BRPI0616504A2 - método para desenvolver um sistema de ferramenta de furo de poço, sistema para desenvolver um sistema de ferramenta de furo de poço e método para projetar um sistema de furo de poço - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA DESENVOLVER UM SISTEMA DE FERRAMENTA DE FURO DE POçO, SISTEMA PARA DESENVOLVER UM SISTEMA DE FERRAMENTA DE FURO DE POçO E MéTODO PARA PROJETAR UM SISTEMA DE FURO DE POçO. O método da presente invenção para desenvolvimento de sistema de ferramenta de furo de poço compreende: receber especificações de um siseema de ferramenta de furo de poço que compreende múltiplas colunas, cada coluna tendo um ou mais componentes, e verificar a interferência entre as múltiplas colunas em uma posição inicial. O sistema da invenção inclui uma memória para armazenar software, e um processador acoplado à memória para executar este software. O software faz o processador prover uma interface gráfica para permitir ao usuário especificar um sistema de ferramenia de furo de poço de múltiplas colunas, e testar as colunas quanto à sobreposição atribuível a movimentos relativos das colunas.

Description

"MÉTODO PARA DESENVOLVER UM SISTEMA DE FERRAMENTA DE FURODE POÇO, SISTEMA PARA DESENVOLVER UM SISTEMA DEFERRAMENTA DE FURO DE POÇO E MÉTODO PARA PROJETAR UMSISTEMA DE FURO DE POÇO".

Campo da Invenção

Companhias petrolíferas empregam equipamentossofisticados para desenvolver poços. Tais equipamentosfreqüentemente tomam a forma de um ou mais sistemas deferramenta de furos de poço, presos a colunas tubulares.

Durante uma operação de completação do poço, por exemplo,o furo de poço pode ter uma coluna de revestimento,uma coluna de completação, e uma coluna de serviço.

A coluna de revestimento tipicamente é conectada no lugarpara proteger o furo de poço e permitir que os fluidos seinfiltrem ao longo da parte externa do revestimento.

A coluna de completação é colocada dentro da coluna derevestimento para prover um caminho para os fluidosa partir da formação e pode incluir vedações (packers)para selar a seção anular em torno da coluna decompletação, válvulas para regular o fluxo de fluido, esensores para monitorar as condições no furo de poço.

A coluna de serviço é temporariamente instalada dentro dacoluna de completação para posicionar ferramentas emateriais, como ferramentas de completação (vedações,válvulas), ferramentas para perfurar o revestimento, e/ouferramentas para acidizar e/ou fraturar a formação.

Os sistemas de- ferramentas para completação e operaçãode furos de poço têm se tornado gradativãmente maiscomplexos, à medida que as companhias requerem níveis deeficiência mais elevados de perfuração e operação.

Por exemplo, as companhias desejam maximizar o número deoperações realizadas em cada viagem de coluna em um furode poço. Tal maximização requer múltiplas ferramentasintegradas compondo um sistema complexo. Ademais, taisníveis de eficiência cada vez mais elevadosfreqüentemente implicam em disponibilizar períodos detempo cada vez mais curtos de projeto e montagem desistemas de ferramentas. Também, é desejável prover umsistema e método para desenvolver sistemas de ferramentasde furo de poço que reduzam tal complexidade e restrinjamos problemas que prejudicam a qualidade do serviço.

Descrição Resumida dos Desenhos

Embora a presente invenção possa sofrer váriasmodificações e assumir uma série de formas alternativas,as configurações específicas exemplares encontradas nosdesenhos são descritas em detalhes. Contudo, deve serentendido que estes desenhos em conexão com sua descriçãonão limitam a invenção a uma certa forma. Ao contrário,os desenhos em conexão com sua descrição incluem todasmodificações, equivalentes, e alternativas que caiamdentro do espírito e escopo da presente invenção, que édefinida pelas reivindicações anexas, em qual contexto:

a figura 1 mostra um ambiente de poço;

a figura 2 mostra o diagrama de blocos de um sistema decomputador ilustrativo;

a figura 3 mostra uma arquitetura de software paradesenvolvimento de um sistema de ferramenta de furo depoço ;

a figura 4 mostra uma tela ilustrativa de dados de textode ferramenta de furo de poço;

a figura 5 mostra uma tela ilustrativa de conjuntos ecomponentes de ferramenta de furo de poço;

a figura 6 mostra uma tela ilustrativa do desenvolvimentode um sistema de ferramenta de furo de poço;

a figura 7 mostra uma outra vista da tela ilustrativada figura 6;

a figura 8 mostra ainda uma outra vista da telailustrativa da figura 6;

a figura 9 mostra o fluxograma de um método dedesenvolvimento de um sistema de ferramenta de furo depoço ilustrativo;

a figura 10 mostra uma tela ilustrativa de reporte deeventos durante a operação simulada de um sistema deferramenta de furo de poço;a figura 11 mostra uma tela ilustrativa de identificaçãoe dimensionamento de um sistema de ferramenta de furo depoço ;

a figura 12 mostra o fluxograma de um método de simulaçãode um sistema de ferramenta de furo de poço ilustrativo;

a figura 13 mostra o fluxograma de um método dedimensionamento de um sistema de ferramenta de furo depoço ilustrativo.

Descrição Detalhada

A figura 1 mostra um ambiente de poço representativo,no qual uma plataforma de furação 2 é equipada com umguindaste 4 que suporta um moitão 6. Depois de o furo depoço ter sido furado, um revestimento é inserido parapreservá-lo, sendo que o revestimento usualmente é fixadocom cimento. Uma coluna de completação 24 é baixada norevestimento 22 para prover um percurso de fluxo parao fluído de formação, que pode ser provido com vedações(packers) para selar a seção anular entre o revestimentoe a coluna de completação. Outras ferramentas decompletação podem ser incluídas na coluna de completação,tal como válvulas de segurança sub-superficiais, portaslaterais deslizantes, telas, conexões, etc.A figura 1 adicionalmente mostra uma coluna de serviço 2 6suspensa no moitão 6, usada para baixar a coluna deserviço através da cabeça de poço 12. A coluna de serviço2 6 pode prover um número de ferramentas, tal comoferramentas cambiáveis, ferramentas multi-positionamento,indicadores de descida de peso e outras ferramentas deserviço. Fluídos acidificantes e/ou propantes podem serbombeados através de um tubo de suprimento 18 que descepela coluna de serviço 26.

