BRPI0721355A2 - Aparelho e método testador de furo do poço usando linhas de fluxo duplas - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO E MÉTODO TESTADOR DE FURO DO POÇO USANDO LINHAS DE FLU- XO DUPLAS".

Campo da Invenção

5 A presente invenção refere-se a teste de formação e amostra-

gem de fluido de formação. Mais particularmente, a invenção refere-se à de- terminação, dentro do furo do poço, de várias propriedades físicas da forma- ção ou do reservatório e dos fluidos aqui contidos usando um instrumento de furo do poço, ou "ferramenta" compreendendo linhas de fluxo de fluido confi- 10 guradas de modo funcional, as quais de estendem contiguamente através de várias seções da ferramenta.

Antecedentes da invenção

Uma variedade de sistemas são usados na exploração geofísica do furo do poço e nas operações de produção para determinar os parâme- 15 tros químicos e físicos dos materiais nos furos de sondas. Tais locais inclu- em os materiais, como fluidos ou formações, próximas ao furo do poço, as- sim como materiais, tais como fluidos, dentro do furo do poço. Os vários sis- temas incluem, sem limitação, testadores de formação e sistemas de análise de fluido de furo do poço conduzidos dentro do furo do poço. Em todos es- 20 ses sistemas, é preferível fazer todas as medições em tempo real e dentro da instrumentação no furo do poço. Porém, os métodos que coletam dados e fluidos para posterior retirada e processamento não são excluídos.

Os sistemas de testador de formação são usados na indústria de gás e óleo, principalmente para medir a pressão e os parâmetros do reserva- 25 tório de uma formação penetrada por um furo do poço, e para coletar e ana- lisar fluidos dos locais de furo do poço para determinar os constituintes prin- cipais dentro do fluido. Os sistemas de teste de formação também são usa- dos para determinar uma variedade de propriedades de formação de reser- vatório próximo ao furo do poço. Essas formações, ou propriedades de re- 30 servatório, combinados com análises no local, ou de furos superiores e as propriedades físicas e químicas do fluido de formação, podem ser usados para prever e avaliar os prospectos de produção de reservatórios penetrados pelo furo do poço. Por definição, o fluido de formação refere-se a todo o flui- do, incluindo qualquer mistura de fluidos.

Com relação à amostragem de fluido de formação, é muito im- portante que o fluido coletado para análise represente o fluido de formação virgem, com pouca contaminação dos fluidos usados na operação de perfu- ração de furo do poço. Varias técnicas foram usadas para minimizar a con- taminação da amostra, incluindo a monitoração do fluido bombeado através de um instrumento de furo do poço, ou "ferramenta" de furo do poço do sis- tema de testador de formação até que uma propriedade de fluido, ou mais de uma, tal como resistividade, cesse de mudar como uma função de tempo. Outras técnicas usam orifícios de entradas múltiplas de fluido, combinadas com elementos de isolamento de furo do poço, tais como obturadores ou sondas de placa com revestimento para minimizar a contaminação de fluido. O fluido que flui através da ferramenta é analisado até que tenha sido de- terminada a minimização da contaminação do fluido do furo do poço e, nes- se momento, o fluido pode ser retido dentro da ferramenta e pode voltar, tipi- camente, para a superfície da terra para análises químicas e físicas mais detalhadas. Com relação à análise, in situ, de fluido de formação, é muito importante que o fluido coletado para análise represente o fluido de forma- -20 ção virgem, com pouca contaminação dos fluidos usados na operação de perfuração de furo do poço.

As análises de fluido incluem, tipicamente, sem limitação, a de- terminação do óleo, da água e dos constituintes de gás do fluido. Tecnica- mente, é desejável a obtenção de análises ou amostras de fluido múltiplo 25 como uma função da profundidade dentro do furo do poço. Operacionalmen- te, é desejável obter essas análises múltiplas ou amostras durante o trajeto único da ferramenta dentro do furo do poço do poço.

As ferramentas do testador de ferramenta podem ser transporta- das ao longo do furo do poço por uma série de meios, incluindo, também sem limitação, um cabo de perfilagem individual, ou multicondutor, uma "s- lick" line, uma coluna de perfuração, uma coluna de complementação per- manente, ou uma coluna com tubo espiralado. As ferramentas do testador de formação podem ser projetadas para uso com cabo de perfilagem ou co- mo parte de uma coluna de perfuração. Os dados e as informações de res- posta da ferramenta, assim como os dados operacionais da ferramenta po- dem ser transferidos para e da superfície da terra usando cabo de perfila- 5 gem, sistemas de telemetria, coluna de perfuração e tubo em forma de bobi- na. De modo alternativo, os dados e informações de resposta de ferramenta podem ser armazenados na memória dentro da ferramenta para subsequen- te retirada na superfície da terra.

