o elemento de contato entra em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção define ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo. Em uma modalidade, o membro eletricamente condutivo pode ser um anel.

[0013] A tubulação pode ser parte de uma ferramenta de fundo de poço, como uma ferramenta usada em um conjunto de fundo de poço (BHA) em uma coluna de perfuração. O BHA pode compreender ferramentas de perfilagem durante a perfuração (como ferramentas de avaliação de formação) ou ferramenta de medição durante a perfuração. Uma ferramenta de fundo de poço em uma coluna de perfuração pode compreender um furo central para fazer fluir o fluido de perfuração através da ferramenta de fundo de poço e do BHA, respectivamente, para deixar a coluna de perfuração através de bocais na broca de perfuração. Uma ferramenta de fundo de poço pode ser uma ferramenta baseada em colar que compreende componentes eletrônicos no colar da ferramenta de fundo de poço, vedados por uma tampa de escotilha ou uma luva. Alternativamente, uma ferramenta de fundo de poço pode ser uma ferramenta de base de sonda que compreende um compartimento de componentes eletrônicos no orifício central da ferramenta de fundo de poço circundada por fluido de perfuração.

[0014] O elemento de contato pode também ser um elemento flexível de contato.

[0015] Na presente invenção, o termo flexível, como usado em relação a um elemento de contato, se refere a um elemento de contato que pode ser movido axialmente e ao qual uma força axial é aplicada. Em uma ou mais modalidades, o membro flexível de contato é tal que quando o primeiro elemento rígido é unido ao segundo elemento rígido, o elemento flexível de contato é axialmente movido devido à aplicação de força e, assim, o contato com o anel eletricamente condutivo é estabelecido.

[0016] Em uma modalidade, a segunda porção inclui bordas vedantes, também chamadas de anteparos vedantes. Quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação, o elemento de contato entra em contato com o membro (ou anel) eletricamente condutivo e as bordas vedantes formam uma vedação com a primeira porção que veda a umidade no vão, de modo que a umidade não cria um curto- circuito entre o membro eletricamente condutivo e a primeira e a segunda tubulação.

[0017] É também revelado um método para transmitir simultaneamente energia e dados com um sinal de alta frequência com o uso de um conjunto de fundo de poço. O método inclui: fornecer uma primeira tubulação que inclui um primeiro anteparo; fornecer uma segunda tubulação que inclui um segundo anteparo; dispor uma primeira porção de um elemento de transmissão no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo tendo um primeiro comprimento de arco; dispor uma segunda porção do elemento de transmissão no segundo anteparo, sendo que a segunda porção inclui um elemento de contato tendo um segundo comprimento de arco, sendo que o segundo comprimento de arco é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco, e sendo que a segunda porção inclui adicionalmente um suporte isolante externo que define um sulco e o elemento de contato pode ser disposto no sulco; unir a primeira tubulação à segunda tubulação de modo que o elemento de contato entre em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção define ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo; fornecer um sinal que inclui um ou ambos dentre dados e energia para a primeira porção e transferir o sinal para a segunda porção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] As seguintes descrições não devem ser consideradas limitantes sob nenhum aspecto. Com referência aos desenhos anexos, elementos semelhantes são numerados de maneira semelhante:

[0019] A Figura 1 representa uma vista em seção transversal de um sistema de fundo de poço de acordo com aspectos da presente revelação;

[0020] As Figuras 2A a 2C representam porções de um conjunto de fundo de poço ou uma tubulação de perfuração de um sistema de perfuração e/ou perfilagem de poço;

[0021] As Figuras 3a a 3c mostram, respectivamente, uma porção de uma coluna de perfuração, um modelo de circuito da coluna de perfuração e um diagrama simplificado de circuito do circuito de 3b;

[0022] A Figura 4 mostra uma modalidade exemplificadora de um dispositivo de transmissão;

[0023] A Figura 5 mostra um exemplo de um conjunto de uma modalidade;

[0024] As Figuras 6A a 6E mostram diferentes exemplos de pontas do elemento flexível de contato;

[0025] A Figura 7 mostra uma seção transversal local tomada onde dois membros rígidos se encontram e ilustram um vão entre um anel eletricamente condutivo de uma porção do dispositivo de transmissão e a outra porção do dispositivo de transmissão que pode reduzir o amortecimento em comparação com ter dois anéis eletricamente condutivos;

[0026] A Figura 8 mostra um segundo segmento de porção exemplificador que inclui um elemento de inserção disposto no mesmo que define o vão e que pode servir para vedar qualquer líquido no vão, de modo que ele não possa criar um curto- circuito;

[0027] A Figura 9 mostra exemplos alternativos de um vão ou cavidade que definem um vão ou um vão que pode ser preenchido com um ou mais materiais;

[0028] A Figura 10 mostra um diagrama de blocos de um dispositivo de transmissão de acordo com uma modalidade;

[0029] A Figura 11 mostra um diagrama de blocos de um dispositivo de transmissão de acordo com uma outra modalidade;

[0030] As Figuras 12A a 12E mostram várias combinações de elementos de contato e arcos/anéis de acordo com uma ou mais modalidades;

[0031] A Figura 13 mostra uma modalidade da segunda porção do dispositivo de transmissão;

[0032] A Figura 14 é uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de um conjunto de pino; e

[0033] A Figura 15 é uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de um conjunto de pino.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0034] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do sistema, aparelho e método revelados são apresentados na presente invenção por meio de exemplificação, mas sem qualquer limitação com referência às Figuras.

[0035] A Figura 1 mostra uma vista em seção transversal de uma operação de furo do poço de acordo com uma modalidade da presente revelação. O sistema de perfuração, perfilamento ou produção 100 e disposição mostrado na Figura 1 é um exemplo para ilustrar o ambiente de fundo de poço. Embora o sistema possa operar em qualquer ambiente de subsuperfície, a Figura 1 mostra ferramentas de fundo de poço 10 dispostas em um poço 2 que penetra a formação 4. As ferramentas de fundo de poço 10 estão dispostas no poço 2 em uma extremidade distal de um suporte 5. As ferramentas de fundo de poço 10 podem incluir ferramentas de medição 11 e circuitos eletrônicos de fundo de poço 9 configurados para fazer um ou mais tipos de medições em uma modalidade conhecida como perfilagem durante a perfuração ("LWD" - Logging-While-Drilling) ou medição durante a perfuração ("MWD" - Measurement-While-Drilling), ou em uma modalidade que usa ferramenta de avaliação de formação para gerar dados de avaliação de formação.

[0036] De acordo com a modalidade LWD/MWD, o portador 5 é uma coluna de perfuração que inclui um conjunto de fundo de poço ("BHA" - bottomhole assembly)

13. O BHA 13 é parte do sistema de perfuração 100 que inclui colares de perfuração, estabilizadores, escareadores e similares e a broca de perfuração 7. As medições podem incluir medições relacionadas à operação da coluna de perfuração, por exemplo. Um equipamento de perfuração 8 é configurado para conduzir operações de perfuração como girar a coluna de perfuração e, dessa forma, a broca de perfuração 7. O equipamento de perfuração 8 bombeia também fluido de perfuração através da coluna de perfuração para lubrificar a broca de perfuração 7 e remover cascalhos do poço 2.