A montagem de sistemas de ferramenta de serviço ecompletação, compreendendo múltiplas ferramentas emdiversas configurações, cria um conjunto combinatório depossíveis interferências. Companhias de serviço tiveramproblemas com ferramentas de serviço nas ferramentas decompletação. Os sistemas e métodos descritos nesta paradesenvolver sistemas de ferramenta de furo de poçopermitem uma interação entre diferentes sistemas deferramenta que devem ser analisados antes de sua efetivamontagem e instalação. Assim, problemas dispendiosos eembaraçosos serão evitados.

Os sistemas e métodos descritos para desenvolvimentode sistemas de ferramenta de furo de poço podem serconfigurados como um sistema de computador que operade acordo com um software armazenado em uma memória.Em algumas configurações, o software assume a forma depáginas de desenvolvimento de sistemas de ferramenta defuro de poço que são acessadas através de um navegadorinternet. As páginas podem incluir applets "Flash" ou"ViewPoint", que interagem via Java e arquivos XML. Em outras configurações, o software assume a forma deinterface gráfica dedicada para desenvolver sistemas deferramenta de furo de poço a partir de um banco de dadoscontendo informações de ferramenta disponíveis.A figura 2 mostra um diagrama de blocos de um computadorilustrativo 102. 0 computador 102 é conectado à tela 104e a um dispositivo de entrada, (por exemplo, teclado 106e/ou uma mesa digitalizadora 108). Um software executadono computador 102 permite que o computador interaja com ousuário através de dispositivos de entrada e tela. Um meio contendo informações, tal como dispositivo dearmazenamento interno, disco portátil, etc. e conexões derede permitem execução do software.

Os dispositivos de entrada 106 e 108 são conectados àinterface periférica 110 que recebe sinais de entrada eos converte em uma forma adequada para comunicaçãoatravés de um barramento interno 112. 0 barramento 112conecta uma interface periférica 110, uma interface derede ou modem 114, e um dispositivo de armazenamentointerno 116 a uma ponte de barramento 118, qual ponte 118prove comunicação de banda larga entre o barramento 112,processador 12 0, memória de sistema 122, e interface detela 124. A interface de tela 124 transforma a informaçãoa partir do processador 120 em um formato elétricoadequado para uso na tela 104.

O processador 120 recolhe informações a partir de outroselementos de sistema, incluindo dados de entrada a partirda interface periférica 110, instruções de programa,outros dados da memória 122, dispositivo de armazenamentode informações 116, ou a partir de um local remoto viainterface de rede 114. O processador 120 executa asinstruções de programa e processa os dados de formacoerente. As instruções de programa podem configuraro processador 12 0 de modo que este envie dados a outroselementos de sistema, incluindo informações ao usuárioatravés da interface de tela 124 e tela 104.

O processador 120 e computador 102 operam com um ou maisprogramas em um dispositivo de armazenamento deinformações 116. O processador 120 copia porções deprograma na memória 122 para prover acesso rápido e podealternar entre programas, ou execução de programasadicionais, em resposta à ação de usuário sobre odispositivo de entrada. O método descrito pode assumir aforma de programas executáveis em um computador 102.

O computador 102 pode executar os processos dedesenvolvimento de sistemas de ferramenta de furo de poçodescritos com respeito às figuras que se seguem.

Uma arquitetura de sistema de exemplo é dada na figura 3.

Um banco de dados de produto 2 02 compreende informaçõesde texto com respeito às ferramentas disponíveis. Estasferramentas podem ser combinadas para formar sistemas deferramentas de completação na coluna de completação 24 esistemas de ferramentas de serviço na coluna de serviço26. As informações de texto podem incluiridentificadores, classes de produto, descrição deproduto, disponibilidade de produto, e detalhes deengenharia, tal como peso, dimensão, materiais, classesde temperatura, requisitos de serviço, e número deprojeto e revisão de projeto. Um banco de dados deprojeto 2 04 compreende modelos CAD tendo pelo menosalgumas das ferramentas de furo de poço disponíveis dobanco de dados de produto 2 02. Modelos CAD 3D especificamcom precisão a forma e dimensões de cada componente deferramenta, junto com o conjunto de componentes que formaas ferramentas de furo de poço.

Os bancos de dados 2 02 e 2 04 podem ser inadequados comofonte de informação para um sistema e método dedesenvolvimento de sistema de ferramenta de furo de poço.0 banco de dados de produto 2 02 pode ter informações emexcesso em estruturas de dados pré-definidas que variamentre classes de produto. 0 banco de dados CAD 3D 2 04pode ser incompleto na medida que podem não existirmodelos para cada produto disponível. Ademais, os modelosexistentes podem ser grandes e difíceis de converter emimagens representáveis. A figura 3 mostra um processo deexportação 206 que captura dados selecionados a partir deum banco de dados de produto 2 02 e os armazenam em formade arquivo XML em um banco de dados XML 2 08. Os dadosselecionados compreendem um identificador, classe deproduto, breve descrição, um jogo básico de dimensões(diâmetro interno, diâmetro externo, e comprimento) einformação de componentes tal como material e dimensõesbásicas dos componentes. Os dados nos arquivos XML sãodelimitados por identificadores que identificam os dados.A figura 3 adicionalmente mostra um processo detransformação 210 que converte modelos CAD 3D do banco dedados 204 era imagens em mosaico armazenadas em um bancode dados em mosaico 212. A representação em mosaico é umtipo de representação 3D, na qual as superfícies deobjetos 3D são representadas por poliedros (tal comotriângulos). Imagens em mosaico permitem uma renderizaçãorápida. Em algumas configurações, o processo detransformação 210 gera imagens em mosaico com seções emcorte para permitir a visualização de porções internas deobjetos modelados.