As ferramentas do testador de formação da técnica anterior compreendem, tipicamente, uma linha de fluxo de fluido separada, coope- rando com uma bomba separada para puxar fluido na formação do testador de formação para análise, amostragem e, opcionalmente, para subsequen- temente descarregar o fluido no furo do poço. Como exemplo, um coxim de amostragem é pressionado contra a parede do furo do poço. Um orifício de sonda, ou "tubo respiratório" é estendido do centro da placa e através de qualquer depósito de sólidos para contatar o material de formação. O fluido é levado para a ferramenta do testador de formação via uma linha de fluxo separada que coopera com o tubo respiratório. Para isolar esse fluxo de flui- do para a sonda, do fluxo de fluido, a partir do furo do poço, ou a partir da zona contaminada, o fluido pode ser puxado para um anel de proteção que circunda o tubo respiratório. O fluido de proteção é transportado dentro da ferramenta do testador via uma linha de fluido separada e uma bomba sepa- rada. Uma descrição mais detalhada da metodologia da sonda e do anel de proteção é apresentada na patente US N0 6.301.959 B1, aqui mencionada como referência. Essa referência também apresenta uma linha de fluxo se- parada através da qual flui o fluido do tubo respiratório, e uma linha de fluxo separada através da qual o fluido de proteção flui. É feita a amostragem do fluido para subsequente retirada na superfície da terra, ou, alternativamente, descarregada no furo do poço via linhas de fluxo separadas e sistemas de bomba.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Esta descrição é direcionada a uma ferramenta de testador de formação compreendendo duas ou mais linhas de fluxo configuradas funcio- nalmente, as quais, usando-se uma ou mais bombas e válvulas de coopera- ção, podem direcionar fluido para e de várias seções da ferramenta, dispos- tas axialmente, para análise, amostragem e, opcionalmente, descarga no 5 furo do poço ou na formação. As linhas de fluxo configuradas funcionalmen- te, que cooperam com uma ou mais bombas e válvulas, também podem di- recionar fluido de e para vários elementos dentro de uma determinada seção de ferramenta. A manipulação dos fluxos de fluido dentro do testador de formação, assim como a análise, operações de amostragem e/ou descarga 10 podem variar com o testador de formação disposto no furo do poço usando comandos apropriados da superfície da terra. Conceitos básicos do sistema são apresentados com o sistema incorporado como o sistema de testador de formação.

O sistema de testador de formação compreende uma ferramenta 15 de testador de formação que é conduzida dentro de um furo do poço de um poço por um aparelho condutor que coopera com uma estrutura de conexão. O aparelho condutor é disposto na superfície da terra. A estrutura de cone- xão que conecta, operacionalmente, a ferramenta de testador de formação com o aparelho condutor é um meio tubular, ou um cabo. A estrutura de co- 20 nexão pode servir como um condutor de dados entre a ferramenta e o apare- lho condutor. O aparelho condutor é conectado, operacionalmente, com um equipamento de superfície que provê uma variedade de funções, incluindo dados de resposta de ferramenta de processamento, controlando a opera- ção da ferramenta, registrando as medidas feitas pela ferramenta, rastrean- 25 do a posição da ferramenta dentro do furo do poço, e similares. As medidas podem ser feitas em tempo real e em uma pluralidade de posições axiais, ou "profundidades" durante o segundo percurso da ferramenta no furo do poço. Além disso, uma pluralidade de medidas podem ser feitas em uma única profundidade durante um único percurso no furo do poço.

A ferramenta do testador de formação, na modalidade ilustrada,

compreende uma pluralidade de funções conectadas operacionalmente, tais como, sem caráter limitativo, uma seção de obturador, uma sonda, ou seção de orifício, uma seção de medição auxiliar, uma seção de análise de fluido, uma seção de transporte de amostra, uma seção de bomba, uma seção hi- dráulica, uma seção eletrônica e uma seção de telemetria. Preferivelmente, cada seção é controlada localmente e pode ser operada de forma indepen- 5 dente das outras seções. Tanto o controle local quanto a operação indepen- dente são feitas por um processador de seção disposto dentro de cada se- ção de ferramenta. O fluido flui para e de elementos dentro de uma seção de ferramenta, e dentro de linhas de fluxo configuradas duplas, são preferivel- mente controladas pelo processador de seção. As linhas de fluxo de fluido 10 duplas estendem-se, preferivelmente, de modo contíguo, através do seção de obturador, da sonda, ou da seção de orifício, uma seção de medição au- xiliar, uma seção de análise de fluido, condutor de amostra e seções de bomba da ferramenta. As funções das seções de ferramenta serão discuti- das em detalhes nas seções subsequentes da presente descrição.

O fluido é, preferivelmente, empurrado para a ferramenta através

de uma ou mais sondas, ou seções de orifício, usando uma ou mais bom- bas. Cada seção de ferramenta pode compreender um ou mais orifícios de entrada ou saída. Cada orifício de entrada ou saída pode, opcionalmente, ser configurado como uma sonda, uma proteção ou um orifício de entrada de 20 fluido de furo do poço. Conforme discutido acima, a contaminação do fluido do furo do poço é minimizada usando-se um ou mais orifícios que cooperam com os elementos de isolamento do furo do poço, tal como um dispositivo do tipo de placa, que é impelido contra a parede da formação, ou um ou mais obturadores.