[0037] O BHA 13 inclui um hardware e um software para fornecer "inteligência" no fundo do poço que processa dados medidos e programados e escreve os resultados em uma memória integrada e/ou transmite os resultados à superfície. Para a transmissão à superfície em telemetria de pulso de lama, os dados são tipicamente codificados de acordo com um protocolo de comunicação selecionado. Qualquer um dentre uma ampla variedade de protocolos para comunicação de dados através de uma série de pulsos em um fluido de fundo de poço (lama) pode ser implementado, incluindo modulação por chaveamento de frequência (FSK, "frequency-shift keying"), modulação por chaveamento de fase (PSK, "phase-shift keying"), modulação por chaveamento de amplitude (ASK, "amplitude-shift keying"), e combinações dos mesmos, bem como outros protocolos de comunicação.

[0038] O sistema inclui também um computador de superfície 12 que pode receber e processar dados transmitidos a partir do BHA. O computador de superfície pode incluir uma memória para armazenar dados e um monitor para exibir dados ou alarmes.

[0039] Conforme mostrado adicionalmente abaixo, cada porção do BHA pode ser disposta em um compartimento que inclui uma extremidade de pino e uma extremidade de caixa. A extremidade do pino de uma porção pode ser inserida na extremidade da caixa de uma outra porção de um BHA para formar um BHA completo conforme é conhecido na técnica.

[0040] A Figura 2A mostra, em seção transversal, um exemplo de um compartimento 20 para uma porção de um BHA. O compartimento exemplificador 20 poderia ser um colar de perfuração em uma modalidade. Em um outro exemplo, o compartimento 20 poderia incluir uma ferramenta de fundo de poço (como uma ferramenta de avaliação de formação, ferramenta de medição durante a perfuração ou uma unidade de condução) ali contida. Conforme discutido acima, o BHA inclui hardware e software para fornecer "inteligência" no fundo de poço que, em parte, transmite dados medidos para a superfície. Para a transmissão de dados para a superfície, vários meios de comunicação estão disponíveis, incluindo telemetria,

telemetria de pulso de lama, tubulação com fio, meios acústicos e meios eletromagnéticos.

[0041] O compartimento 20 inclui um corpo 22 tendo uma extremidade de pino 24 e uma extremidade de caixa 26. O corpo 20 inclui uma superfície externa 120. Ao menos um orifício interno ou outro conduto 28 se estende ao longo do comprimento do compartimento 20 para permitir que lama de perfuração ou outros fluidos fluam através do mesmo. O orifício interno inclui uma superfície interna 128 do corpo 20. Uma linha de transmissão 30 está situada dentro de uma passagem perfurada por pistola 32 que se estende entre a extremidade de pino 24 e a extremidade de caixa 26 para fornecer proteção para os condutores elétricos a serem dispostos ao longo do compartimento 20.

[0042] Em uma modalidade, a linha de transmissão 30 é um cabo coaxial. Em uma outra modalidade, a linha de transmissão 30 é formada a partir de qualquer tipo de energia ou dados de transporte, incluindo, por exemplo, um par torcido. No caso em que a linha de transmissão 30 é um cabo coaxial ela pode incluir um condutor interno circundado por um material dielétrico. O cabo coaxial pode também incluir uma camada de blindagem que circunda o material dielétrico. Em uma modalidade, a camada de blindagem é acoplada eletricamente a um condutor externo que pode ser formado, por exemplo, por uma tubulação rígido ou semirrígido de um material condutor. Em uma outra modalidade, a linha de transmissão 30 é um cabo na passagem perfurada por pistola 32, e é conectada a um contato axial em um lado e componentes eletrônicos ou outros conectores no outro lado. O cabo único é usado como o condutor de alimentação (polo positivo). O compartimento (BHA / sub) é usado como condutor de retorno (polo negativo ou terra).

[0043] Conforme mostrado, a extremidade de pino 24 inclui um anteparo de extremidade de pino 35 e a extremidade de caixa 26 inclui um anteparo de extremidade de caixa 36. O anteparo da extremidade de caixa 36 circunda roscas de extremidade da caixa 38. A extremidade de pino 24 também inclui roscas de extremidade de pino 62. Essas roscas circundam o corpo na extremidade do pino

24. Conforme será compreendido, uma extremidade de pino 24 de um compartimento 20 pode ser rosqueada em uma extremidade de caixa 26 de um compartimento adjacente.

[0044] Conforme será adicionalmente compreendido a partir da revelação a seguir, os anteparos 35, 36 podem incluir uma primeira e uma segunda porções 40, 42 de um dispositivo de transmissão que são unidas para permitir a conexão de sinal entre as linhas de transmissão 30 de compartimentos adjacentes. A primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão podem estar situadas em um sulco no anteparo da extremidade do pino 35 e no anteparo da extremidade da caixa 36, respectivamente. O sulco no anteparo da extremidade do pino 35 (sulco da extremidade do pino) e/ou o anteparo da extremidade da caixa 36 (sulco da extremidade da caixa) podem ser ao menos parcialmente circunferenciais.

[0045] Com referência à Figura 2A, a primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão são indicadas como dispostas respectivamente dentro do anteparo da extremidade da caixa 36 e do anteparo da extremidade do pino 35. O anteparo de extremidade de caixa 36 é um anteparo externo de extremidade de caixa. O anteparo da extremidade do pino 35 é um anteparo externa de extremidade de pino. Será entendido pelo versado na técnica que a primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão poderiam também ser dispostas respectivamente dentro do anteparo de extremidade da caixa interna 136 e do anteparo de extremidade do pino interno 135. Neste contexto, "interno" se refere a um local mais próximo do orifício interno 28 do corpo 20 do que da superfície externa 120 do corpo 20.

[0046] Os ensinamentos da presente invenção podem ser aplicados a uma porção de um BHA como o compartimento 20. Os ensinamentos podem também ser aplicados a uma porção de uma coluna de perfuração como um segmento de tubulação. Dessa forma, um exemplo de tal segmento de tubulação é mostrado na Figura 2B e na Figura 2C. Na presente invenção, quando se faz referência genericamente a um segmento de tubulação, uma tubulação, ou a um compartimento, o termo "elemento rígido" pode ser usado.

[0047] Com referência à Figura 2B e à Figura 2C, uma modalidade exemplificadora de uma porção de um sistema de perfuração, perfilagem e/ou produção de poço 100 inclui um conduto ou coluna 5 (Figura 1), como uma coluna de perfuração, completações ou coluna de produção, que pode incluir ao menos um BHA ou um segmento de tubulação com fio 50 tendo uma extremidade poço acima 52 e uma extremidade de fundo de poço 53.

[0048] Conforme descrito na presente invenção, "poço acima" se refere a um local próximo do ponto onde a perfuração se iniciou em relação a um local de referência quando o segmento 50 está disposto em um fundo de poço, e "fundo de poço" se refere a um local distante do ponto onde a perfuração se iniciou ao longo do furo de poço em relação ao local de referência. Deve-se compreender que a extremidade poço acima 52 poderia estar abaixo da extremidade de fundo de poço 53 sem que se afaste do escopo da revelação da presente invenção.

