BRPI0709045A2

BRPI0709045A2 - sistema e método de conexão por via úmida de fibra em um furo de sondagem

Info

Publication number: BRPI0709045A2
Application number: BRPI0709045-5A
Authority: BR
Inventors: Martin P Coronado
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2011-06-21
Also published as: BRPI0709045B1; GB2449603B; AU2007227062B2; GB2460971B; EA200801915A1; US20090016682A1; WO2007109494A2; US20080095500A1; CA2768036A1; US20070218775A1; CA2645602C; US7509000B2; GB2449603A; CA2768036C; NO340665B1; GB2460971A; NO20084040L; AU2007227062A1; WO2007109494A3; CN101427169B

Abstract

SISTEMA E MéTODO DE CONEXãO POR VIA úMIDA DE FIBRA óTICA EM UM FURO DE SONDAGEM. A presente invenção refere-se a um sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furo de sondagem que inclui uma primeira e segunda porções encaixáveis de um corpo de ferramenta, e uma primeira e segunda porções encaixáveis de um conector. Além disso, é incluído um primeiro ímã associado com uma das primeira e segunda porções encaixáveis e um segundo ímã associado com a outra das primeira e segunda porções encaixáveis, os primeiro e segundo ímãs sendo orientados para serem mutuamente atraidos; uma primeira abertura em uma das primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta; uma segunda abertura na outra das primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta; e pelo menos uma das primeira e segunda aberturas nas primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta configurada e dimensionada para frouxamente receber uma das primeira e segunda porções encaixáveis do conector na mesma, e um método para a conexão por via úmida de uma fibra ótica em um ambiente de um furo de sondagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EMÉTODO DE CONEXÃO POR VIA ÚMIDA DE FIBRA ÓTICA EM UM FURO DE SONDAGEM".

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Este pedido reivindica prioridade ao pedido provisório60/783.884, depositado em 20 de março de 2006, os conteúdos totais doqual são aqui incorporados para referência.

Antecedentes

Nas técnicas de exploração e recuperação de hidrocarboneto, écada vez mais comum se ver dispositivos de tipo monitoramento e/ou contro-le no ambiente de um furo de sondagem que exigem conexões portadorasde sinal aos controladores remotos, incluindo controladores de superfície.

Devido ao fato de os sistemas em um furo de sondagem serem geralmenteconstruídos em peças, há necessidade da conexão de condutos portadoresde sinal, enquanto no ambiente de um furo de sondagem, que muitas vezesé um ambiente sujo e molhado. Ambientes sujos e molhados nos quais osconectores devem tanto ser encaixados como funcionar são desafiadorescom relação aos próprios conectores. Para se preparar conexões adequa-das, é necessário um exame meticuloso. Além disso, visto que as conexõessão freqüentemente formadas a milhas de distância do operador do poço, asforças de alinhamento e mecânicas têm que ser levadas em consideração.

Por causa destas questões, os tipos de conexões que podem ser formadosno ambiente de um furo de sondagem são relativamente limitados e apre-sentam um custo alto de produção.

Sumário

A presente invenção refere-se a um sistema de conexão por viaúmida de fibra ótica em um furo de sondagem. O sistema inclui uma primeirae segunda porções encaixáveis de um corpo de ferramenta, e uma primeirae segunda porções encaixáveis de um corpo de conector. Além disso, tam-bém são incluídos um primeiro ímã associado com uma das primeira e se-gunda porções encaixáveis e um segundo ímã associado com a outra dasprimeira e segunda porções encaixáveis, os primeiro e segundo ímãs sendoorientados para serem mutuamente atraídos; uma primeira abertura em umadas primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta; umasegunda abertura na outra das primeira e segunda porções encaixáveis docorpo da ferramenta; e pelo menos uma das primeira e segunda aberturasnas primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta sendoconfigurada e dimensionada para receber frouxamente uma das primeira esegunda porções encaixáveis do corpo de conector nas mesmas.

Além disso, é descrito aqui um método para a conexão por viaúmida de uma fibra ótica em um ambiente de um furo de sondagem. O mé-todo inclui a sustentação de uma das primeira e segunda porções de umcorpo de conector com um suporte flexível dentro de uma abertura de umaprimeira porção de um corpo de ferramenta, a abertura frouxamente rece-bendo a porção de corpo de conector; a movimentação da outra das primeirae segunda porções do conector, a outra porção sendo localizada dentro de uma segunda porção do corpo de ferramenta, em contato de encaixe comuma das primeira e segunda porções; e a deformação do suporte flexívelpara desacoplar uma carga mecânica no conector do encaixe das primeira esegunda porções do corpo de ferramenta.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma ilustração em perspectiva de porções macho efêmea de um corpo de conector em uma relação mutuamente explodida.