Uma vez bombeado na ferramenta, o fluido passa através de

cada uma das linhas de fluxo dual, ou através de ambas, simultaneamente para cima ou para baixo, através de outras seções conectadas da ferramen- ta. Esse aspecto dá flexibilidade à configuração das varias seções de ferra- menta conectadas. Dito de um outro modo, a disposição axial das seções 30 operacionalmente conectadas pelas linhas de fluxo dual configuradas fun- cionalmente pode ser modificada, dependendo de uma função particular do furo do poço. Uma vez que duas linhas de fluxo estão disponíveis, podem ser feitas funções múltiplas, simultaneamente. Como exemplo, as amostras po- dem ser coletadas na seção de condutor de amostra para conseqüente reti- rada na superfície da terra, enquanto os constituintes de óleo, água e gás 5 estão sendo medidos com um espectômetro disposto na seção de análise de fluido.

O comprimento total da ferramenta de formação pode ser redu- zido dispondo-se uma pluralidade de sensores em cada uma das linhas de fluxo, ou em ambas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A maneira em que os aspectos e vantagens, brevemente resu- midos acima, são obtidos, pode ser entendido em detalhes com referência às modalidades ilustradas nos desenhos em anexo.

A figura 1 ilustra, conceitualmente, os elementos principais de uma modalidade de um sistema de testador de formação que opera em um furo do poço de um poço;

A figura 2 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de bomba do instrumento, ou "ferramenta" de fundo de poço.

A figura 3 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção condutora da amostra da ferramenta;

A figura 4 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de medição auxiliar da ferramenta;

A figura 5 é um diagrama funcional dos elementos principais da sonda, ou da seção de orifício da ferramenta; e A figura 6 é um diagrama funcional dos elementos principais de

uma seção de obturador de linha de fluxo da ferramenta.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Os princípios básicos são apresentados em detalhes usando um sistema exemplificativo como um testador de formação;

O sistema de testador de formação compreende uma ferramenta

de testador com linhas de fluxo duplas, funcionalmente configuráveis. A fer- ramenta do testador de formação é conduzido dentro de um furo do poço por qualquer aparelho condutor. A figura 1 ilustra, conceitualmente, os elemen- tos principais de uma modalidade de um sistema de testador de formação que opera em um furo de poço 28 que penetra na formação da terra 34. A modalidade da figura 1 é, preferivelmente, uma modalidade exemplificativa 5 de um dispositivo de análise mais geral de fluido de fundo de poço.

A formação do instrumento de furo do poço do testador, ou "fer- ramenta", é denotada como um todo pelo numeral 10. A ferramenta 10 com- preende uma pluralidade de seções conectadas operacionalmente, incluindo uma seção de obturador 11, uma seção de orifício, ou sonda 12, uma seção 10 de medição auxiliar 14, uma seção de análise de fluido 16, uma seção de condutor de amostra 18, uma seção de bomba 20, uma seção hidráulica 24, uma seção eletrônica 22 e uma seção de telemetria de fundo de poço 25. Duas linhas de fluxo de fluido 50 e 52 são ilustradas conceitualmente, em linhas pontilhadas, e se estendem de forma contígua através do obturador, 15 sonda ou ferramenta de orifício, medição auxiliar, análise de fluido, condutor de amostra e seções de bomba 11, 12, 14, 16, 18 e 20, respectivamente.

Novamente com referência à figura 1, o fluido é puxado para a ferramenta do testador 10 através de uma sonda, ou seção de ferramenta de orifício 12. A seção de sonda, ou orifício, pode compreender um ou mais ori- 20 fícios de entrada, que são mostrados em ilustrações subsequentes. O fluxo de fluido na sonda, ou a seção de orifício 12 é ilustrada, conceitualmente, com as setas 36. Durante a operação de perfuração de furo do poço, o fluido do furo do poço e o fluido dentro da formação do furo do poço podem ser contaminados com o fluido de perfuração tipicamente compreendendo sóli- 25 dos, fluidos e outros materiais. A contaminação do fluido de perfuração reti- rado da formação 34 é tipicamente minimizada usando-se uma ou mais son- das que cooperam com o elemento de isolamento do furo do poço, tal como um dispositivo do tipo de placa, compreendendo uma sonda e uma proteção, conforme apresentado no pedido de patente anteriormente mencionado, US 30 no. 6.301.959, BI. Uma ou mais sondas estende-se da placa (*)para a for- mação 34. Alternativamente, a formação pode ser isolada do furo do poço por um ou mais oburadores (vide figura 6)controlado pela seção de obtura- dor 11. Uma pluralidade de obturadores pode ser configurada axialmente como obturadores montados. A seção de obturador e sua utilização são descritos na patente US no. 5.337.621, aqui incorporada como referência.

Com as seções de ferramenta 10 configuradas na figura 1, o 5 fluido passa da sonda, ou da seção de orifício 12, através de uma linha de fluxo, ou de ambas, funcionalmente configuradas 50 e 52, sob a seção da seção de bomba 20. Como ficará claro nas seções subsequentes da presen- te descrição, a seção de bomba, ou uma pluralidade de seções de bomba que colaboram com outros elementos de ferramenta, permite que o fluido 10 seja transportado, dentro das linhas de fluxo duplas 50 e 52, para cima ou para baixo, através de várias seções de ferramenta. As linhas de fluxo du- plas 50 e 52 também permitem o teste simultâneo de duas zonas diferentes.