0 banco de dados de produto 2 02 e o banco de dados CAD 3D204 são atualizados à medida que produtos existentes sãorevisados e novos produtos desenvolvidos. Os processos2 06 e 210 podem ser executados periodicamente(diariamente, por exemplo) para manter o banco de dadosXML 2 08 e o banco de dados de imagens em mosaico 212permanentemente atualizados, ou os processos 206 e 210podem ser executados somente quando necessário, sempreque faltarem informações correntes para os bancos dedados 208 e 211 com respeito a uma certa ferramenta.Um servidor internet 214 prove uma interface de softwarepara os bancos de dados XML 2 08 e banco de dadosem mosaico 212. A interface de software responde acomunicação TCP/IP recebida a partir de uma rede 216 porum navegador internet 218 executado no computador 102.As comunicações podem ter a forma de página HTML em applets JAVA, tal como "Flash" e "ViewPoint" . Como serávisto adiante, estas páginas de internet permitemo desenvolvimento de sistemas de ferramenta, quaissistemas então podem ser testados, dimensionados, salvos(em banco de dados XML 208), e impressos.

As novas ferramentas de furo de poço podem serespecificas na interface e as especificações então podemser providas com retro-informação 220 para o banco dedados CAD 3D com base no desenvolvimento de engenharia denovos modelos CAD 3D. A retro-informação 22 0 podeadicionalmente compreender uma representação XML desistemas de furo de poço que permitam aos engenheirosautomaticamente construir em modelos CAD completos desistemas de sonda em mosaico criados por usuários finaisde ferramentas de software, que serão descritas maisadiante. Estes modelos podem ser usados para verificartolerâncias, compatibilidade de material, etc.Quando novas ferramentas devem ser especificadas, aindanão existem informações CAD para estas ferramentas nobanco de dados CAD 3D 204. Portanto, o modelo de sistemade furo de poço CAD deve ter vazios, onde estas novasferramentas devem ser colocadas, então os engenheirospodem usar estes vazios para completar o modelo desistema de furo de poço CAD completo no processo,garantindo um modelo CAD completo para a nova ferramenta.

As representações XML provendo uma retro-informação 22 0podem ademais servir para automatizar os processos defabricação, permitindo uma verificação automática deinventário, solicitação automática de suprimentos defabricação, quando necessário, e inibição automática deprocessos de fabricação para os componentes requeridos.

A figura 4 mostra uma tela de navegador 300 ilustrativatendo um campo URL 302. Quando um URL é especificado poruma entrada de texto manual ou seleção de link,o navegador recupera e mostra a página de internet. Nestecaso, o URL especificado provê uma tela de informação debusca de material avançado (AMS) com uma porção de dados304 e uma porção gráfica 306. A tela de informaçãoapresenta informações com respeito à ferramenta de furode poço selecionada. A porção de dados 3 04 compreendemúltiplos botões 308, cada um deles provendo umaparticular informação de texto disponível, ou seja,uma primeira tela apresenta somente informação de criaçãoe revisão, uma segunda tela apresenta somente informaçõesda ferramenta (i.e., a informação de classe é suprimida),e uma terceira tela apresenta todas informaçõesdisponíveis. Na tela são providos números de classe econjunto para identificar a ferramenta selecionada.

Os números de classe e conjunto são seguidos de umadescrição condensada da ferramenta e de sua classe e que,por sua vez, são seguidas de uma lista rolável 310 detodos parâmetros disponíveis e seus valores. A porçãográfica 306 da tela mostra uma vista em mosaico em corteda ferramenta selecionada e um painel de controle 312,que permite rotação, ampliação e/ou redução, ecolorização do objeto em mosaico.

Para gerar a vista mostrada, o servidor internet 214 tomainformações do banco de dados XML 2 08 e banco de dadosem mosaico 212. Se o banco de dados em mosaico 212 nãoincluir uma imagem em mosaico da ferramenta selecionada,o servidor internet 214 busca uma imagem substitutapesquisando outra imagem no banco de dados que tenha omesmo número de classe. Se for encontrada uma imagemsubstituta, o servidor internet 214 toma a informaçãodimensional da ferramenta representada pela imagemsubstituta e dimensiona a imagem substituta para ajustá-la à informação dimensional da ferramenta selecionada.A imagem substituta redimensionada então é representadana área gráfica 306. Se não for encontrada uma imagemsubstituta, um desenho bi-dimensional pode ser recuperadode um banco de dados e mostrado na área gráfica 306.A figura 5 mostra uma tela de navegação internet para umatela de lista de material (BOM) . A tela BOM (nBill ofMaterials" (Lista de Materiais)) compreende uma áreagráfica 402 e uma área de texto 404. Além de mostrara imagem em mosaico da ferramenta selecionada, a áreagráfica 4 02 prove um painel de controle 312 e uma vistade contexto 406. A vista de contexto mostra a posiçãorelativa da imagem em mosaico e uma janela devisualização que representa a área gráfica 410. A área detexto 404 compreende uma caixa de seleção de visualização4 08, uma caixa de seleção de configuração 410, e umalista de partes 412. A caixa de seleção de visualização408 dá um número de opções de linha gráfica 402,incluindo uma opção de vista geral, uma opção de perfil,uma opção de partes móveis, e uma opção de desenho.Na opção de vista geral, a área gráfica 402 mostra umavista geral da ferramenta selecionada, na opção deperfil, a área gráfica 402 mostra uma vista em detalhes em aproximação de área de corte da ferramentaselecionada, na opção de partes móveis, a imagemem mosaico é composta de componentes selecionáveisindividuais que podem ser posicionados por arraste,permitindo ao usuário "desmontar" e "remontar"a ferramenta selecionada para entender melhor como oscomponentes se ajustam e interagem, e finalmente na opçãode desenho, a área gráfica 402 mostra um desenho bi-dimensional com partes identificadas.