[0049] Ao menos um orifício interno ou outro conduto 28 se estende ao longo do comprimento de cada segmento 50 para permitir que lama de perfuração ou outros fluidos fluam através do mesmo. De modo similar ao exposto acima, uma linha de transmissão 30 está situada dentro do BHA ou segmento com fio 50 para fornecer proteção para que condutores elétricos sejam dispostos ao longo do segmento com fio 50.

[0050] Com referência à Figura 2B e à Figura 2C, o eixo longitudinal 700 do furo interno 28 e do segmento 50 é indicado. Na presente invenção, o furo interno 28 permanece transparente, independentemente de onde a primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão estão situadas. Na Figura 2B e na Figura 2C, a primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão estão situadas dentro dos anteparos de pino e caixa correspondentes. Entretanto, deve-se compreender que ao localizar a primeira e a segunda porções 40, 42 do dispositivo de transmissão dentro dos anteparos de pino e caixa correspondentes, o orifício interno 28 também permanece transparente. Os sistemas da técnica anterior para comunicação elétrica de fundo de poço, que compreendem pelo menos um contato de pino, tipicamente têm ambas as porções do dispositivo de transmissão situadas dentro do orifício interno 28. É vantajoso manter o orifício interno 28 transparente, já que a área do orifício é aumentada, levando a um fluxo aprimorado e lavagem reduzida sofrida pelo dispositivo de transmissão.

[0051] Com referência à Figura 2B e à Figura 2C, as superfícies tanto do anteparo da extremidade da caixa 36 como do anteparo da extremidade do pino 35 são mostradas como sendo perpendiculares ao eixo longitudinal 700. Será entendido pelo versado na técnica que as superfícies desses anteparos externos não precisam ser perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal 700. Em algumas modalidades, as superfícies desses anteparos externos podem estar em um ângulo que não está a noventa graus em relação ao eixo geométrico longitudinal 700, em uma direção poço acima ou em uma direção de fundo de poço, por exemplo, quarenta e cinco graus. Conforme discutido acima, em uma outra modalidade, a primeira e a segunda porções do dispositivo de transmissão poderiam também ser dispostas dentro dos anteparos de extremidade de caixa e de extremidade de pino internos. Nesta modalidade, as superfícies desses anteparos internos também não precisam ser perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal 700, e podem ser anguladas conforme discutido acima em relação aos anteparos externos.

[0052] O segmento 50 inclui uma conexão de fundo de poço 60 e uma conexão de poço acima 68. O segmento 50 é configurado de modo que a conexão de poço acima 68 é posicionada em um local de poço acima em relação à conexão de fundo de poço 60. A conexão de fundo de poço 60 inclui uma porção de conexão macho tendo uma seção rosqueada externa 64, e é chamada neste documento de "extremidade de pino" do BAH ou segmento de tubulação com fio. A conexão de poço acima 68 inclui uma porção de conexão fêmea tendo uma seção rosqueada interna 66, e é chamada neste documento de "extremidade de caixa" do segmento de tubulação com fio. Deve-se compreender que 68 em vez de 60 pode incluir a conexão de fundo de poço, porque se a conexão de rosca for usada como uma conexão interna de ferramenta, a orientação do pino não importa.

[0053] A extremidade de pino 24 e a extremidade de caixa 26 são configuradas de modo que a extremidade de pino 24 de um BHA ou segmento de tubulação com fio 50 possa ser disposta dentro da extremidade de caixa 26 de um outro BHA ou segmento de tubulação com fio 50 para efetuar uma conexão fixa entre os mesmos para conectar o segmento 50 com um outro segmento adjacente 50 ou outro componente de fundo de poço. Em uma modalidade, a seção rosqueada externa 64 da porção de acoplamento macho e a seção rosqueada interna 66 da porção de acoplamento fêmea são afuniladas.

[0054] Conforme ilustrado, o segmento 50 inclui uma primeira porção 40 de um dispositivo de transmissão 34 disposto no mesmo e situado na extremidade de caixa

26. A outra (ou segunda) porção 42 do dispositivo de transmissão 34 é mostrada como sendo disposta na extremidade de pino 24.

[0055] Conforme será compreendido por referência às figuras a seguir, a combinação da primeira porção 40 e da segunda porção 42 forma o dispositivo de transmissão e permite que uma ou ambas dentre energia e dados sejam transmitidos de um segmento para um outro quando os segmentos são rosqueados juntos.

[0056] Em uma modalidade, um dispositivo de transmissão completo é formado quando a primeira e a segunda porções são unidas de modo que ao menos um arco eletricamente condutivo na primeira porção 40 entre em contato com ao menos um elemento de contato na segunda porção 42.

[0057] A primeira porção pode incluir múltiplos anéis ou porções de múltiplos anéis em uma modalidade. Em uma modalidade, a primeira porção 40 pode incluir um único anel. Em uma modalidade adicional, a primeira porção 40 pode incluir um único segmento (arco) de um anel. Em ainda uma outra modalidade, a primeira porção 40 pode incluir um anel que é segmentado em duas ou mais porções (dois ou mais arcos). Alternativamente, a primeira porção 40 pode incluir uma pluralidade de anéis. Nessa disposição, cada anel da pluralidade de anéis pode ser inteiro ou segmentado em uma ou mais porções. Quando cada anel da pluralidade de anéis é inteiro, os anéis são concêntricos e compartilham o mesmo eixo central, isto é, o eixo geométrico longitudinal 700. Em uma modalidade não limitadora, em que a primeira porção inclui um único segmento de um anel ou arco, a área de superfície de contato do segmento pode ocupar uma faixa a partir de onde ele cobre ao menos a área de superfície de contato do elemento flexível de contato na segunda porção 42, até onde ele quase fecha o segmento para formar um anel inteiro. Em uma outra modalidade não limitadora, em que a primeira porção inclui um anel que é segmentado em duas porções, a área de superfície de contato combinada das múltiplas porções segmentadas é tal que ela pode ocupar uma faixa a partir de onde ela cobre ao menos a área de superfície de contato de um elemento flexível de contato na segunda porção 42, até onde ela quase fecha todos os segmentos para formar um anel inteiro. Os segmentos podem ser igualmente dimensionados em ângulo ou ter dimensões angulares diferentes.

[0058] Um anel inteiro e um segmento de um anel têm, cada um, um comprimento de arco. O comprimento de arco é a distância entre dois pontos ao longo de uma seção de uma curva. Um membro eletricamente condutivo tendo uma curva, e um elemento de contato tendo uma curva, podem, portanto, ser considerados como tendo um comprimento de arco.

[0059] A segunda porção 42 pode incluir um ou mais elementos de contato. O um ou mais elementos de contato podem ser rígidos ou flexíveis. Será entendido que várias combinações são possíveis do número e tipo (inteiro, segmentado) de anéis/arco na primeira porção 40, e do número de elementos flexíveis de contato na segunda porção 42. Alguns exemplos não limitadores incluem as seguintes combinações: Figura 12A -- Um único anel 41 na primeira porção combinado com um único elemento flexível de contato 43 na segunda porção. Figura 12B -- Um único anel 41 na primeira porção combinado com dois elementos flexíveis de contato 43 na segunda porção. Figura 12C -- Um único anel segmentado 141 na primeira porção combinado com dois elementos flexíveis de contato 43 na segunda porção.