A figura 2 ilustra de modo parcialmente transparente os compo-nentes da figura 1 em uma condição encaixada.

A figura 3 ilustra uma concretização alternativa de um corpo deconector no qual são ilustrados um fluido limpo e um membro de contenção.

A figura 4 é uma ilustração esquemática de uma porção do cor-po de ferramenta apresentando a porção macho do corpo de conector dis-posta na mesma e sustentada por um suporte flexível.

A figura 5 é uma ilustração esquemática de uma porção do cor-po de ferramenta apresentando a porção fêmea do corpo de conector dis-posta na mesma e sustentada por um suporte flexível.

A figura 6 é uma ilustração esquemática das ilustrações das figu-ras 4 e 5 em uma configuração conectada.Descrição Detalhada dos Desenhos

Com referência à figura 1, um corpo de conector 10 é ilustradoapresentando uma porção macho 12 e uma porção fêmea 14. As porçõessão ilustradas como corpos cilíndricos, mas será entendido que qualquerforma geométrica é aceitável. A porção macho 12 inclui uma projeção 16que é recebível em comunicação relativamente estanque com um rebaixo 18na porção fêmea 14. Uma dimensão de profundidade do rebaixo 18 deve serselecionada para meramente assegurar uma interface ótica confiável. A pro-jeção macho 16 inclui uma face de fibra ótica 20 que se destina a ficar apoi-ada nas proximidades, ou, em uma concretização, em um contato físico,com relação a uma face de fibra ótica fêmea 22, quando a primeira porção12 e a segunda porção 14 forem encaixadas; por esse motivo, o comprimen-to da projeção macho deve ser apropriado à dimensão de profundidade dorebaixo 18. Cada dos comprimentos notados são medidos a partir de umressalto 27 e de um ressalto 29 da porção macho 12 e da porção fêmea 14,respectivamente.

Para ajudar no alinhamento da porção macho 12 e da porçãofêmea 14 durante o encaixe do corpo de conector 10, a projeção 16 incluiuma borda chanfrada 24 que pode se comunicar com uma superfície tronco-cônica 26 na porção fêmea 14 para pressionar pelo menos a porção macho12 ou a porção fêmea 14 para uma posição alinhada melhor uma com rela-ção à outra porção, a porção macho 12 ou a porção fêmea 14. Também ébem possível que tanto a porção macho 12 como a porção fêmea 14 ve-nham a se mover mutuamente com a interseção da borda chanfrada 24 e dasuperfície troncocônica 26. A locução "pode se comunicar" foi usada aquiporque também é aleatoriamente possível que as porções macho e fêmeavenham a se alinhar sem contato entre a borda chanfrada 24 e a superfície26. Com alinhamento inicial da porção macho 12 e da porção fêmea 14 de-vido à interação entre a borda chanfrada 24 e a superfície troncocônica 26,bem como da projeção macho 16 e do rebaixo fêmea 18, é utilizada umainteração magnética para ajudar no processo de encaixe. Um ímã 28 na por-ção macho 12 e um ímã 30 na porção fêmea 14 são dispostos de modo aserem atraídos mutuamente. Os ímãs 28 e 30 irão ajudar no alinhamento eadicionalmente funcionam para atrair a porção macho 12 e a porção fêmea14 do corpo de conector 10 para o engate totalmente encaixado. Os ímãs 28e 30 podem ter qualquer forma anular, conforme ilustrado, ou pode se apre-sentar em outras formas geométricas. Além disso, os ímãs 28 e 30 podemser substituídos por uma pluralidade de ímãs no lugar de cada um ou deambos. Uma vez que os ímãs 28 e 30 tenham se aproximado um do outrodurante o encaixe do corpo de conector 10, a força atrativa tende a prenderas porções 12 e 14 do corpo de conector 10 entre si.