A caixa de seleção de configuração 410 permite ao usuárioselecionar uma das possíveis configurações da ferramentaselecionada. A lista de configurações possíveis dependeda ferramenta particular, mas se contempla que todas asferramentas tenham pelo menos uma configuração de"montagem", na qual a ferramenta está totalmente montada.Ferramentas que tenham partes extensíveis terão uma oumais opções de configuração selecionável que fazem a áreagráfica 4 02 mostrar a ferramenta selecionada com aquelaspartes estendidas.

A lista de peças 412 prove uma lista de peças paraa ferramenta selecionada. Quando uma peça da ferramentaselecionada for selecionada na área gráfica 402, a listade peças destaca a correspondente peça na lista de peças.Ao contrário, quando uma peça na lista de peças 412 forselecionada, a área gráfica 402 destaca as peçascorrespondentes da imagem em mosaico. Em algumasconfigurações, a lista de peças tem as seguintes colunas :número de peça, quantidade, descrição, diâmetro externo,diâmetro interno, comprimento, material, e indicação sea peça está mostrada na imagem em mosaico. Algumas peças(por exemplo, parafusos) podem ser omitidas da imagem 3D,e mostradas somente em desenhos bi-dimensionais.

A figura 6 mostra uma tela de navegação internet de umatela de desenvolvimento de sistema de ferramenta de poço.A tela de desenvolvimento compreende- uma área gráfica 502e uma área de trabalho 504. A área gráfica 502 mostra umavista em corte de uma ferramenta furo de poçocorrentemente selecionada no contexto do sistema deferramenta global. Embora na figura 6 seja mostrada umaúnica coluna de ferramenta, o sistema de ferramentapode ter múltiplas colunas, por exemplo, uma coluna decompletação e uma coluna de serviço.

A área de trabalho 504 compreende um menu 506, uma áreade informação de ferramenta 508, uma área de informaçãode coluna 510, e uma área de teste de integração desistema 530 (figura 7). O menu 506 oferece um sub-menu"arquivo" para gravar e recuperar sistemas de ferramentade furo de poço em um sistema local ou em um servidorinternet 214 (figura 3). O sub-menu "dimensionamento"abre uma interface de dimensionamento, tal como aqueleque será descrito mais adiante com respeito à figura 11.O sub-menu "ajuda" dá acesso a informações de uso easpectos do software.

Abaixo do menu 506, uma caixa de verificação 512 habilitaou desabilita uma verificação de compatibilidade deconexão, enquanto o sistema de ferramenta de furo de poçoestiver sendo montado. Uma caixa de seleção 514 habilitaa seleção de várias operações que podem ser realizadasnas colunas no conjunto de ferramentas de furo de poço,ou seja retirar a coluna interna do furo de poço ouinserir a coluna mais interna no furo de poço. Um botãode edição 516 opera uma janela onde parâmetros daoperação selecionada são especificados e a operaçãoiniciada, incluindo profundidade de início, direção demovimento, e distância de percurso da coluna.

A área de informação de ferramenta 508 tem uma porçãoesquerda e uma porção direita. Na porção esquerda apareceo número de peça da ferramenta correntemente selecionada,uma imagem grosseira da mesma e um jogo de botões.

Em algumas configurações, botão "anterior" e botão"seguinte" são incluídos para selecionar ferramentasadjacentes na coluna corrente. Os botões ademais incluemum botão AMS para abrir uma tela de informação, comona figura 4, e um botão BOM para abrir uma tela BOM, comona figura 5.

A porção direita da área de informação de ferramenta 508inclui visualização de dados (figura 6) e visualização deconexão (figura 8). Na visualização de dados, a porçãodireita mostra uma caixa de seleção de configuração 518,informações dimensionais básicas, uma caixa de entrada deprofundidade 520, e um botão de conversão 522. Comona tela BOM, a caixa de seleção de configuração 518habilita a seleção de qualquer configuração disponívelpara a ferramenta corrente. As informações dimensionaisincluem, diâmetro interno, diâmetro externo, ecomprimento. Em algumas configurações, o usuário podefornecer dimensões medidas de uma dada ferramenta que,se disponíveis, serão usadas para teste de integração,ao invés das dimensões de projeto. A caixa de entrada deprofundidade 52 0 permite ao usuário especificar aprofundidade da ferramenta corrente. Em certos casos,o ajuste da profundidade reposiciona a coluna inteira.

O botão de conversão 522 converte a ferramentaselecionada corrente em uma ferramenta de referência i.e.uma ferramenta hipotética com dimensões ajustáveis.0 botão de conversão 522 também abre uma nova janela parapermitir ao usuário fornecer informações básicasdimensionais. Na área gráfica 502, a ferramentaoriginalmente selecionada é redimensionada para seajustar às novas dimensões. As ferramentas de referênciapodem ser usadas quando uma ferramenta particular fornecessária, mas que ainda não foi projetada. Nestascircunstâncias, o usuário redimensiona uma ferramentaexistente para servir como referência para a novaferramenta. Em algumas configurações, as novasinformações de ferramenta são levadas à engenhariacomo base de um novo projeto.

Na tela de conexão (figura 8) , a porção direita da áreade informação de ferramenta- 508 dá informações comrespeito a conexões da ferramenta corrente e/ourelevantes de ferramentas adjacentes. As informações deconexão incluem tipo da conexão (macho ou fêmea) , tipo derosca (7 3/8-8 UN), extensão do arranjo (i.e., a extensãode sobreposição das conexões conectadas). Se a conexãonão se ajustar à ferramenta adjacente, um símbolo de não-ajuste 552 será mostrado, em virtude de o tipo de roscada ferramenta seguinte (7 3/8-8 UNS) não se ajustarliteralmente à rosca da ferramenta corrente (7 3/8-8 UN).Não obstante, estas roscas são compatíveis, e o usuáriopode indicar isto, através da caixa de verificação deaceitação 554. Quando as conexões se ajustam, aparece umsímbolo de ajuste 556.