Figura 12D -- Múltiplos anéis inteiros 41 na primeira porção combinados com múltiplos elementos flexíveis de contato 43 na segunda porção. Figura 12E -- Na primeira porção, um anel que é segmentado em duas porções (dois arcos) 141, combinado com dois elementos flexíveis de contato 43 na segunda porção, sendo que cada elemento flexível de contato 43 é combinado com um segmento ou arco de anel diferente 141. Em uma modalidade, a segunda porção 42 inclui um vão no qual o elemento flexível de contato está disposto. Conforme será discutido adicionalmente abaixo, esse vão pode permitir amortecimento reduzido em comparação com ter dois anéis (um em cada porção 40/42) em contato com o outro. Deve-se compreender que o elemento de contato não precisa necessariamente estar situado no vão. A única limitação em relação à localização do elemento de contato é a capacidade de entrar em contato com o arco ou anel condutivo na primeira porção 40 do elemento de transmissão 34 quando a extremidade de fundo de poço 53 e a extremidade poço acima 52 são unidas. O vão nesta invenção tem uma extensão radial e uma extensão axial em relação ao eixo geométrico longitudinal 700 do BHA ou segmento de tubulação com fio 50 (Figuras 2B/2C). O vão pode também ser chamado de vão radial. O vão radial pode formar um círculo completo ou pode formar apenas uma porção de um círculo, como um arco.

[0060] Quando os dois segmentos 50 são unidos, o elemento flexível de contato na segunda porção 42 entra em contato e faz uma conexão elétrica direta com a primeira porção (por exemplo, arco ou anel) 40.

[0061] Deve-se compreender que os dispositivos de transmissão aqui revelados podem também ser incluídos em um elemento repetidor disposto entre segmentos adjacentes 50 (por exemplo, dentro da extremidade de caixa). Em tal caso, os dados/energia são transmitidos a partir do dispositivo de transmissão em um segmento, para dentro do repetidor. O sinal pode, então, ser passado "tal como é", amplificado e/ou modificado no repetidor e fornecido ao segmento adjacente 50.

[0062] Independentemente da configuração, deve ser entendido que cada porção 40/42 do dispositivo de transmissão 34 pode ser conectada a uma ou mais linhas de transmissão 30. A conexão à linha de transmissão poderia ser galvânica, indutiva ou capacitiva. O termo "direta", como usado em relação a uma conexão da presente invenção, deve incluir uma conexão galvânica.

[0063] Com referência às Figuras 2A e 2B, a primeira porção 40 pode ser disposta em um anteparo da extremidade de caixa 36 da extremidade de caixa 26. Em tal caso, e com referência à Figura 2C, a segunda porção 42 estará situada na extremidade de fundo de poço ou na extremidade de pino 53. Obviamente, a localização da primeira e da segunda porções 40, 42 poderia ser invertida.

[0064] De acordo com um aspecto, um vão é criado entre a segunda porção e o anel condutor na primeira porção em áreas onde o anel não está em contato com o elemento de contato (flexível) ou em áreas fora da área de contato com o elemento de contato (flexível). Os inventores da presente invenção descobriram que tal vão pode melhorar os problemas devidos ao amortecimento descrito genericamente acima. Será compreendido pelo versado na técnica que um vão poderia também ser criado entre o anel condutor na primeira porção e o material isolante de anel no qual o anel condutor está situado, sendo que o material isolante de anel é formatado de maneira igual ou similar à da primeira porção.

[0065] Com referência adicional às Figuras 2A a 2C, em uma modalidade não limitadora da invenção, o alinhamento de segmentos 50 pode ser realizado utilizando-se roscas de corte de tempo. Uma modalidade de corte de tempo inclui uma junta de tubulação e/ou um BHA sub tendo todas as roscas de uma extremidade de pino e/ou de caixa cortadas com especificações precisas. Quando as roscas de um segmento 50 são conectadas a um segmento rosqueado semelhante 50, as respectivas extremidades de pino e caixa 24 26 são orientados de forma reprodutível. A extremidade de pino 24 inclui roscas de extremidade de pino 62 que são compatíveis com as roscas de extremidade de caixa 38 da extremidade de caixa

26. As roscas de corte de tempo são cortadas com precisão de modo que um número predeterminado de voltas resulte no posicionamento preciso dos segmentos 50 cada vez que as tubulações são encaixadas, garantindo assim a posição angular dos segmentos 50. Alternativamente, o alinhamento de segmentos 50 é realizado por outros métodos convencionais além do uso de roscas de corte de tempo, por exemplo, com o uso de cunhas dispostas axiais para ajustar a distância dos anteparos 35 e 36.

[0066] Com referência agora às Figuras 3A a 3C, a transmissão simultânea tanto de dados com um sinal de alta frequência quanto de energia 900, pode levar aos desafios na degradação do sinal de dados devido à perda de amortecimento em cada par de transmissão (por exemplo, em cada junção da primeira e da segunda porções 40, 42). Além disso, a seção transversal da linha de transmissão não pode ser reduzida devido à capacidade de transmissão de energia. A perda de amortecimento de um sinal de dados de alta frequência em um dispositivo de transmissão é principalmente especificada pela diferença entre a impedância característica Z do dispositivo de transmissão e a linha de transmissão. Em particular, na Figura 3A, três seções diferentes são mostradas, uma primeira seção de linha de transmissão 301a, uma seção de conexão 301b e uma segunda seção de linha de transmissão 301c. A primeira e a segunda seções de linha de transmissão 301a, 301c podem estar em diferentes elementos rígidos 20, 50. Ao redor da junção da primeira e da segunda porções 40/42 está uma seção de conexão 301b que inclui a primeira e a segunda porções 40/42 e algum comprimento da linha de transmissão 30. A primeira e a segunda seções de linha de transmissão 301a, 301c também incluem um comprimento da linha de transmissão 30. Em uma modalidade não limitadora, a linha de transmissão 30 pode ser um barramento PL48 (barramento da linha de energia), no qual os dados codificados podem ser transmitidos como um sinal de alta frequência. A transmissão de sinal de alta frequência transportando informações de dados é usada em conjuntos de fundo de poço para transmitir dados de medição (avaliação de formação ou dados operacionais), dados de instrução, dados de calibração e dados de diagnóstico dentro do conjunto de fundo de poço a partir de um dispositivo eletrônico para um outro dispositivo eletrônico. Esses dispositivos eletrônicos podem estar situados dentro de uma ferramenta de fundo de poço ou podem estar situados em diferentes ferramentas de fundo de poço. No último caso, o sinal de alta frequência transportando informações de dados precisa ser transmitido através de uma conexão tubular.

[0067] Com base na física das ondas eletromagnéticas, um sistema de transmissão de dados de alta frequência ideal em uma coluna de perfuração consiste em elementos que têm todos a mesma impedância característica Z que a linha de transmissão.