A medição de fluido auxiliar pode ser feita usando-se uma seção de medição auxiliar 14. A seção de medição auxiliar 14 compreende, tipica- 15 mente, um ou mais sensores (vide figura 4)que mede vários parâmetros físi- cos do fluxo que flui dentro de uma linha de fluxo, ou de ambas as linhas de fluxo 50 e 52. Os elementos e a operação da seção de medição auxiliar se- rão discutidos em uma seção subsequente da presente descrição.

A seção de análise de fluido 16, conforme ilustrado na figura 1, é tipicamente usada para realizar análises de fluido no fluido enquanto a fer- ramenta 10 é disposta dentro do furo do poço 28. Como exemplo, a análise de fluido podo compreender a determinação das propriedades físicas e quí- micas do óleo, da água e do gás que constituem o fluido.

Novamente com referência à configuração da ferramenta mos- 25 trada na figura 1, o fluido é direcionado através de linhas de fluxo duplas, 50 e/ou 52, para a seção de condutor de amostra 18. As amostras de fluido po- dem ser retidas dentro de um ou mais recipientes de amostra (vide figura 3)dentro da seção de condutor de amostra 18, para voltar para a superfície 42 da terra, para análise condicional. A superfície 42 é, tipicamente, a super- 30 fície da formação da terra, ou a superfície de qualquer água que cobre a formação da terra.

A seção hidráulica 24, mostrada na figura 1, provê energia hi- dráulica para operar várias válvulas e outros elementos dentro da ferramenta (vide figura 5).

A seção de eletrônica 22 mostrada na figura 1 compreende o controle da ferramenta para operar os elementos da ferramenta 10, o contro- Ie do motor para operar os elementos do motor na ferramenta, os suprimen- tos de energia para os vários elementos de eletrônica da ferramenta, a ele- trônica da parte de energia e uma telemetria opcional para comunicação pe- lo cabo de perfilagem até a superfície, uma memória opcional para armaze- nagem de dados do furo do poço e um processador de ferramenta para con- trole, medida e comunicação de e para o controle do motor e outras seções de ferramenta. Preferivelmente, as seções de ferramenta individuais contém, opcionalmente, eletrônica (não-mostrada) para medição e controle da seção.

Ainda com referência à figura 1, a ferramenta 10 pode ter uma seção de telemetria de fundo de poço opcional, adicional, 25, para transmitir vários dados medidos dentro da ferramenta 10 e para receber comandos da superfície 42 da terra. A seção de telemetria de furo do poço 26 também po- de receber comandos transmitidos da superfície da terra. A extremidade su- perior da ferramenta 10 termina por um conector 27. A ferramenta 10 é ope- racionalmente conectada a um aparelho transportador 30, disposto na super- fície 42 por meio de uma estrutura de conexão 26 que é uma estrutura tubu- lar, ou um cabo. Mais especificamente, a extremidade inferior, ou extremida- de do furo de poço da estrutura de conexão 26 é operacionalmente conecta- da à ferramenta 10 através do conector 24. A extremidade superior, ou ex- tremidade de "superfície" da estrutura de conexão 26 é operacionalmente conectada ao aparelho condutor 30. A estrutura de conexão 26 pode funcio- nar como um conduto de dados entre a ferramenta 10 e o equipamento dis- posto na superfície 42. Se a ferramenta 10 é um elemento de ferramenta do tipo perfilaçãog de um sistema testador de formação cabo de perfilagem, a estrutura de conexão 26 representa um cabo de perfilagem e o aparelho co- ondutor 30 é um conjunto retirada de cabo de perfilagem compreendendo um guincho . Se a ferramenta 10 é um componente de medição enquanto perfura, ou um sistema de perfilação -enquanto-perfura, a estrutura de cone- xão 26 é uma coluna de perfuração e o aparelho condutor 30 é uma plata- forma de perfuração giratória. Se a ferramenta 10 é um elemento de um sis- tema de perfilação de tubo espiralado, a estrutura de conexão 26 é um tubo em forma de bobina e o aparelho condutor 30 é um injetor de tubo espirala- do. Se a ferramenta 10 é um elemento de um sistema testador de coluna de perfuração, a estrutura de conexão 26 é, novamente, uma coluna de perfu- ração e o aparelho condutor 30 é novamente uma plataforma de perfuração giratória.

Novamente com referência à figura 1, o equipamento de superfí- cie 32 é operacionalmente conectado à ferramenta 10 através do aparelho condutor 30 e a estrutura de conexão 26. O equipamento de superfície 32 compreende um elemento de telemetria de superfície (não-mostrado), que se comunica com a seção de telemetria de fundo de poço 25. A estrutura de conexão 26 funciona como um condutor de dados entre o fundo de poço e os elementos de telemetria de superfície. A unidade de superfície 32 com- preende, preferivelmente, um processador de superfície que realiza, opcio- nalmente, o processamento de dados por meio de sensores e medidores 10. O processador de superfície também coopera com um dispositivo de medi- ção de profundidade (não-mostrado)para rastrear os dados medidos pela k 20 ferramenta 10 como uma função de profundidade dentro do furo do poço no qual é medido. O equipamento de superfície 32 compreende, preferivelmen- te, meios de registro para registrar dados de um ou mais parâmetros de inte- resse como uma função de tempo e/ou profundidade.