A área de informação de coluna 510 provê uma lista deferramentas que compõem cada coluna. Na base das listasse encontra um botão de adição de uma nova ferramentaà coluna. Uma vez adicionado, o elemento da lista podeser reordenado para se adequar ao conjunto de ferramentade furo de poço. A lista inclui um jogo de colunas paraprover informações com respeito a cada ferramenta.As colunas incluem dentre muitas coisas: indicador 3D,valor de profundidade, número de peça, e descrição.Quando são selecionados itens, a ferramentacorrespondente é destacada na área gráfica 502, e a áreade informação de ferramenta 508 é atualizada pararefletir as informações de ferramenta. Ao contrário,quando são selecionados itens na área gráfica,o correspondente item de lista é destacado e a área deinformação de ferramenta é atualizada para refletirinformações com respeito à ferramenta corrente.

Em algumas configurações, a cor do indicador 3D indicase a imagem de ferramenta em mosaico correspondente naárea gráfica deriva de modelos CAD da ferramentacorrentemente selecionada derivada de modelos CAD de umadiferente ferramenta daquela família, ou apenas umaimagem redimensionada de uma ferramenta de referência.A figura 7 mostra uma área de teste de integração desistema (SIT) 530. A área SIT tem uma porção de resolução532 e uma porção de interferência 534. A porção deinterferência 534 mostra o número de evento e detalhe deinterferência detectada 53 6 com respeito ao evento deinterferência corrente e uma caixa de supressão deverificação 538 que permite ao usuário ignorar o eventode interferência (por exemplo, a interferência pode entãorepresentar meramente a compressão de um anel selador).Em algumas configurações, provê-se uma caixa de texto decomentários de usuário com respeito à decisão de suprimireventuais eventos de interferência. Quando o usuárioiniciar a operação 514, em primeiro lugar, verifica-se sehá alguma colisão entre ferramentas diferentes na posiçãocorrente.

0 processo de detecção de colisão pode simplesmentecompreender uma comparação de medidas de diâmetrosinterno e externo de todas ferramentas tendo extensõessobrepostas em diferentes colunas para garantir que asferramentas internas se ajustem às ferramentas externas(tolerâncias axiais e radiais devem ser incorporadas parapermitir uma certa folga de erro). Métodos gráficos maissofisticados de modelo sólido podem ser alternativamenteempregados para detectar colisões.

Se nenhuma colisão tiver sido detectada, a coluna internase desloca, enquanto o software monitora as ferramentasquanto a possíveis colisões. Os detalhes 536 são providospara qualquer colisão detectada e ao usuário é dada umaoportunidade de resolver cada colisão. Em algumasconfigurações, os detalhes incluem os números de peça dasferramentas que colidiram, e o quanto estão sobrepostas.A porção de resolução 532 mostra eventos de resolução,i.e. ações tomadas pelo usuário para resolver eventos deinterferência. Um exemplo seria mudar a configuração deuma ferramenta selecionada para eliminar a colisão.

Em algumas configurações, os eventos de resolução nãoincluem a supressão de interferência. As ações tomadaspelo usuário para uma dada posição 540 da coluna internasão agrupadas como um único evento de resolução. Provê-seum botão de reporte 542 para mostrar um reporte detalhadocom respeito aos eventos de resolução, do qual um exemplo

será descrito adiante com respeito à figura 10.A figura 9 mostra o fluxograma de um método dedesenvolvimento de sistema de ferramenta de furo de poçoque emprega a interface gráfica de usuário (figuras 6-8).

O método inicia no bloco 602, quando uma interfacegráfica de usuário (figura 6) é dada em resposta a umpedido de usuário, um "arquivo é identificado e aberto, eno bloco 604, o software recupera a identidade e arranjodas ferramentas no sistema de ferramenta de furo de poço.

Para um novo sistema de ferramentas, a lista deferramentas será mantida vazia. No bloco 606, imagensem mosaico de ferramentas são recuperadas a partir de umbanco de dados, e uma estrutura de dados é construídapara descrever como o sistema global de ferramenta defuro de poço deve ser representado. A estrutura de dadose as imagens em mosaico são enviadas para uma ferramentade renderização (ViewPoint), para formar uma imagem dosistema de ferramenta. No bloco 608, uma grade de dadosé preenchida para uma interface gráfica de usuário,de modo que, no bloco 610, a interface gráfica de usuáriodá informações relevantes com respeito ao sistema deferramenta. A interface gráfica de usuário é dinâmica,de modo que, por exemplo, a interface dê informações deferramentas, à medida que diferentes ferramentas vãosendo selecionadas, informações de coluna, à medida queo sistema de ferramenta de furo de poço vai sendomontado, e informações de teste de integração, à medidaque várias operações vão sendo simuladas.

Em resposta a comandos de usuário, faz-se uma verificaçãono bloco 612, para determinar se o usuário deseja salvaro sistema de ferramenta corrente. Se o usuário assimdesejar, no bloco 614, o software armazena as informaçõescom respeito ao sistema de ferramenta em um arquivo.

Em caso contrário, no bloco 616, o software responde àsmudanças de visualização, adição e remoção deferramentas, comandos de reposicionamento, resolução deproblema, capturando os comandos no bloco 616 e repetindoas etapas anteriores com as mudanças incorporadas.

A figura 10 mostra uma tela de navegação ilustrativapara um reporte detalhado com respeito a eventos deresolução. 0 reporte detalhado compreende o registro deações gravado pelo usuário para resolver eventos deinterferência. Na figura 10, a área gráfica 502 mostrauma coluna de serviço 704 a ser retirada da coluna decompletação 702 . A área de trabalho 504 mostra umregistro 706 e um botão de fechamento 708. O usuário podemostrar ou esconder os detalhes disponíveis de cadaetapa, e uma vez feita a leitura do reporte, o reporte éfechado com o botão de fechamento 708. Os detalhesdisponíveis de cada etapa incluem um valor deprofundidade, que indica a posição da coluna internano sistema de ferramenta de furo de poço, eadicionalmente inclui mudanças no estado de configuraçãode cada ferramentas no sistema de ferramenta de poço.

