BRPI0901596B1 - system for use in a well, and method - Google Patents
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Abstract
sistema para uso em um poço, e método. uma técnica facilita a recuperação de hidrocarbonetos em formações subterrâneas mediante simplificar a junção das montagens de completação no interior do poço. o sistema e a metodologia utilizam uma completação de poço possuindo montagens de completação que podem ser seletivamente engajados no interior do poço sem requerer a precisa exatidão posicional para cada linha de comunicação de sinal. um sistema de comunicação de sinal é provido par facilitar o engajamento das montagens da completação ao mesmo tempo em que permite a transferência dos diversos sinais através da conexão.system for use in a well, and method. a technique facilitates the recovery of hydrocarbons in underground formations by simplifying the joining of the completion assemblies inside the well. the system and methodology use a well completion having completion assemblies that can be selectively engaged inside the well without requiring precise positional accuracy for each signal communication line. a signal communication system is provided to facilitate the engagement of the completion assemblies while allowing the transfer of the various signals through the connection.
Description
SISTEMA PARA USO EM UM POÇO, E MÉTODOSYSTEM FOR USE IN A WELL, AND METHOD
FundamentosFoundations
Em um poço de produção de hidrocarboneto, pode haver uma completação superior e uma completação inferior. O assentamento ou de outro modo a junção da completação superior com a completação inferior apresenta desafios devido, em parte, a inacessibilidade da junta. A junção dos componentes frequentemente pode requerer precisão rotacional e/ou precisão axial para assegurar o alinhamento e a apropriada conexão. Em algumas aplicações, componentes tais como conectores de encaixe molhado podem requerer ambas as precisões rotacional e axial. Todavia, a necessidade para proporcionar exatidão e precisão mecânica com respeito aos componentes situados no poço, aumenta a dificuldade e os custos de conexão das completações superiores às completações inferiores.In a hydrocarbon production well, there may be an upper and lower completion. Laying or otherwise joining the upper and lower completions presents challenges due, in part, to the inaccessibility of the joint. Joining components can often require rotational precision and / or axial precision to ensure proper alignment and connection. In some applications, components such as wet-fit connectors may require both rotational and axial precision. However, the need to provide mechanical precision and precision with respect to the components located in the well, increases the difficulty and the connection costs of the completions superior to the inferior completions.
Sumáriosummary
De modo geral, a presente invenção proporciona um sistema e metodologia para facilitar a recuperação de hidrocarbonetos em formações subterrâneas. O sistema e a metodologia utilizam uma completação de poço possuindo uma primeira montagem de completação e uma segunda montagem de completação que podem ser seletivamente engajadas no poço. Adicionalmente, um sistema de comunicação de sinal é provido para facilitar o engajamento da primeira e segunda montagens de completação permitindo ao mesmo tempo a transferência dos diversos sinais ao longo da extensão da conexão.In general, the present invention provides a system and methodology to facilitate the recovery of hydrocarbons in underground formations. The system and methodology use a well completion having a first completion assembly and a second completion assembly that can be selectively engaged in the well. In addition, a signal communication system is provided to facilitate the engagement of the first and second completion assemblies while allowing the transfer of the various signals along the length of the connection.