Observa-se que a figura 1 ilustra uma modalidade da ferramenta do testador de formação 10, e essa modalidade é usada para apresentar os conceitos básicos do sistema.

Porém, deve-se entender que várias seções podem ser dispos- tas em diferentes configurações de eixo, e múltiplas seções do mesmo tipo podem ser adicionadas ou removidas, conforme requerido para operações de furo do poço específicas.

A figura 2 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de bomba 20. conforme discutido anteriormente, a seção de bomba é usada para puxar o fluido de formação e/ou o fluido do furo do poço da fer- ramenta 10, para distribuir fluido independentemente para outras seções da ferramenta 10 através das linhas de fluxo duplas 50 e 52, e para, opcional- mente, descarregar o fluido no furo do poço 28. O fluido é puxado, ou des- carregado da ferramenta 10 para o furo do poço 28 através de um orifício 70. O orifício 70 é um orifício separado para o furo do poço e compreende, pre- ferivelmente, uma tela de filtro. As linhas de fluxo conectam o orifício 70 com a as linhas de fluxo duplas, configuradas funcionalmente, M1 e M2, que são identificadas como 50 e 52, respectivamente. O fluxo de fluido no orifício 70 é controlado pelas válvulas de duas vias 60 e 62, como será subseqüente- mente discutido. Em suma, as válvulas 60 e 62 são usadas apenas para co- nectar as linhas de fluxo duplas 50 e 52, respectivamente, ao furo do poço 28. O fluxo é movido através das linhas de fluxo 50 e 52, preferivelmente, por uma bomba de pistão com dupla ação, 66. A bomba 66 se conecta com as linhas de fluxo duplas 50 e 52 através das linhas de fluxo que cooperam, contendo válvulas de inspeção 68a, 68b, 68c e 68d, e uma válvula piloto 64, com 4 vias e 2 posições. As válvulas de registro 68a, 68b, 68c e 68d são mostradas esquematicamente como válvulas de registro carregadas à mola. Tipos de válvula alternados podem ser usados, incluindo válvulas registro operadas por piloto, de 4 vias, e similares. A válvula piloto 64, com 4 vias e 2 posições, é usada como uma válvula de fluxo inverso, para permitir que a bomba de pistão, de dupla ação, 66, ou entre da linha de fluxo 50 e descar- regue para a linha de fluxo 52, ou entre da linha de fluxo 52 e descarregue para a linha de fluxo 50. Esse é um exemplo da configurabilidade funcional das linhas de fluxo duplo M1 e M2, identificadas como 50 e 52, respectiva- mente.

Deve-se também observar que, com o hardware apropriado, tal como sondas ou obturadores montados, o fluido pode, alternativamente, ser descarregado da ferramenta para a formação, em vez de ir apenas para a perfuração do poço. Mais especificamente, o fluido de certas propriedades pode ser injetado na formação como um teste de stress para determinar a formação de propriedades mecânicas. Essa informação pode ser, subse- quentemente, usada na variedade de operações de produção de formação, incluindo o design das operações de fratura de formação.

Ainda com referência à figura 2, a bomba 66 pode receber ou descarregar fluido ou das linhas de cada um dos fluxos duplo, 50 e 52, ou dos dois. A entrada de fluxo para a bomba 66 pode ser feita remotamente de varias seções dispostas axialmente, na parte superior ou inferior da ferra- menta 10 via as linhas de fluxo duplo 50 e 52, ou vir diretamente da perfura- ção do poço 28. De modo inverso, a saída de fluido pode ser feita remota- mente para várias seções dispostas axialmente na parte superior ou inferior da ferramenta 10 via as linhas de fluxo duplas 50 e 52, ou pode ir diretamen- te para a perfuração de poço 28 através do orifício 70. Essa versatilidade de utilização do fluido é possibilitada pelas linhas de fluxo duplas 50 e 52 que se estendem contiguamente na parte superior e inferior através de várias seções da ferramenta 10 e das válvulas que cooperam com as linhas de flu- xo duplas. Se o fluido passa pela perfuração do poço através do orifício 70, as válvulas 60 e 62 podem ser usadas para equalizar a pressão dentro das linhas de fluxo duplas 50 e 52 através de toda a ferramenta.

Uma configuração de válvula será usada para ilustrar a função da seção de bomba 11 como um meio para mover o fluido dentro das linhas de fluxo duplas 50 e 52. É enfatizado que isso é apenas um exemplo ilustra- tivo e que a seção de bomba 11 pode ser usada para mover o fluido de vá- rios modos. Quando o pistão 66 se move para cima, o fluido flui em relação às válvulas de inspeção 68a, 68b, 68c e 68d em uma direção indicada pelas setas tracejadas. A medida que o pistão 66 se move para baixo o fluido flui em relação para as válvulas de retenção 68a, 68b, 68c e 68d na direção in- dicada pelas setas sólidas. Com a válvula 60 aberta, a válvula 62 fechada e a válvula-piloto 64 em 2 posições de quatro vias, conforme mostrado, o flui- do é levado para a ferramenta através do orifício 70 e um fluxo é induzido para cima e para baixo na linha de fluxo 52. Com a válvula 60 aberta, válvula 62 fechada e a válvula piloto de 4 vias duas posições posta na segunda po- sição como indicado conceitualmente com a seta 51, o fluido é extraído de sentido da ferramenta através do orifício 70 e um fluxo é induzido para cima e para baixo na linha de fluxo 50.