[0068] Os dispositivos de transmissão anteriores para conexões rosqueadas de coluna de perfuração são frequentemente construídos de modo que dois anéis de contato ao redor da conexão rosqueada são conectados juntos para estabelecer um contato elétrico. Esses designs implementam, a partir de um ponto de vista simplificado, um tipo de capacitor cilíndrico que tem uma impedância característica Z diferente, frequentemente mais baixa, do que uma linha de transmissão com a impedância característica Z.. A impedância característica pode ser calculada da seguinte forma: z= R' + Jul G' +jwC' onde R' é a carga de resistência por unidade de comprimento, G' é a condutância do dielétrico por unidade de comprimento, L' é a indutância por unidade de comprimento e C' é a capacitância por unidade de comprimento. Por exemplo, o sistema revelado na presente invenção e mostrado na Figura 3A pode ser modelado pelo circuito mostrado na Figura 3B. Na Figura 3B, as características elétricas da primeira e da segunda seções de linha de transmissão 301a, 301c são modeladas como sendo iguais e têm os mesmos valores de R, L, C de R'1, L'1 e C'1. Na seção de conexão 301b, os valores de R, L, C são chamados de R con, L con & C'con-

[0069] Para sinais de alta frequência (por exemplo >1 Mhz), a impedância característica pode ser calculada por: Znf = a. nO Ç

[0070] Nesse caso, a impedância da linha de transmissão Zn tem normalmente um valor entre 10 O e alguns 100 O. A capacidade por unidade de comprimento C' de um capacitador pode ser calculada da seguinte forma: , . dae C'=e,'En' f(geometria) = TF em que e, = permissividade a vácuo, e, = permissividade relativa, e geometria f(geometria) dependendo da função, para um cilindro ideal 27/IN(R2/R1).

[0071] Na Figura 3B, cada seção de linha de transmissão (301a, 301c) e seção de linha de conexão (301b) é modelada por um elemento de rede equivalente para um circuito de dois fios, consistindo em uma capacitância C', uma resistência R' e uma indutância L' (para altas frequências). A linha de transmissão é ideal se cada impedância Z característica do modelo tiver o mesmo valor conforme mostrado na Figura 3C. A impedância característica Ze das seções de linha de transmissão 301a e 301c é igual à impedância característica Zcon da seção de conexão 301b. (Ze (301a) = Zcon (301b) = Ze (301c)). A influência do amortecimento de um elemento de rede equivalente pode ser calculada pelo fator Q, que descreve o quão subamortecido um oscilador é e caracteriza uma largura de banda de um ressonador em relação à sua frequência central. Para uma conexão em série, como o modelo de linha de transmissão, o fator Q da conexão entre os dois é calculado por: 1 | =

[0072] Um fator Q alto representa um elemento de rede com baixas propriedades de amortecimento. Dessa forma, uma conexão de comunicação elétrica de fundo de poço deve ter uma capacitância baixa C'. Conforme será adicionalmente compreendido a partir da discussão a seguir, as modalidades da presente invenção fornecem uma conexão entre um anel condutivo e um elemento flexível de contato que tem um baixo C' fornecendo um vão de ar entre o anel ou arco condutivo e regiões onde o elemento flexível de contato não entra em contato com o anel condutivo, ou em regiões fora da região de contato com o elemento de contato (flexível). Isso é verdadeiro porque a equação acima para C' inclui e. Se um vão de ar próximo ao condutor for fornecido, uma baixa permissividade ex = 1,00059 pode ser alcançada. PEEK, por exemplo, tem um er =3..5. e, de um material também depende da frequência. A variação da geometria é limitada devido ao espaço de design. Dessa forma, um vão de ar é a maneira mais eficiente de diminuir C'.

[0073] A Figura 4 mostra um exemplo de um dispositivo de transmissão 34 que inclui uma primeira porção 40 que se encaixa em uma segunda porção 42 para formar um elemento de transmissão 34 que define uma trajetória de comunicação entre duas linhas de transmissão 30a e 30b. A primeira porção 40 inclui um anel eletricamente condutivo 41 transportado no material isolante de anel 180 que é conformado de maneira igual ou similar à primeira porção 40. Em alguns locais da presente invenção, a primeira seção pode também ser chamada de um condutor de anel ou simplesmente de um "anel". O anel 40 é eletricamente conectado à linha de transmissão 30a. Modalidades não limitadoras da primeira porção incluem uma porção de um anel ou um arco.

[0074] A segunda porção 42, conforme ilustrado, inclui um elemento de contato 43 que é eletricamente conectado à linha de transmissão 30b. O anel de contato pode ser flexível. Quando a primeira porção 40 e a segunda porção 42 são unidas, o anel eletricamente condutivo 41 faz contato com o elemento flexível de contato 43 para formar uma conexão elétrica e, como tal, conectar eletricamente as duas linhas de transmissão 30a, 30b.

[0075] A segunda porção 42 inclui um suporte isolante externo 45. Conforme será mostrado com mais detalhes abaixo, o suporte isolante externo 45 é dimensionado e disposto de modo a definir um sulco, também chamado de sulco do suporte isolante externo. Esse sulco, quando o anel eletricamente condutivo 41 e o elemento flexível de contato 43 são unidos, permite a criação de um vão 51 entre o anel 41 e a segunda porção 42 de modo que o contato elétrico entre o anel eletricamente condutivo 41 e a segunda porção 42 seja apenas onde o anel eletricamente condutivo 41 entra em contato com o elemento flexível de contato 43. Em uma modalidade, o suporte isolante externo 45 define um vão 51 que é oposto ao anel eletricamente condutivo 41, e que cria espaçamento entre o anel 41 e a segunda porção 42 de modo que o contato elétrico entre o anel eletricamente condutivo 41 e a segunda porção 42 seja apenas onde o anel eletricamente condutivo 41 entra em contato com o elemento flexível de contato 43.

[0076] O vão 51 definido pelo suporte isolante externo 45 pode ajudar a reduzir a impedância elétrica (e, dessa forma, o amortecimento) da conexão em regiões onde não há contato elétrico com o anel eletricamente condutivo 41 em comparação com ter um anel eletricamente condutivo na segunda porção 42. Deve-se compreender que o vão 51 definido pelo suporte isolante externo 45 pode ser chamado de uma região na presente invenção. A região pode ser preenchida com ar ou preenchida com um primeiro material que contém um segundo material, conforme descrito abaixo. O segundo material pode ser um sólido, líquido ou gás que tem uma permissividade relativa menor que a do material do suporte isolante externo 45. Em um caso ideal, uma permissividade próxima a 1. Alternativamente, a região pode ser preenchida com apenas um primeiro material que tem uma baixa permissividade, como uma permissividade menor que 5, ou menor que 4, ou menor que 3, ou menor que 2.

[0077] Em uma modalidade, a segunda porção 42 pode incluir bordas ou anteparos 47, 49 que entram em contato com o material isolante de anel 180 quando as porções 40/42 são colocadas juntas. Essas bordas 47, 49 podem ser formadas pelo suporte isolante externo 45, conforme mostrado na figura 4, ou por um outro elemento isolante disposto em um sulco (sulco do suporte isolante externo) no suporte isolante externo 45, conforme discutido adicionalmente abaixo. As bordas, independentemente de como formadas, podem servir como superfícies vedantes que impedem que a umidade que pode estar no vão 51 entre em contato com o elemento rígido (por exemplo, colar 20 ou tubulação de perfuração com fio 50) e cause um curto-circuito que poderia destruir ou limitar a conexão de comunicação/energia elétrica.