Breve Descrição dos DesenhosBrief Description of Drawings
Certas modalidades da invenção serão mais adiante descritas com referência aos desenhos anexos, em que referências numerais iguais denotam elementos semelhantes, e:Certain embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which equal numerals denote similar elements, and:
A Figura 1 é uma vista frontal em elevação de uma montagem de completação implementada no poço em um furo de poço nas proximidades de uma formação subterrânea, de acordo com uma modalidade da presente invenção;Figure 1 is a front elevation view of a completion assembly implemented in the well in a well bore in the vicinity of an underground formation, according to an embodiment of the present invention;
A Figura 2 é uma vista parcial ampliada de um componente de vedação anular empregada para isolar seções do furo de poço ao longo da extensão da montagem de completação em combinação com uma linha de comunicação roteada através do componente de vedação, de acordo com uma modalidade da presente invenção;Figure 2 is an enlarged partial view of an annular sealing component used to isolate sections of the borehole along the length of the completion assembly in combination with a communication line routed through the sealing component, according to an embodiment of the present invention;
A Figura 3 é uma ilustração em seção transversal de montagens de completação engaj adas e um sistema de comunicação de sinal, de acordo com uma modalidade da presente invenção; eFigure 3 is a cross-sectional illustration of engaged completion assemblies and a signal communication system, according to an embodiment of the present invention; and
A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um sistema de comunicação de sinal que emprega um acoplador indutivo para facilitar a transferência de sinais elétricos sem o preciso alinhamento das montagens de completação unidas, de acordo com uma modalidade da presente invenção.Figure 4 is a schematic illustration of a signal communication system that employs an inductive coupler to facilitate the transfer of electrical signals without the precise alignment of the connected completion assemblies, according to an embodiment of the present invention.
Descrição DetalhadaDetailed Description
Na descrição apresentada a seguir, numerosos detalhes são apresentados para proporcionar uma compreensão da presente invenção. Todavia, será entendido por aqueles usualmente versados na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem esses detalhes e que numerosas variações ou modificações a partir das modalidades descritas podem ser possíveis.In the description presented below, numerous details are presented to provide an understanding of the present invention. However, it will be understood by those usually skilled in the art that the present invention can be practiced without these details and that numerous variations or modifications from the described modalities may be possible.
A presente invenção está relacionada a um sistema e metodologia para facilitar a recuperação de hidrocarbonetos em formações subterrâneas. De acordo com uma modalidade do sistema e metodologia, uma completação de poço é projetada para simplificar o posicionamento de montagens de completação em uma desejada posição no poço permitindo ao mesmo tempo a comunicação de sinal ao longo da extensão das montagens de completação. A título de exemplo, a comunicação dos sinais pode compreender a comunicação de sinais elétricos, por exemplo, sinais de dados ou de energia, e/ou a comunicação dos sinais hidráulicos, por exemplo, pressão hidráulica para a atuação dos dispositivos no poço.The present invention is related to a system and methodology to facilitate the recovery of hydrocarbons in underground formations. According to a system modality and methodology, a well completion is designed to simplify the placement of completion mounts in a desired position in the well while allowing signal communication along the length of the completion mounts. For example, signal communication can comprise the communication of electrical signals, for example, data or energy signals, and / or the communication of hydraulic signals, for example, hydraulic pressure for the actuation of devices in the well.
Em uma modalidade, uma completação de poço compreende uma primeira montagem de completação, por exemplo, uma montagem de completação inferior, disposta ao longo da extensão uma face arenosa em um furo de poço. Uma segunda montagem de completação, por exemplo, uma montagem de composto superior, pode ser seletivamente engajada com a primeira montagem de completação. Durante o engajamento, um sistema de comunicação de sinal é acoplado para permitir a comunicação dos sinais entre a primeira montagem de completação e a segunda montagem de completação. O sistema de comunicação de sinal pode compreender, por exemplo, um acoplador indutivo e um conector de encaixe molhado. Em algumas aplicações o sistema também compreende um dispositivo de isolamento, por exemplo, um obturador para proporcionar um desejado isolamento hidráulico, tal como isolamento hidráulico da primeira montagem de completação durante o assentamento da segunda montagem de completação.In one embodiment, a well completion comprises a first completion assembly, for example, a lower completion assembly, arranged along the length of a sandy face in a well hole. A second completion assembly, for example, a top composite assembly, can be selectively engaged with the first completion assembly. During engagement, a signal communication system is coupled to allow the communication of signals between the first completion assembly and the second completion assembly. The signal communication system can comprise, for example, an inductive coupler and a wet-fit connector. In some applications the system also comprises an insulation device, for example, a plug to provide a desired hydraulic insulation, such as hydraulic insulation of the first completion assembly during the laying of the second completion assembly.