A figura 3 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de condutor de amostra 18 da ferramenta 10. Dois orifícios 80 e 82 são ilustrados com as válvulas que cooperam 84, 86, 88 e 90, respectiva- mente. Como no diagrama funcional da figura 2, os orifícios 80 e 82 são co- nectados pelas linhas de fluxo auxiliar, que cooperam, conforme mostrado, às linhas de fluxo duplas 50 e 52. As linhas de fluxo duplas 50 e 52 são co- nectadas a uma linha de fluxo tronco de amostra 91 com válvulas de inter- venção 92 e 94. Os recipientes com amostras, ou "garrafas" de amostra 96i, 962!963...96n são conectadas via linhas de fluxo através de válvulas de inter- venção 98i, 982, 983...98n à linha de fluxo tronco 91. O número de garrafas de amostra "n" é tipicamente limitado pelo espaço disponível para as garra- fas e linhas e válvulas de fluxo de cooperação. A partir da discussão anterior da seção de bomba mostrada na figura 2, fica claro que o fluxo, em cada linha de fluxo 50 ou 52, pode ser controlado de forma independente. Além disso, com a disposição de orifício dupla, mostrada na figura 3, fica claro que o fluido pode ser transportado para e da ferramenta 10 a partir de regiões diferentes, tais como a perfuração do poço e a formação. Ajustando-se as válvulas de duas vias, 84, 86, 88, 90, 92 e 94 nas posições apropriadas, o fluido flui em cada uma das linhas 50 ou 52. Além disso, a amostra pode ser feita em relação ao fluido que flui ou para cima ou para baixo, em qualquer linha de fluxo dupla 50 ou 52. A amostragem também pode ser feita simulta- neamente, ou de forma independente, de ambas as linhas duplas 50 e 52. O ajuste das válvulas 98i, 982, 983...98n para "aberta" ou "fechada" determina qual a garrafa de amostra que coopera com as válvulas 96i, 962, 963...96n é enchida. As garrafas com amostras são tipicamente removidas para análise adicional quando a ferramenta 10 é retirada na superfície da terra.

A figura 4 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de medição auxiliar 14 da ferramenta 10. Uma pluralidade de senso- res 100a, 100b e 100c cooperam com a linha de fluxo dupla 50 para medir uma variedade de propriedades do fluido que flui dentro da linha de fluxo. Apenas três sensores são mostrados para fins de clareza. Uma pluralidade de sensores 102a, 102b e 102c cooperam com a linha dupla 52 para medir uma variedade de propriedades do fluido que flui dentro dessa linha de fluxo. Novamente, apenas três sensores são mostrados, para fins de clareza: Os sensores respondem às propriedades do fluido. Os sensores podem ser de diferentes tipos em cada linha de fluxo. Como exemplo, se a linha de fluxo 50 contém fluido de formação e a linha de fluxo 52 contém fluido tirado da perfuração do poço, pode ser conveniente, do ponto de vista operacional, medir o fluido dielétrico constante ou a resistividade. Como na discussão das outras seções de ferramenta, o fluido dentro das linhas de fluxo duplas 50 e 52 pode fluir para a parte superior ou inferior das seções de ferramenta a- baixo ou acima da seção de medição auxiliar 14.

A figura 5 é um diagrama funcional dos elementos principais da seção de sonda ou entrada 12 da ferramenta 10. Uma placa de amostragem 112 compreende um orifício tubo respiratório 116 e um orifício de proteção 114 que circundam a sonda. O fluido é tirado da formação, com a placa 112 apoiando-se na parede da perfuração do poço, através do tubo respiratório 116. O fluido de proteção é tirado através orifício de proteção 114. Depen- dendo do ajuste das válvulas de duas vias 110, 111,118, 120, 121 e 126, os fluxos do fluido de formação e o fluido de proteção podem ser direcionados ^ 20 para cada uma das linhas de fluxo 50 ou 52. Abrindo-se as válvulas 118 e 120 e fechando-se as válvulas 126, 110, 120 e 111, o fluido de formação flui para a linha de fluxo 52. De modo oposto, abrindo-se as válvulas 118, 121 e, opcionalmente, 110 e as válvulas de fechamento 126, 111 e 120, o fluido de formação flui para a linha de fluxo 50. Abrindo-se as válvulas 110 e, opcio- nalmente, a válvula 121 e as válvulas de fechamento 126, 111, 118 e 120, o fluxo do orifício de proteção 114 é direcionado para a linha de fluxo 50. De modo oposto, abrindo-se as válvulas 111 e, opcionalmente, 120 e fechando- se as válvulas 126, 110, 121 e 118, o fluxo do orifício de proteção 114 é di- recionado para a linha de fluxo 52. Fechando-se as válvulas 126, 110, 111, 121 e 120 e abrindo-se a válvula 118, o fluido de formação pode ser direcio- nado para uma câmara de pré-teste 124. O fluido de formação também pode ser descarregado para a perfuração do poço através da válvula 126 e do orifício 132. Os exemplos acima ilustram como as linhas de fluxo duplas po- dem ser funcionalmente configuradas. Outras configurações funcionais po- dem ser usadas. Fica claro que o fluido que flui da proteção e do tubo respi- ratório são completamente independentes usando-se a metodologia da linha de fluxo dupla, funcionalmente configurável, e os fluxos podem ser direcio- nados para as linhas de fluxo ou para o orifício de saída por meio dos ajus- tes de várias válvulas. As válvulas podem ser controladas da superfície, permitindo que o fluido que está fluindo seja alterado enquanto a ferramenta está dentro da perfuração do poço. A pressão diferencial entre o tubo respi- ratório e a proteção é medida pelo calibre de pressão diferencial 122, e a pressão absoluta no tubo respiratório é medida pelos calibres de pressão 128 e 130. Mais uma vez observa-se que o fluxo dentro das linhas de fluxo duplas funcionalmente configuradas, 50 e 52 pode ser para cima ou para baixo para outras seções axialmente dispostas na ferramenta 10.