[0078] Em uma modalidade, o elemento flexível de contato 43 pode ser formado como uma mola em espiral ou uma outra configuração de metal flexível.

[0079] Em uma modalidade, o elemento flexível de contato 43 pode ser conectado a um conjunto 102. Esse conjunto 102 pode ser tão simples quanto um conector elétrico direto formado de qualquer maneira (por exemplo, fio metálico, colar condutivo, etc.) ou pode permitir o movimento do elemento flexível de contato

43.

[0080] Por exemplo, e agora com referência à Figura 5, é ilustrado um exemplo dos elementos dentro do conjunto 102. O conjunto inclui uma carcaça externa genericamente mostrada com o número de referência 104. A carcaça externa pode ser formada de material isolante e ser dimensionada e conformada para ser recebida nas passagens 32/54 descritas acima. Adicionalmente, por uma questão de simplicidade, apenas o compartimento 20 será descrito adicionalmente na presente invenção. Entretanto, os mesmos ensinamentos são aplicáveis ao segmento 50.

[0081] O conjunto 102 inclui também o elemento flexível de contato 43. Na Figura 5, o elemento flexível de contato 43 é mostrado como um pino e pode ser formado de metal ou outro material eletricamente condutivo. O conjunto 102 pode ser conectado à linha de transmissão 30 e serve para conectar eletricamente o elemento flexível de contato 43 ao condutor interno 23 da linha de transmissão 30. Na modalidade ilustrada, uma luva de compensação de comprimento 106 é fornecida para possibilitar tal conexão. A luva de compensação de comprimento 106 serve para conectar eletricamente o elemento flexível de contato 43 ao condutor interno 23 da linha de transmissão 30, e para isolar o sinal elétrico que passa através do mesmo de modo que o sinal elétrico não seja perdido para o exterior do conjunto

102.

[0082] A luva de compensação de comprimento 106 pode ser formada de metal ou outro material eletricamente condutivo. A luva de compensação 106 pode incluir uma passagem central 110 que recebe o elemento flexível de contato 43 e permite que ele se mova na direção mostrada pela seta B dentro da luva 106.

[0083] Também é fornecido no conjunto de pino 102 um membro de propensão 108 que é ilustrado como uma mola, mas outros membros de propensão poderiam ser usados que são capazes de afetar o movimento axial do elemento flexível de contato 43, por exemplo, um membro flexível ou um material flexível, um material elastomérico ou um membro de propensão que usa uma câmara preenchida com gás ou preenchida com óleo. O membro de propensão 108 faz com que o elemento flexível de contato 43 se estenda na direção C até que seja empurrado na direção D quando entra em contato com o anel. Essa propensão na direção C fornece uma conexão robusta e ajustável ao anel durante a perfuração ou outras operações. Conforme será compreendido, a propensão do elemento flexível de contato 43 na direção C pode fazer com que o pino se estenda além de uma superfície de anteparo na extremidade (extremidade de pino ou extremidade de caixa) do compartimento 20a/20b.

[0084] Embora uma conexão direta entre o condutor interno 23 e o elemento flexível de contato 43 seja mostrada na Figura 5, deve-se compreender que os sinais podem ser transmitidos por outros meios como acoplamento capacitivo, indutivo ou ressonante.

[0085] Opcionalmente, para fornecer uma superfície com a qual o membro de propensão interaja, o elemento flexível de contato 43 pode incluir um anel de contato

112.

[0086] Conforme ilustrado na Figura 5, o elemento flexível de contato 43 tem uma ponta pontiaguda 160. Conforme ilustrado nas Figuras 6A e 6B, a ponta 160 do elemento flexível de contato 43 poderia ser pontiaguda (Figura 6A) ou formada como uma mola conformada para formar uma superfície flexível alargada 162. A superfície flexível alargada pode ser usada em um conjunto acionado por mola ou em um conjunto que não permite que ela se mova. Conforme ilustrado nas Figuras SC a E, a ponta 160 do elemento flexível de contato 43 poderia ser perfilada. Em uma modalidade, o elemento flexível de contato 43 pode ser um pino.

[0087] Em uma modalidade, a extremidade de pino ou de caixa de um compartimento 20 inclui um sulco no qual a primeira porção 40 pode ser colocada. Em uma modalidade, uma segunda porção 42 estará situada em um sulco similar formado na outra extremidade do compartimento 20. Esses sulcos são mostrados com mais detalhes na Figura 7.

[0088] A Figura 7 mostra uma seção transversal de dois compartimentos 20 unidos um ao outro. Para maior clareza, os compartimentos são rotulados 20a e 20b e deve-se compreender que o compartimento 20b incluirá a primeira porção 40 com o anel eletricamente condutivo 41. O compartimento 20a incluirá uma segunda porção 42.

[0089] O compartimento 20b inclui um sulco 182 (por exemplo, sulco de extremidade de caixa). O compartimento 20a inclui um sulco 184 (por exemplo, sulco de extremidade de ino). O sulco 182 pode ser formado no anteparo correspondente da extremidade de pino ou de caixa de um compartimento 20b. Conforme ilustrado, o outro anteparo dentre o anteparo da extremidade de pino ou da extremidade de caixa do compartimento 20a se encontra e se acopla ao compartimento 20b para formar uma junção de acoplamento 198.

[0090] O sulco 182 inclui o material isolante de anel 180 que forma parte da primeira porção 40 disposta no mesmo. O material isolante de anel 180 pode ser qualquer tipo de material isolante e pode servir para isolar o anel eletricamente condutivo 41 do compartimento 20b.

[0091] Na modalidade da Figura 7, o compartimento 20b inclui um sulco 182. Em tal modalidade, o material isolante de anel 180 pode ser dimensionado e conformado de modo que quando a primeira porção está disposta no mesmo, existe um vão 51 entre o anel 41 e a segunda porção 42 (em uma região sem o elemento flexível de contato 43). Em particular, a segunda porção 42 é separada do anel eletricamente condutivo 41 pelo vão 51 em regiões onde o elemento flexível de contato 43 não entra em contato com o anel eletricamente condutivo 41, ou em regiões fora da região de contato entre o anel ou arco de contato com o elemento (flexível) de contato.

[0092] O vão pode ser preenchido com ar em uma modalidade e o tamanho do mesmo pode ser selecionado de tal maneira que a capacitância e Q da conexão elétrica entre a primeira e a segunda porções 40, 42 possam ser ajustadas de modo que a impedância na seção de conexão ou próximo à mesma corresponda à impedância de seções de linha de transmissão adjacentes. Novamente com referência às Figuras 3B e 3C, isto significa que C'con pode ser selecionado de modo que Zcon Seja igual a ou próximo a Ze.

[0093] Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 7, as bordas de vedação 47, 49 entram em contato com o material isolante do anel 180 quando as porções 40/42 são colocadas juntas. As bordas, independentemente de como formadas, podem servir como superfícies vedantes que impedem que a umidade que poderia estar no vão 51 entre em contato com o compartimento 20a/20b e cause curto- circuito em uma ou ambas dentre a primeira e a segunda porções 40, 42.