A figura 11 mostra uma tela de navegação ilustrativa paradimensionar e marcar uma porção de um sistema deferramenta. Uma área gráfica mostra uma coluna decompletação 802, uma coluna de ferramenta de serviço 804,várias identificações 806, 808, e dimensões 810. Uma áreade texto mostra um menu 8 02, um botão "mesclar" 814,uma caixa de seleção de atividade 816 e áreas de trabalho818, 820, 822. As áreas de trabalho são usadas paraadicionar identificações e dimensões aos aspectos emdestaque e arranjos esperados do sistema de ferramenta.

o menu 812 inclui um sub-menu "ir", sub-menu "arquivo",sub-menu "ajuda", e controles de visualização. 0 sub-menu"ir" permite ao usuário ajustar uma janela devisualização para uma dada posição no sistema deferramenta de furo de poço. O sub-menu "imprimir" permiteao usuário imprimir em papel imagens de sistemas deferramenta de furo de poço dimensionados e identificados.o sub-menu "arquivo" permite ao usuário salvar erecuperar sistemas de ferramenta dimensionados eidentificados. 0 sub-menu "ajuda" provê acesso ainformações para usar a interface de dimensionamento eidentificação. 0 controle de visualização permite aousuário ajustar a porção de visualização do sistema deferramenta enquanto o controle de movimento provê ummovimento relativo entre a coluna de completação ea coluna de serviço. 0 botão "mesclar" 814 ativa o estadodas colunas. Se mesclada, a coluna de ferramenta deserviço é retirada da coluna de completação (coaxial), ese separadas, as colunas são mostradas lado a lado, comomostrado na figura 11.

A caixa de seleção de atividade 816 habilita o usuário5 a selecionar uma operação (ver caixa 514, figura 6)que define a posição relativa inicial das colunas na áreagráfica. A área de trabalho 818 corresponde à coluna decompletação 802 e especifica dimensões e identificaçõesassociadas à coluna de completação. Provêem-se um novo10 botão de dimensão 824 e um novo botão de identificação82 6 para respectivamente adicionar novas dimensões eidentificações à coluna de completação. Apertar o botãode dimensão 824 cria limites bi-dimensionais, nos quaiso usuário pode posicionar e reposicionar na coluna de15 completação. Uma medição de distância é feitaautomaticamente e especificada no desenho. Similarmente,apertando o botão identificação 826 é criada uma linhaguia de identificação que o usuário pode posicionar ereposicionar na coluna de completação, e um campo de2 0 texto é provido para o usuário fornecer o desejadoconteúdo da identificação. Tabelas na área de trabalho818 identificam dimensões e identificações existentes,que podem ser individualmente deletados, se desejado.A área de trabalho 82 0 opera similarmente para a coluna

2 5 de serviço, e a área de trabalho 822 trabalha

similarmente para dimensões intercolunas.

A figura 12 mostra o fluxograma de um método ilustrativode operações de simulação em um sistema de ferramenta.No bloco 902, o software mostra uma interface gráfica de

3 0 usuário (figuras 6 e 7), a partir da qual o usuário pode

iniciar uma operação simulada (descrição da caixaselecionada 514 acima). No bloco 904, o software recebeuma entrada de usuário e, no bloco 908, o softwareverifica se a entrada é uma mudança na configuração de35 ferramenta. Se for, no bloco 908, o software ajustaa configuração de ferramenta e volta para o bloco 904.Se a entrada de usuário for a seleção de uma operaçãosimulada (por exemplo, retirar a coluna interna do poço),no bloco 910 o software inicia mostrando as colunas dosistema de ferramenta em uma posição inicial e forma umalista dos eventos de interferência entre ferramentas.

No bloco 912, o software verifica se a lista está vazia,se não estiver, mostra colisões, uma a uma no bloco 914,para solicitar a resolução do evento de interferência.Cada ação é avaliada no bloco 916 para determinar sea lista de eventos de interferência foi resolvida,se não foi, o bloco 914 é repetido.

Uma vez livre de interferência a posição inicial,no bloco 918 o software simula o movimento da colunainterna na direção desejada, e monitora as colisões entreferramentas. No bloco 92 0, o software determina se foidetectada uma colisão, ou se a coluna se deslocou para aposição pretendida sem colisões. Se o movimento foi feitosem colisões, é mostrado um reporte de sucesso eo software volta para o bloco 904. Em caso contrário,no bloco 922, o software mostra as colisões uma a umapara solicitar a resolução do evento de interferência.As ações são avaliadas no bloco 924, para determinar seas colisões foram resolvidas e, se não foram, o bloco 922é repetido.

Uma vez resolvidas as colisões detectadas, no bloco 926o software determina se será necessário um movimentoadicional para completar a operação. Se necessário,o software volta para o bloco 918,' e, em caso contrário,o software mostra uma mensagem de completação e voltapara o bloco 904.

A figura 13 mostra o fluxograma de um método dedimensionamento. No bloco 952, o software mostra umainterface gráfica de usuário (figura 11) . No bloco 954,o software mostra as colunas do sistema de ferramentaem uma posição inicial com identificações e dimensõesanteriormente providas. No bloco 956, o software recebeuma entrada de usuário e a avalia, nos blocos 958, 962,968, 972. No bloco 958, o software determina se a entradaé uma instrução para ajustar a posição relativa dascolunas, se for, o software ajusta as posições dascolunas. No bloco 962, o software determina se a entradaé uma instrução para o software adicionar umaidentificação, se for, o software, no bloco 964, adicionauma identificação à parte apropriada da estrutura dedados, descrevendo como o sistema de ferramenta serámostrado. No bloco 968, o software determina se a entradaé uma instrução para adicionar uma dimensão, se for,o software, no bloco 970, calcula a distância entrelimites e adiciona a dimensão à estrutura de dados detela. No bloco 972, o software determina se a entrada éuma instrução para deletar uma identificação ou dimensãode tela, se for, o software deleta a dimensão ouidentificação da estrutura de dados de tela. Depois dequalquer uma destas entradas, o software volta parao bloco 954.