Ainda com referência à figura 1, um segmento de fibra ótica 32 éilustrado se estendendo da porção macho 12 e um segmento de fibra ótica34 é ilustrado se estendendo da porção fêmea 14. Nos segmentos de fibraótica 32 e 34 são dispostos o suporte flexível 36 e o suporte flexível 38, res-pectivamente. Os suportes flexíveis têm por finalidade sustentar, respecti-vamente, a porção macho 12 e a porção fêmea 14 do corpo de conector 10em uma localização desejada dentro de um corpo de ferramenta discutidoabaixo com referência às figuras 4-6. É notado que as figuras 4-6 do dese-nho representam a configuração descrita aqui dentro de ferramentas de ou-tro modo comercialmente disponíveis pela Baker Oil Tools, sob o número deproduto H488-75 e H444-75, se referindo a um obturador e a uma âncora dereconexão, respectivamente. Os componentes destas ferramentas não sãopertinentes à invenção; por isso, não são descritos em detalhes. O suporteflexível 38, por exemplo, apresentará uma rigidez suficiente para prender aporção fêmea 14 do corpo de conector em uma posição relativamente esta-cionária, uma vez que nenhuma carga adicional significativa é aplicada so-bre a porção fêmea 14 do corpo de conector 10. A rigidez do suporte 38 éselecionada para ser insuficiente para manter uma posição da porção fêmea14, quando qualquer carga significativa for aplicada sobre a mesma. Em talcaso, o suporte flexível 38 será deformado em uma ou mais das inúmerasmaneiras estimadas de modo que a fibra ótica 34 no mesmo não seja danifi-cada. Tais maneiras estimadas incluem a flexão em um padrão helicoidal,em um padrão curvado suave, e em outros padrões que facilitam grandesflexões de raio suaves na fibra ótica do que flexões acentuadas da mesma, oque tende a degradar o desempenho da fibra. Adicionalmente com relação àrigidez, pretende-se que a rigidez do suporte flexível 36 ou 38 também sejatal de modo a prender as porções do conector no lugar, quando não houvernenhuma força externa atuando aí, e de que ainda as porções de conectorpossam ser movidas ao redor durante o alinhamento da porção 12 e da por-ção 14 para efetivamente submeter suas posições às forças externas. Ossuportes flexíveis 36 e 38 garantem, portanto, a finalidade tripla de sustentara porção de conector no lugar, de flexionar para permitir o alinhamento damesma e de desacoplar a carga mecânica no conector. Deve ser entendidoque cada ou ambos os suportes flexíveis ilustrados podem ter estas proprie-dades. Uma maior flexibilidade será alcançada com os suportes flexíveisapresentando estas propriedades, quando da sustentação tanto da porçãomacho 12 como da porção fêmea 14, conforme ilustrado nas figuras 4-6.

Com ambas as porções flexivelmente sustentadas, é possível um maior graude movimento do corpo de conector. O conceito de desacoplamento do su-porte flexível é importante porque as porções de corpo do conector 12 e 14têm que ser encaixadas antes do encaixe das porções de corpo da ferra-menta para que as porções de corpo não se encaixem por completo. Devidoa tal disposição, os corpos de conector rigidamente montados seriam sub-metidos a qualquer carga que seja inerente no encaixe das porções de corpoda ferramenta depois que o corpo do conector estiver totalmente encaixado.Isto exigiria que o corpo de conector fosse significativamente mais robustopara sustentar essas cargas, implicando assim em um custo significativa-mente maior de produção e em uma menor expectativa de vida desse co-nector, na medida em que condições do furo de poço, tais como trepidaçõese vibrações, estariam fortemente ligadas ao conector, senão para a configu-ração descrita aqui. Pelo fato de o(s) suporte(s) flexível(veis) 36 e 38 permi-tir(em) o movimento das porções de corpo de conector 12 e 14, embora assustentem, as porções de corpo do conector são montáveis nas aberturasfrouxamente receptoras 40 e 42, respectivamente nas porções de corpo deferramenta 44 e 46, respectivamente (vide figuras 4-6). Isto permite que aporção de corpo de conector 14 ou 12 apresente um maior grau de liberdadedo que de outro modo teria dentro da porção de corpo da ferramenta 44, sea abertura de recebimento 40 fosse estritamente tolerante ao corpo de co-nector. Múltiplos graus de liberdade são providos pelo suporte flexível 38e/ou 36. Na figura 6, pode ser visualmente apreciado que há uma curvaturanos suportes flexíveis 36 e 38 para fins ilustrativos. É importante apreciarque o suporte flexível 36, o suporte flexível 38, ou ambos 36 e 38 podem serutilizados em qualquer aplicação específica. Uma vez que pelo menos umaporção do corpo de conector 10 é sustentada por um suporte flexível, e nãode outro modo montada rígida no corpo da ferramenta, são obtidos os bene-fícios da disposição explicada.

Em uma concretização alternativa do corpo de conector 110, ecom referência à figura 3, um fluido de limpeza 50 é contido dentro do rebai-xo 18 por meio de um membro de contenção 52. O membro de contenção éabrível com a aproximação da projeção macho 16 ou certamente por meiodo contato da face 20 da projeção macho 16 com o membro 52, no caso deo membro 52 ser uma membrana rompível. Esta concretização permite queo corpo de conector 10 fique livre de quaisquer contaminantes que de outromodo poderiam ser aninhados entre a face 20 e a face 22, impedindo assima transmissão ótica da seção de fibra 32 para a seção de fibra 34, ou vice-versa. Com a abertura do membro 52, o fluido limpo 50, que pode ser, porexemplo, um fluido hidráulico ou gel correspondente de índice ou outro fluidoopticamente compatível, é forçado para se mover entre o espaço intersticialrelativamente anular definido entre a projeção macho 16 e o rebaixo 18. Apressão para a expulsão de tal fluido é gerada pelo avanço da projeção 16no rebaixo 18. O fluido de limpeza desloca os contaminantes que poderiamde outro modo impedir a transmissão ótica. Em outros aspectos, esta con-cretização é similar à concretização anterior.