De acordo com modalidades descritas em mais detalhes adiante, um método e sistema são providos para o monitoramento e controle das montagens de completação que foram implementadas em um reservatório numa série de estágios, e para o que o isolamento hidráulico pode ser desejado quando do assentamento de um estágio em um estágio anterior. 0 monitoramento pode ser conseguido através de sensores, tal como um arranjo sensor, que é colocado ao longo da extensão de uma face arenosa. A titulo de exemplo, o arranjo sensor pode ser um arranjo de sensores que podem atuar em conjunto, por exemplo, sensores de temperatura, e os sensores podem ser implementados através de diversas técnicas incluindo a implementação com uma montagem ou juntamente com um equipamento de controle de areia, por exemplo, uma tela com enchimento em cascalho.According to modalities described in more detail below, a method and system are provided for the monitoring and control of the completion assemblies that have been implemented in a reservoir in a series of stages, and for which hydraulic insulation may be desired when laying an internship at an earlier stage. Monitoring can be achieved through sensors, such as a sensor array, which is placed along the length of a sandy face. As an example, the sensor array can be an array of sensors that can act together, for example, temperature sensors, and the sensors can be implemented through a variety of techniques including implementation with an assembly or together with control equipment sand, for example, a screen with gravel filling.
A comunicação dos sensores para a superfície pode ser conseguida através de um acoplamento indutivo em que um campo eletromagnético alternado é usado para proporcionar uma etapa sem fio desde um estágio/montagem de completação até o próximo. O acoplador indutivo pode ser também usado para prover energia a um ou mais dispositivos no poço. O componente de acoplamento indutivo irá tipicamente incluir uma bobina solenóide em um estágio de uma completação que é colocado em proximidade a uma bobina solenóide no estágio seguinte da completação. Essas bobinas podem ser de extensão axial aproximadamente similar como descrito, por exemplo, no Pedido de Patente norte americano US20090066535 ou uma bobina pode ser de uma extensão axial significativamente diferente da outra bobina. O acoplador indutivo pode ser também combinado com uma junta movediça na completação superior tal como descrito no Pedido de Patente norte americano US20090066535 para Schlumberger. A junta movediça pode permitir um desacoplamento mecânico entre o assentamento do fundo e o topo do estágio da completação. Em outras aplicações, a energia pode ser provida através de fontes alternativas, tal como baterias no poço, ou através de outras técnicas incluindo prover energia hidráulica por meio de apropriados sinais hidráulicos direcionado através de linhas hidráulicas de controle. No caso em que uma junta movediça é usada, então essa junta pode ser também construída para conduzir linhas elétricas e/ou hidráulicas de controle.Communication from the sensors to the surface can be achieved through an inductive coupling in which an alternating electromagnetic field is used to provide a wireless step from one completion stage / assembly to the next. The inductive coupler can also be used to power one or more devices in the well. The inductive coupling component will typically include a solenoid coil at one stage of completion which is placed in proximity to a solenoid coil at the next stage of completion. Such coils may be of approximately similar axial extension as described, for example, in U.S. Patent Application US20090066535 or a coil may be of an axial extension significantly different from the other coil. The inductive coupler can also be combined with a movable joint at the top completion as described in U.S. Patent Application US20090066535 to Schlumberger. The quick seal can allow mechanical decoupling between the bottom seat and the top of the completion stage. In other applications, energy can be provided through alternative sources, such as batteries in the well, or through other techniques including providing hydraulic power through appropriate hydraulic signals directed through hydraulic control lines. In the event that a quick joint is used, then that joint can also be built to conduct electrical and / or hydraulic control lines.