A figura 6 é um diagrama funcional dos elementos principais de uma seção de obturadores de linha de fluxo duplo 11 da ferramenta 10. Um obturador montado é ilustrado conceitualmente e compreende um obturador superior 148 e um obturador inferior 150, isolando, hidraulicamente, uma zona 152. Os obturadores superior e inferior 148 e 150 cooperam com as linhas de fluxo duplas 50 e 52 via as linhas de fluxo que compreendem vál- vulas de duas vias 140, 142, 144 e 146. Através do estudo do diagrama fun- cional, ficará claro que os obturadores 148 e 150 podem ser inflados ou es- vaziados usando-se fluxos ou na linha de fluxo dupla 50 ou 52, dependendo dos ajustes das válvulas de duas vias 140, 142, 144 e 146. O fluido da zona isolada 154 pode ser levado para a ferramenta através do orifício 154 e dire- cionado para cada uma das linhas de fluxo duplas, dependendo dos ajustes das válvulas 140, 142, 144 e 146. O ato de inflar e esvaziar os obturadores 148 e 150, e o fluxo simultâneo da zona isolada 152 requer uma bomba de fluido adicional (não-mostrada) na seção de bomba 20. Além disso, a adição de uma bomba adicional na seção de bomba 20 aumentaria o fluxo do obtu- rador, assim como o fluxo da zona isolada 152. Observa-se, novamente, que o fluxo dentro das linhas de fluxo duplas 50 e 52 podem ser para cima e para baixo, a partir da seção de obturador 11, para outras seções axialmente dis- postas na ferramenta 10. SUMÁRIO

A ferramenta testadora de formação compreendendo duas linha de fluxo que cooperam com uma, ou mais de uma, bomba e uma pluralidade de válvulas. As linhas de fluxo são funcionalmente configuradas para coope- rar com a pluralidade de válvulas para estabelecer, de forma seletiva, a co- municação hidráulica entre dois ou mais elementos dentro da ferramenta testadora de formação. Mais especificamente, as linhas de fluxo duplas po- dem ser funcionalmente configuradas para direcionar fluido para várias se- ções da ferramenta para análise, amostragem, teste de zona múltipla, para inflar o obturador e, opcionalmente, para descarregar na perfuração do poço ou para injetar na formação. As linhas de fluxo duplas estendem-se, preferi- velmente, de forma contígua através da seção de obturador, da sonda ou do orifício, da medição auxiliar, análise de fluido, condutor de amostra e seções de bomba da ferramenta. Uma vez bombeado na ferramenta, o fluido passa através de cada uma das linhas de fluxo, simultaneamente na parte superior e inferior através de outras seções axialmente conectadas da ferramenta. Essa característica dá flexibilidade à configuração de varias seções de fer- ramenta conectadas. Uma vez que as linhas de fluxo estão disponíveis, po- dem ser realizadas tarefas múltiplas de forma simultânea. O comprimento total da ferramenta de formação total é reduzido dispondo-se uma pluralida- de de sensores em ambas as linhas de fluxo.

Enquanto a descrição acima é direcionada para as modalidades preferidas da invenção, o escopo da invenção é definido pelas reivindica- ções a seguir:

Claims (20)

1. Ferramenta de testador de formação compreendendo: (a) uma primeira linha de fluxo configurada funcionalmente; (b) uma segunda linha de fluxo configurada funcionalmente; (c) pelo menos uma bomba; e (d) uma pluralidade de válvulas; em que (e) tal primeira e segunda linhas de fluxo configuradas funcionalmente cooperam com tal pluralidade de válvulas e tal pelo menos uma bomba para estabelecer comunicação entre um ou mais elementos de tal ferramenta testadora de formação.

2. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, compreenden- do ainda, uma pluralidade de seções conectadas operacionalmente, através das quais tais primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente se esten- dem contiguamente.

3. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, em que uma seção é uma sonda ou seção de entrada, compreendendo um orifício de sonda e um orifício de proteção, em que o fluido que flui em tal orifício de sonda e em tal orifício de proteção são direcionados, de forma seletiva, para a primeira ou segunda linha de fluxo funcionalmente configurada.

4. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, compreenden- do: (a) uma seção de análise, que coopera hidraulicamente com tal primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente configuradas; e (b) uma seção de amostra que coopera hidraulicamente com tal primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente configuradas; em que (c)tal fluxo de fluido de tal orifício de sonda, ou fluxo de fluido de tal orifício de proteção é transportado para tal seção de análise ou tal seção de amostra via tal primeira ou tal segunda li- nha de fluxo funcionalmente configurada.

5. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 4, em que as vál- vulas que compreendem tal pluralidade de válvulas são ajustadas de modo que o fluido que flui de tal orifício de sonda e tal orifício de proteção sejam transportados simultaneamente para tal seção de análise e tal seção de a- mostra.

6. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, compreenden- do ainda, a telemetria entre tal ferramenta e a superfície da terra, em que a distribuição de tal fluxo de fluido de tal orifício de sonda, ou de tal orifício de proteção é direcionada, de forma seletiva, para tal primeira ou segunda linha de fluxo configurada via um comando da superfície da terra e enquanto tal ferramenta está disposta em uma perfuração de poço.

7. Método para testar uma perfuração de poço, o método com- preendendo: (a)dispor dentro de tal perfuração de poço uma ferramenta de testador de formação compreendendo: uma primeira linha de fluxo configu- rada funcionalmente e uma segunda linha de fluxo configurada funcional- mente,pelo menos uma bomba e uma pluralidade de válvulas; (b)configurar tal primeira e segunda linhas de fluxo configuradas funcionalmente com tal pluralidade de válvulas e tal pelo menos uma bomba para estabelecer co- municação hidráulica entre um ou mais elementos de tal ferramenta testado- ra de formação; e (c)obter tal teste de uma resposta de pelo menos um, ou mais de um elemento para tal comunicação hidráulica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, compreendendo ainda: (a)conectar, operacionalmente, uma pluralidade de seções dentro de tal ferramenta testadora de formação; e (b)estender, de forma contígua, tais primeira e segunda linhas de fluxo configurada funcionalmente através de tais seções.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, compreendendo ainda: (a) configurar uma tal seção como uma sonda ou seção de sonda compreendendo um orifício de sonda e um orifício de proteção; e (b) direcio- nar, de forma seletiva, o fluxo que flui em tal orifício de sonda e em tal orifí- cio de proteção para tal primeira e segunda linha de fluxo configurada fun- cionalmente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, compreendendo ainda: (a) prover uma seção de análise, que coopera hidraulicamente com tal primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente configuradas; e (b) prover uma seção de amostra que coopera hidraulicamente com tal primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente configuradas; (c)transportar tal fluxo de fluido de tal orifício de sonda, ou fluxo de fluido de tal orifício de pro- teção para tal seção de análise ou tal seção de amostra via tal primeira ou tal segunda linha de fluxo funcionalmente configurada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda, o ajuste de válvulas, compreendendo tal pluralidade de válvulas de modo que o fluido que flui de tal orifício de sonda e tal orifício de proteção sejam transportados simultaneamente para tal seção de análise e tal seção de amostra.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo ainda, direcionar, de forma selecionada, a distribuição de tal fluxo de fluido de tal orifício de sonda ou de tal orifício de proteção para para tal primeira ou tal segunda linha de fluxo funcionalmente configurada via um comando que parte, por telemetria, da superfície da terra e enquanto tal ferramenta está disposta em uma perfuração de poço.

13. Método de acordo com a reivindicação 7, compreendendo ainda, conectar, de forma operacional, tal ferramenta testadora de formação a uma aparelho de transporte usando uma estrutura de conexão.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que tal estru- tura de conexão é tubular;

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que tal apare- lho de transporte é uma plataforma de perfuração e tal tubular é uma coluna de perfuração.

16. Sistema de testador de formação, compreendendo: (a)uma ferramenta testadora de formação, compreendendo: uma primeira linha de fluxo configurada funcionalmente; uma segunda linha de fluxo configurada funcionalmente, pelo menos uma bomba, e uma pluralidade de válvulas, em que tal primeira e segunda linhas de fluxo funcionalmente configuradas coo- peram com tal pluralidade de válvulas e tal pelo menos uma bomba para estabelecer comunicação hidráulica entre um ou mais elementos de tal fer- ramenta testadora de formação; (b)um aparelho de transporte; e (c)uma es- trutura de conexão que conecta, operacionalmente, tal ferramenta testadora de formação a tal aparelho de transporte para transportar tal ferramenta tes- tadora de formação em uma perfuração de poço.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, em que tal fer- ramenta testadora de formação compreende ainda, uma pluralidade de se- ções operacionalmente conectadas através das quais tal primeira e segunda linha de fluxo funcionalmente configurada se estende.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, em que tal pri- meira e segunda linha de fluxo funcionalmente configurada cooperam com tal pluralidade de válvulas e tal pelo menos uma bomba para testar, simulta- neamente, o fluido de uma pluralidade de zonas.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, em que tal estru- tura de conexão compreende um tubular.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, em que tal apa- relho condutor compreende uma plataforma de perfuração e tal tubular com- preende uma coluna de perfuração.