Claims

1. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem que compreende:uma primeira e segunda porções encaixáveis de um corpo deferramenta;uma primeira e segunda porções encaixáveis de um corpo deconector incluindo:um primeiro ímã associado com uma das primeira e segundaporções encaixáveis e um segundo ímã associado com a outra das primeirae segunda porções encaixáveis, os primeiro e segundo ímãs sendo orienta-dos para serem atraídos mutuamente;uma primeira abertura em uma das primeira e segunda porçõesencaixáveis do corpo da ferramenta;uma segunda abertura na outra das primeira e segunda porçõesencaixáveis do corpo da ferramenta; epelo menos uma das primeira e segunda aberturas na primeira esegunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta sendo configurada edimensionada para frouxamente receber uma das primeira e segunda por-ções encaixáveis do corpo de conector na mesma.

2. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente compreen-dendo um suporte flexível em comunicação operável com a porção encaixá-vel do corpo de conector recebida na abertura frouxamente configurada edimensionada, o suporte flexível apresentando uma rigidez suficiente parasustentar a porção do corpo de conector suspensa frouxamente na aberturae uma rigidez insuficiente para resistir à carga mecânica associada com oencaixe das primeira e segunda porções encaixáveis do corpo da ferramenta.

3. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 1, em que uma das primeira esegunda porções encaixáveis do corpo de conector é configurada como umaporção macho, enquanto que a outra das primeira e segunda porções encai-xáveis do corpo de conector é configurada como uma porção fêmea.

4. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 3, em que a porção fêmea in-clui um volume de fluido limpo mantido na mesma por um membro de con-tenção que pode ser aberto.

5. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 4, em que o membro de con-tenção que pode ser aberto por ruptura da porção macho do corpo de conec-tor.

6. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 4, em que o fluido limpo é flui-do hidráulico ou gel correspondente de índice.

7. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 2, em que o suporte flexível édisposto anularmente em torno de um conduto de fibra ótica disposto paratransmissão ótica através do corpo de conector, quando encaixado.

8. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 2, em que o suporte flexível édeformado depois do encaixe do corpo de conector e antes do encaixe totaldo corpo da ferramenta para desacoplar a carga mecânica do corpo da fer-ramenta a partir do corpo de conector.

9. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 3, em que a porção macho docorpo de conector promove o alinhamento das primeira e segunda porçõesdo corpo de conector enquanto que o primeiro e o segundo ímãs ajudam noalinhamento e atraem as primeira e segunda porções do corpo de conectormutuamente para o engate correspondente.

10. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 3, em que os primeiro e se-gundo ímãs ajudam na retenção das primeira e segunda porções do corpode conector depois do engate correspondente.

11. Sistema de conexão por via úmida de fibra ótica em um furode sondagem, de acordo com a reivindicação 2, em que ambas as primeira esegunda porções do corpo de conector são sustentadas por suportes flexí-veis individuais e dispostas em aberturas frouxamente configuradas e di-mensionadas no corpo da ferramenta.

12. Método para a conexão por via úmida de uma fibra ótica emum ambiente de um furo de sondagem que compreende as etapas de:suportar uma das primeira e segunda porções de um corpo deconector com um suporte flexível dentro de uma abertura de uma primeiraporção de um corpo de ferramenta, a abertura frouxamente recebendo aporção de corpo de conector;mover a outra das primeira e segunda porções do conector, aoutra porção sendo localizada dentro de uma segunda porção do corpo deconector, para o contato com uma das primeira e segunda porções; edeformar o suporte flexível para desacoplar uma carga mecânicano conector do encaixe das primeira e segunda porções do corpo da ferra-menta.

13. Método para conexão por via úmida de uma fibra ótica emum ambiente de um furo de sondagem, de acordo com a reivindicação 12,em que a etapa de mover inclui o alinhamento das primeira e segunda por-ções do corpo de conector.

14. Método para conexão por via úmida de uma fibra ótica emum ambiente de um furo de sondagem, de acordo com a reivindicação 12,em que o encaixe inclui a abertura de um volume de fluido limpo, limpandoassim uma área de conexão do corpo de conector.

15. Método para conexão por via úmida de uma fibra ótica emum ambiente de um furo de sondagem, de acordo com a reivindicação 14,em que a abertura é a ruptura de um membro de contenção.