Para outras entradas, por exemplo, um comando "salvar",o software no bloco 976 opcionalmente gera uma cópiaem papel do sistema de ferramenta de furo de poçoidentificado e dimensionado com uma lista de verificaçãopara verificar dimensões. Uma cópia em papel pode sergerada para cada uma das múltiplas posições e estados desistema de ferramenta. No bloco 978, o software salva umaestrutura de dados especificando os componentes, posiçõesde sistema de ferramenta e quaisquer identificações edimensões adicionadas.

A descrição acima provê uma verificação decompatibilidade geométrica durante operação de inserção eremoção da coluna de serviço. A verificação de operaçãopode ser estendida de modo a incluir a verificação dedinâmica mecânica e fluido-dinâmica dos componentes nofuro de poço. No contexto de fluido-dinâmica, informaçõesde diâmetro externo e diâmetro interno das colunastubulares podem ser combinadas com informações de válvulae abertura com respeito a ferramentas particulares paraidentificar potenciais fluxos de fluído. Informações comrespeito às características de fluído, tal como densidadee viscosidade, podem ser usadas para analisar efeitoshidráulicos nos componentes de furo de poço.No contexto dinâmico mecânico, as geometrias de furo depoço podem ser modeladas para verificar se múltiplascolunas satisfazem requisitos de tensões e raios decurva. Algumas ferramentas de furo de poço são ativadasou deslocadas por manipuladores mecânicos ou hidráulicos.Tais verificações dinâmicas mecânicas e fluido-dinâmicassão preferivelmente providas para um usuário através dasinterfaces de visualização descritas acima.As ferramentas descritas nesta permitem novos processosde fluxo. Um usuário final tendo acesso a estasferramentas é capaz de realizar busca em catálogo paraidentificar ferramentas de sistema de poço desejadas.Para qualquer ferramenta de poço que o cliente deseje,mas não consiga encontrar, ele pode prover especificaçõesreferentes a uma ferramenta hipotética. 0 cliente entãoserá capaz de montar furos de poço existentes eferramentas hipotéticas em um sistema de furo de poçocompleto incluindo coluna de completação e coluna deserviço. Tendo montado o sistema de furo de poçocompleto, o cliente pode então usar as ferramentas desoftware descritas para verificar as desejadasinterconexões e interoperabilidade dos vários componentesdo sistema. Um registro das mudanças de configuraçãodurante operações simuladas do sistema pode ser salvocomo base para um protocolo de operação formal do sistemade furo de poço. Dimensões para o sistema em diferentesposições podem ser medidas e salvas como base parao futuro. 0 cliente pode colocar um pedido de cotação nosistema de furo de poço. Ademais, a ferramenta desoftware descrita permite ao cliente submeteras especificações de uma ferramenta hipotética a um grupode engenharia, como base para uma nova ferramenta.

Cada uma das supracitadas operações pode alternativamenteser realizada por um consultor que trabalhe com clientepara determinar uma solução para uma certa necessidade,ou para um profissional de marketing demonstrar umatecnologia e sua aplicação. O consultor ou profissionalde marketing pode adicionalmente processar o pedido decotação por um software que determina disponibilidade deferramenta de furo de poço e preço global com ou semtaxas de urgência, taxas de entrega, e descontos.

Engenheiros podem receber representação XML de sistemasde furo de poço e especificação de componentes a partirde usuários das ferramentas descritas, e ademais osengenheiros podem usar eles mesmos as ferramentas desoftware, como etapa preliminar para autorizarespecificação de sistema de ferramenta de furo de poçoem softwares CAD/CAM. Os engenheiros ainda podem importararquivos existentes CAD/CAM para componentes específicosconfigurados como especificados em XML. Os engenheirospodem então preencher os vazios com ferramentashipotéticas, acelerando grandemente seu trabalho.

Uma vez fechado o negócio, os fabricantes podem receberrepresentações XML dos sistemas de furo de poço a partirdas quais materiais e componentes necessários poderão serautomaticamente determinados, quais materiais oucomponentes que não estiverem disponíveis poderão serautomaticamente solicitados ou terem sua fabricaçãoautomaticamente iniciada.

0 pessoal de entrega e montagem pode ser provido deinformações de configuração e dimensionamento a partirdas ferramentas de software descritas. Estas informaçõespodem ser usadas para montagem e verificação de sistemasde furo de poço. Uma vez entregue e instalado o sistema,o pessoal de suporte pode usar as ferramentas descritaspara testar configurações e operações alternativasdo sistema de furo de poço. Ademais, as ferramentas desoftware descritas podem ser usadas por consultores detreinamento, profissionais de marketing, engenheiros,fabricantes, pessoal de suporte na tecnologia disponívele em sua operação.Cada processo de fluxograma de negócios supracitado podeser formalizado como um método de negócio em um sistemade computador em rede e/ou incorporado em um pacote desoftware de aplicação. Os métodos descritos podem serincorporados a um meio portador de informações que quandoinstalado em um computador provê o mesmo com um softwarecompreendendo um sistema de desenvolvimento de ferramentade furo de poço. Espera-se que as configurações descritassejam úteis para realizar projeto de completação everificação de integração de sistemas virtual antes desua efetiva instalação física. A capacidade virtual deteste de integração de sistemas e projetos melhoraa eficiência no processo de tomada de decisão decompletação e projetos de ferramenta assim comoidentificar e eliminar problemas potenciais que poderiamresultar em perdas econômicas. 0 uso de imagensem mosaico, ao invés de modelos CAD, reduz drasticamenteos tempos de renderização (de horas a segundos), ea arquitetura sugerida permite que as imagenscorrespondam às últimas modificações e a controles denível de revisão, e simultaneamente permitem acessoremoto. Ferramentas de referência podem ser usadas pararepresentar equipamentos e acessórios de competidores.0 componente visual dos métodos descritos habilita umaproposta rápida e intuitiva para sistemas de ferramentade furo de poço.