O sistema e a metodologia também podem utilizar dispositivos de controle de fluxo como parte da completação do poço ao fundo do furo. Por exemplo, o controle do fluxo pode ser exercitado com um ou mais dispositivos de controle do fluxo de entrada que podem ser ativados através de linhas hidráulicas se estendendo até um local na superfície. Em uma modalidade, a funcionalidade dos dispositivos de controle do fluxo de entrada é aperfeiçoada através do uso de dispositivos de vedação do anular, incluindo obturadores de expansão ou outros dispositivos de expansão implementados externamente aos desejados dispositivos de controle do fluxo de entrada. Nesse exemplo particular, materiais que inchem ou de outro modo expandam podem servir como uma barreira ou barreira parcial ao movimento do fluido ao longo da extensão do anular externo ao dispositivo de controle do fluxo de entrada. Como descrito em mais detalhes adiante, as linhas de controle hidráulicas e/ou elétricas podem ser roteadas através do material viável de expansão que pode ser configurado para deformar naturalmente ao redor das linhas de controle.The system and methodology can also use flow control devices as part of completing the well at the bottom of the hole. For example, flow control can be exercised with one or more inlet flow control devices that can be activated via hydraulic lines extending to a location on the surface. In one embodiment, the functionality of the input flow control devices is enhanced through the use of annular sealing devices, including expansion shutters or other expansion devices implemented externally to the desired input flow control devices. In this particular example, materials that swell or otherwise expand can serve as a barrier or partial barrier to the movement of the fluid along the length of the annular external to the inlet flow control device. As described in more detail below, hydraulic and / or electrical control lines can be routed through viable expansion material that can be configured to deform naturally around the control lines.
O isolamento hidráulico de um estágio da completação relativamente ao próximo dentro da completação do poço pode ser conseguida através do uso de apropriados dispositivos de vedação, tais como um receptáculo de furo polido e encaixando na montagem de vedação. A titulo de exemplo, a montagem vedante pode ser montada geralmente na extremidade dianteira de uma segunda montagem ou montagem de completação superior, e o receptáculo de furo polido pode ser posicionado na correspondente extremidade de engajamento da primeira montagem ou montagem de completação inferior nas proximidades de um obturador da completação inferior. Durante o engajamento das montagens de completação, a montagem vedante pode ser rebaixada para dentro de uma superfície elaborada do receptáculo de furo polido.Hydraulic isolation from one stage of completion relative to the next within the completion of the well can be achieved through the use of appropriate sealing devices, such as a polished hole receptacle and fitting into the seal assembly. As an example, the sealing assembly can generally be mounted on the front end of a second assembly or upper completion assembly, and the polished bore receptacle can be positioned on the corresponding engagement end of the first assembly or lower completion assembly in the vicinity of a lower completion shutter. During engagement of the completion mounts, the seal assembly can be lowered into an elaborate surface of the polished hole receptacle.
Referindo de modo geral à Figura 1, um exemplo de um sistema de poço 20 é ilustrado de acordo com uma modalidade da presente invenção. Nesse exemplo, o sistema de poço 20 é implementado em um furo de poço 22 que se estendem desde um local 24 na superfície para interceptar com pelo menos uma formação 26. A formação 26 pode conter hidrocarbonetos, por exemplo, óleo e/ou gás, que podem ser produzidos de modo ascendente até o local 24 na superfície. Alternativamente, os fluidos, por exemplo, fluido de tratamento ou água, podem ser injetados para baixo através do furo de poço 22 e para dentro da formação 26.Referring generally to Figure 1, an example of a well system 20 is illustrated according to an embodiment of the present invention. In this example, well system 20 is implemented in a well hole 22 extending from a location 24 on the surface to intercept with at least one formation 26. Formation 26 may contain hydrocarbons, for example, oil and / or gas, which can be produced upwardly to the location 24 on the surface. Alternatively, fluids, for example, treatment fluid or water, can be injected down through well hole 22 and into formation 26.