[0094] Conforme discutido acima, as bordas de vedação 47, 49 podem ser formadas pelo suporte isolante externo 45, conforme mostrado nas Figuras 4 e 8, ou por um outro elemento isolante disposto em um sulco no suporte isolante externo 45

(sulco do suporte isolante externo). Por exemplo, e com referência à Figura 8, um elemento de inserção 800 que inclui bordas vedantes 47, 49 pode estar disposto dentro do sulco do suporte isolante externo 46 no suporte isolante 45 e, nesse caso, o elemento de inserção 800 irá definir o vão 51. O elemento de inserção 800 pode ser formado de qualquer material não condutivo.

[0095] Com referência à Figura 13, é ilustrada uma modalidade da segunda porção 42 do dispositivo de transmissão que mostra um aspecto de dupla vedação da invenção. As bordas vedantes 47, 49 da segunda porção formam uma vedação com a primeira porção (não mostrada) quando o elemento flexível de contato 43 da segunda porção entra em contato com o anel eletricamente condutivo (não mostrado) da primeira porção. Um espaçador 300 está disposto no mesmo, que inclui as bordas vedantes 47, 49. Um corpo radial 400 se estende axialmente a partir do espaçador 300 ao longo da passagem perfurada por pistola 32 na qual a linha de transmissão 30 está situada. O compartimento 500 do elemento flexível de contato 43 é montado no diâmetro interno do corpo radial 400, e no diâmetro externo do corpo radial 400 é disposto um elemento vedante 600 que veda a passagem perfurada por pistola 32 tanto na direção radial quanto na direção axial. Sendo que radial e axial se referem ao eixo geométrico longitudinal da passagem 32.

[0096] Na descrição acima, um "vão" foi definido como estando entre dois elementos. Entretanto, o versado na técnica perceberá que o "vão" pode ser substituído em qualquer modalidade anterior por um sulco. Agora com referência à Figura 9, é mostrado um suporte isolante externo 45. O sulco no suporte isolante externo inclui uma região. A "região" pode ser preenchida com ar (como no vão acima) ou pode ser preenchida com um primeiro material que opcionalmente contém um segundo material, sendo que o segundo material tem uma permissividade relativa menor que a do suporte isolante externo. A região pode também compreender um primeiro material que compreende uma pluralidade de vãos ou cavidades. Em uma modalidade, o primeiro material pode ser graxa, como graxa usada para compor uma conexão de fundo de poço (conexão de caixa de pino).

[0097] Em uma modalidade, o material que pode preencher o sulco inclui um "multimaterial" que contém pelo menos um material (sólido, líquido ou gás), que tem uma permissividade relativa menor que a do suporte isolante externo. Em uma outra modalidade, o material que pode preencher o sulco inclui uma "matriz de material" que contém pequenas lacunas ou bolhas para diminuir a permissividade relativa para um valor menor que o do suporte isolante externo. As diferentes regiões de diferentes modalidades de elementos de inserção 800 (vãos 51/bolhas; bordas vedantes 47, 49) são mostradas em relação à Figura 9. Os vãos/bolhas podem definir regiões individuais resultando na criação de muitas regiões no suporte isolante externo 45.

[0098] Em uma outra modalidade não limitadora, o material que pode preencher o sulco é um material cuja permissividade relativa tem um valor e, que é menor que

30. Em outras modalidades, o valor e, do material que pode preencher o sulco pode ser, por exemplo, menor que 25, menor que 20, menor que 15, menor que 10, menor que 5, ou menor que 2. Quando o material tem um valor e, menor que 2, aré o material preferencial.

[0099] Em ainda uma outra modalidade não limitadora, o material que pode preencher o sulco é um material com uma condutividade mais baixa ou uma permissividade mais baixa em relação aos contatos, eletrodos ou ao metal das tubulações. O segundo material, se estiver presente, também pode ser um material com uma condutividade mais baixa ou uma permissividade mais baixa em relação aos contatos, eletrodos ou ao metal das tubulações. Exemplos do primeiro e do segundo materiais nesse sentido incluem ar e material plástico.

[0100] Deve-se compreender que o elemento de propensão, por exemplo, uma mola, um material flexível (como um elastômero, ou borracha), uma mola hidráulica, ou uma mola pneumática, não precisa necessariamente ser um elemento que é separado do elemento flexível de contato. Por exemplo, o elemento flexível de contato e o elemento de propensão podem ser um único elemento em uma modalidade. Nesse caso, uma luva de compensação de comprimento não é necessária, já que o corpo único de pino-mola funciona como o elemento condutivo.

[0101] Duas versões diferentes de esquemas de conectores são mostradas nas Figuras 10 e 11. Na Figura 10, o elemento flexível de contato e o elemento de propensão são uma unidade. Na Figura 11, o elemento flexível de contato é conectado ao elemento de propensão, e a luva de compensação de comprimento é usada conforme descrito acima. Na Figura 10, deve-se compreender que embora um "anel" seja mencionado, apenas um arco precisa ser fornecido.

[0102] A Figura 14 e a Figura 15 ilustram adicionalmente recursos do conjunto de pino 102. A disposição do elemento flexível de contato 43 com o anel eletricamente condutivo 41 transportado no material isolante do anel 180 é mostrada, juntamente com o vão 51, o suporte isolante externo 45, as bordas vedantes 47,49 e o elemento de inserção 800. Outros recursos indicados incluem o membro de propensão 108 (aqui, uma mola em espiral), a luva de compensação de comprimento 106, o condutor interno 23 da linha de transmissão 30 (aqui, 30a, 30b), e a primeira e a segunda porções 40, 42. Uma vedação opcional 150 também é indicada.

[0103] Versões e variações da presente revelação são mostradas nas modalidades não limitadoras abaixo:

[0104] Modalidade 1: Um conjunto de fundo de poço que compreende: uma primeira tubulação incluindo um primeiro anteparo; uma segunda tubulação incluindo um segundo anteparo; e um elemento de transmissão que inclui: uma primeira porção disposta no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo tendo um primeiro comprimento de arco, e uma segunda porção disposta no segundo anteparo, sendo que a segunda porção inclui um elemento de contato tendo um segundo comprimento de arco que é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco, sendo que a segunda porção inclui adicionalmente um suporte isolante externo que define um sulco e o elemento de contato está disposto no suporte isolante externo; sendo que, quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação, o elemento de contato entra em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção define ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo.

[0105] Modalidade 2: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o segundo comprimento de arco é maior que 180”.

[0106] Modalidade 3: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que a pelo menos uma região compreende um vão.

[0107] Modalidade 4: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o vão radial compreende ar.

[0108] Modalidade 5: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que a pelo menos uma região compreende um primeiro material.

[0109] Modalidade 6: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o primeiro material compreende pelo menos um segundo material tendo uma permissividade relativa menor que a do suporte isolante externo.

[0110] Modalidade 7: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o material é plástico.

[0111] Modalidade 8: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o primeiro material compreende uma pluralidade de vãos.

[0112] Modalidade 9: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o elemento de contato é um elemento flexível de contato.

[0113] Modalidade 10: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o elemento flexível de contato é operacionalmente conectado a um membro de propensão.