Numerosas variações e modificações se tornarão aparentesàqueles habilitados na técnica, uma vez apreciados osensinamentos constantes desta especificação. Ademais,pretende-se nesta que as reivindicações anexas englobemtodas tais variações e modificações.

Claims (24)

1.- Método para desenvolver um sistema de ferramenta defuro de poço, caracterizado pelo fato de compreender:receber especificações de um sistema de ferramentade furo de poço, que compreende múltiplas colunas, cadacoluna tendo um ou mais componentes; everificar quanto à interferência entre as múltiplascolunas em uma posição inicial.

2.- Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:testar quanto a colisões induzidas por operaçãoentre as múltiplas colunas.

3.- Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de a operação ser a inserção ouremoção de uma coluna interna.

4.- Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de as especificações incluíremdimensões básicas de cada componente, as citadasdimensões básicas compreendendo diâmetro interno mínimo,diâmetro externo máximo, e comprimento.

5.- Método, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a citada: verificação eo citado teste compreenderem: ;determinar uma posição de coluna relativa;- usar os comprimentos de componente para determinarcomponentes radialmente adjacentes; ecomparar os diâmetros externos máximos doscomponentes de uma coluna interna com os diâmetrosinternos mínimos dos componentes radialmente adjacentesde uma coluna externa.

6.- Método, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:solicitar uma entrada de usuário para resolverqualquer interferência ou colisão detectada.

7.- Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:determinar se a entrada de usuário indica umamudança de configuração em um componente e, se indicar,mudar a configuração do componente em resposta à entradade usuário; edeterminar se a mudança de configuração resolvea interferência ou colisão detectada e, se resolver,avançar para uma subseqüente interferência ou colisão.

8.- Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:gravar os eventos de resolução em função da posiçãoda coluna; egerar um reporte de eventos de resolução em funçãode posição da coluna.

9.- Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:- recuperar imagens dos citados componentes;construir uma imagem do sistema de ferramenta defuro de poço, montando imagens de componente; emostrar na tela a imagem do sistema de ferramenta defuro de poço.

10.- Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de a citada recuperação incluir:recuperar imagens dos citados componentes, se asimagens forem disponíveis; epara cada componente que não tiver uma imagem disponível:- recuperar uma imagem de um outro componente em umaclasse de produto que contenha o componente que não tem aimagem disponível; eredimensionar a imagem para ajustá-la âs dimensõesbásicas do componente que não tem a imagem disponível.

11.- Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:receber os identificadores e as dimensões associadasao sistema de ferramenta de furo de poço; ecolocar na tela a imagem de sistema de ferramenta defuro de poço com os citados identificadores e dimensões.

12.- Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:verificar compatibilidade de conexão entreos componentes axialmente adjacentes de cada coluna; eindicar na tela se os componentes axialmenteadjacentes têm conexões compatíveis.

13.- Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:colocar na tela uma imagem separada de um componenteno sistema de ferramenta de furo de poço; ecolocar na tela uma lista dos materiais que compõemo componente.

14.- Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de a imagem compreender asimagens dos materiais individuais que compõem ocomponente, sendo que as imagens dos materiaisindividuais podem ser reposicionadas individualmente pelousuário para desmontar o componente.

15.- Sistema para desenvolver um sistema de ferramenta defuro de poço, caracterizado pelo fato de compreender:uma memória para armazenar software; e- um processador acoplado à memória para executaro software, onde tal software faz o processador:- prover uma interface gráfica de usuário que permita aousuário especificar um sistema de ferramenta de furo depoço de múltiplas colunas, cada coluna tendo uma ou maisferramentas; etestar a sobreposição diametral entre as citadasferramentas, que é atribuída a um movimento relativo dascolunas.

16.- Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de o movimento relativorepresentar a remoção de uma coluna interna a partir dofuro de poço.

17.- Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de o processador determinar asdimensões básicas associadas à citada ferramenta,sendo que as citadas dimensões básicas incluem diâmetrointerno, diâmetro externo, e comprimento.

18.- Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de o software adicionalmentefazer o processador notificar o usuário de qualquersobreposição diametral detectada, e solicitar uma ação deusuário que evite tal sobreposição diametral.

19.- Sistema, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de a ação de usuário ser proveruma mudança de estado de ferramenta que altere asdimensões básicas da ferramenta.

20.- Sistema, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de o software adicionalmentefazer o processador compilar um reporte das ações deusuário.

21.- Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de o software adicionalmentefazer o processador verificar a compatibilidade deconexão das citadas ferramentas.

22.- Método para projetar um sistema de furo de poço,caracterizado pelo fato de compreender:- selecionar múltiplas ferramentas de furo de poço,cada ferramenta tendo uma imagem em mosaico associada;especificar a posição relativa de cada uma dasmúltiplas ferramentas de furo de poço, daí visualmentemontar um sistema de furo de poço a partir das imagensem mosaico; eexportar um arquivo de texto descrevendo o sistemade furo de poço; eautomaticamente combinar arquivos CAD ("ComputerAided Design" (Projeto Assistido por Computador)) em umambiente de engenharia CADi de acordo com um arquivo detexto, cada arquivo CAD correspondendo a pelo menos umadas citadas múltiplas ferramentas.

23.- Método, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender:- recuperar a informação de conexão de cada uma dasmúltiplas ferramentas de furo de poço; everificar a compatibilidade de conexão dasferramentas adjacentes de furo de poço.

24.- Método, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado p(elo fato de adicionalmente compreender:selecionar pontos em uma imagem em mosaico de umsistema de furo de poço para colocar automaticamente natela a informação de dimensão calculada.