[0114] Modalidade 11: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o elemento flexível de contato compreende uma luva de compensação de comprimento.

[0115] Modalidade 12: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o elemento flexível de contato compreende um membro de propensão.

[0116] Modalidade 13: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que a primeira porção inclui um material isolante circundando uma porção do membro eletricamente condutivo.

[0117] Modalidade 14: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior, que inclui adicionalmente bordas vedantes que vedam a umidade no vão de modo que a umidade não crie um curto-circuito entre o membro eletricamente condutivo e a primeira e a segunda tubulações.

[0118] Modalidade 15: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que as bordas de vedação entram em contato com o material isolante quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação.

[0119] Modalidade 16: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que a segunda tubulação compreende uma passagem, sendo que a passagem possibilita a passagem de uma linha de transmissão em que a linha de transmissão é eletricamente conectada ao elemento de contato na segunda porção; compreendendo adicionalmente um elemento vedante na passagem em que o elemento vedante veda a passagem.

[0120] Modalidade 17: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que a primeira tubulação e a segunda tubulação são ferramentas de fundo de poço em uma montagem de fundo de poço.

[0121] Modalidade 18: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o elemento de contato é um pino.

[0122] Modalidade 19: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que o pino compreende adicionalmente uma ponta e sendo que a ponta compreende uma superfície flexível alargada.

[0123] Modalidade 20: O conjunto de fundo de poço como em qualquer modalidade anterior em que uma primeira linha de transmissão é eletricamente conectada ao membro eletricamente condutivo e uma segunda linha de transmissão é conectada ao elemento de contato.

[0124] Modalidade 21: Um método para transmitir energia e dados simultaneamente com um sinal de alta frequência com o uso de um conjunto de fundo de poço, que compreende: fornecer uma primeira tubulação que inclui um primeiro anteparo; fornecer uma segunda tubulação que inclui um segundo anteparo; dispor uma primeira porção de um elemento de transmissão no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo tendo um primeiro comprimento de arco; dispor uma segunda porção do elemento de transmissão no segundo anteparo, sendo que a segunda porção inclui um elemento de contato tendo um segundo comprimento de arco, sendo que o segundo comprimento de arco é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco, e sendo que a segunda porção inclui adicionalmente um suporte isolante externo que define um sulco e sendo que o elemento de contato está disposto no suporte isolante externo; unir a primeira tubulação à segunda tubulação de modo que o elemento de contato entre em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção defina ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo; fornecer um sinal que inclui um ou ambos dentre dados e energia para a primeira porção e transferir o sinal para a segunda porção.

[0125] Embora as modalidades aqui descritas tenham sido descritas com referência a figuras específicas, será entendido que várias alterações podem ser feitas e que elementos das mesmas podem ser substituídos por equivalentes sem que se afaste do escopo da presente revelação. Adicionalmente, muitas modificações serão observadas para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da presente revelação sem que se afaste do escopo da mesma. Portanto, pretende-se que a revelação não fique limitada às modalidades específicas reveladas, mas que a presente revelação inclua todas as modalidades que se enquadrem no escopo das reivindicações em anexo ou da seguinte descrição de possíveis modalidades.

[0126] 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.

[0127] 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.

[0128] 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 quando 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" ou "substancialmente" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado determinado pelo contexto (por exemplo, ele inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica). Por exemplo, a expressão "substancialmente constante" inclui desvios menores em relação a uma direção ou um valor fixo, conforme será prontamente entendido pelo versado na técnica.

[0129] 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.

[0130] Os ensinamentos da presente revelação podem ser usados em uma variedade de operações de poços. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um furo de poço e/ou equipamentos no poço, como uma tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem estar sob a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não se limitam a, fluidos de fraturamento, fluidos de estimulação, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desemulsificantes, sinalizadores, melhoradores de fluxo, etc. As operações de poços ilustrativas incluem, mas não se limitam a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de sinalizador, limpeza, acidificação, injeção de vapor, injeção de água, cimentação, etc.

[0131] Consequentemente, as reivindicações a seguir não devem ser vistas como limitadas pela descrição anteriormente mencionada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de fundo de poço caracterizado por compreender: uma primeira tubulação (20, 50) que inclui um primeiro anteparo; uma segunda tubulação (20, 50) que inclui um segundo anteparo; e um elemento de transmissão que inclui: uma primeira porção (40) disposta no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo (41) tendo um primeiro comprimento de arco; e uma segunda porção (42) disposta no segundo anteparo, sendo que a segunda porção inclui um elemento de contato (43) tendo um segundo comprimento de arco que é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco, sendo que a segunda porção inclui, ainda, um suporte isolante externo (45) que define um sulco (182) e sendo que o elemento de contato está disposto no suporte isolante externo; sendo que, quando a primeira tubulação é unida à segunda tubulação, o elemento de contato entra em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção define ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo.

2. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o primeiro comprimento de arco ser maior que 180º.

3. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma região compreender um vão (51).

4. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o vão radial compreender ar.

5. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma região compreender um primeiro material.

6. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o primeiro material compreender pelo menos um segundo material tendo uma permissividade relativa menor que a do suporte isolante externo.

7. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o segundo material ser ar.

8. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o primeiro material compreender uma pluralidade de vãos (51).

9. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento de contato (43) ser um elemento flexível de contato.

10. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o elemento flexível de contato ser operacionalmente conectado a um membro de propensão (108).

11. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o elemento flexível de contato compreender uma luva de compensação de comprimento (106).

12. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o elemento flexível de contato compreender um membro de propensão (106).

13. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma região compreender um vão, e sendo que a primeira porção inclui um material isolante (180) circundando a porção do membro eletricamente condutivo.

14. Conjunto de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por incluir adicionalmente bordas vedantes (47, 49) que vedam a umidade no vão (51) de modo que a umidade não crie um curto-circuito entre o membro eletricamente condutivo (41) e a primeira e a segunda tubulações.

15. Método para transmitir energia e dados simultaneamente com um sinal de alta frequência com o uso de um conjunto de fundo de poço, caracterizado por compreender:

fornecer uma primeira tubulação (40, 42) que inclui um primeiro anteparo;

fornecer uma segunda tubulação (40, 42) que inclui um segundo anteparo;

dispor uma primeira porção (40) de um elemento de transmissão no primeiro anteparo, sendo que a primeira porção inclui um membro eletricamente condutivo (41) tendo um primeiro comprimento de arco;

dispor uma segunda porção (42) do elemento de transmissão no segundo anteparo, sendo que a segunda porção inclui um elemento de contato (43) tendo um segundo comprimento de arco, sendo que o segundo comprimento de arco é substancialmente menor que o primeiro comprimento de arco, e sendo que a segunda porção inclui adicionalmente um suporte isolante externo (45) que define um sulco (182) e sendo que o elemento de contato está disposto no suporte isolante externo (45);

unir a primeira tubulação à segunda tubulação de modo que o elemento de contato entre em contato com o membro eletricamente condutivo e a segunda porção defina ao menos uma região entre o membro eletricamente condutivo e a segunda porção em áreas do sulco onde o elemento de contato não entra em contato com o membro eletricamente condutivo; e fornecer o sinal para a primeira porção e transferir o sinal para a segunda porção.