Na modalidade ilustrativa, o sistema 20 compreende uma completação de poço 28 implementada na descendente ao interior do furo de poço 22 por meio de adequados transportadores 30. A título de exemplo, a completação de poço 28 pode compreender uma pluralidade de montagens de completação que incluem uma primeira montagem de completação 32, por exemplo, uma montagem de completação inferior, engajada por uma segunda montagem de completação 34, por exemplo, uma montagem de completação superior. A completação de poço 28 também compreende um sistema de comunicação de sinal 36 por meio do que os sinais, por exemplo, sinais elétricos e/ou hidráulicos, podem ser transmitidos em uma ou outra ou ambas as direções entre a primeira montagem de completação 32 e a segunda montagem de completação 34. Os sinais podem ser comunicados a partir de um sistema de controle 38 ou a um sistema de controle 38 situado na superfície 24 ou em uma outra posição adequada.In the illustrative embodiment, the system 20 comprises a well completion 28 implemented downwardly into the well hole 22 by means of suitable conveyors 30. As an example, the well completion 28 may comprise a plurality of completion assemblies that include a first completion assembly 32, for example, a lower completion assembly, engaged by a second completion assembly 34, for example, an upper completion assembly. Completion of well 28 also comprises a signal communication system 36 whereby signals, for example, electrical and / or hydraulic signals, can be transmitted in one or the other or both directions between the first completion assembly 32 and the second completion assembly 34. The signals can be communicated from a control system 38 or to a control system 38 located on the surface 24 or in another suitable position.
Adicionalmente, o sistema de poço 20 pode compreender um dispositivo de isolamento 40, tal como um dispositivo de isolamento hidráulico, projetado para isolarIn addition, the well system 20 may comprise an isolation device 40, such as a hydraulic isolation device, designed to isolate
expansão, incluindo obturadores, e outros dispositivos de sinalização. Dependendo da aplicação especifica, um ou mais dispositivos de isolamento 40 podem ser anexados à completação de poço 28 e/ou de transporte 30. Em algumas aplicações, por exemplo, o dispositivo de isolamento 40 pode ser fixado à primeira montagem de completação 32 para isolar a formação 26 ao mesmo tempo em que a sequnda montagem de completação 34 é movida no sentido ao engajamento com a primeira montagem de completação. Em outras aplicações, o dispositivo de isolamento 40 pode ser fixado à segunda montagem de completação 34, ou os dispositivos de isolamento 40 podem ser fixados a ambas as montagens de completação.expansion, including shutters, and other signaling devices. Depending on the specific application, one or more isolation devices 40 can be attached to the completion of well 28 and / or transport 30. In some applications, for example, the isolation device 40 can be attached to the first completion assembly 32 to insulate formation 26 at the same time as the second completion assembly 34 is moved towards engagement with the first completion assembly. In other applications, the isolation device 40 can be attached to the second completion assembly 34, or the isolation devices 40 can be attached to both completion assemblies.
No exemplo ilustrado, o dispositivo de isolamento pode ser construído a partir de um material possível de expansão 42 projetado para inchar quando o material contatar ou absorver um fluido disparador. Se o dispositivo de isolamento 40 está montado junto ao transportador 30, o transportador 30 pode compreender qualquer dispositivo, tubagem ou ferramenta a partir do qual o material possível de expansão 42 seja capaz de transitar desde um estado não expandido até um estado expandido, vedante. Ά título de exemplos específicos, o transportador 30 pode compreender uma tubagem espiralada ou uma ferramenta implementada em uma linha lisa ou de cabos para sustentar o material possível de expansão 42. Como ilustrado, o dispositivo de isolamento 40 também é facilmente montável juntamente com a completação de poço 28 para expansão, por exemplo, inchamento, para vedar um anular 44 que circunda a completação de poço. Além disso, os flanges 46 podem ser montados na completação de poço 28 e/ou transportador 30 nas extremidades longitudinais do material possível de expansão 42 para guiar a expansão do material possível de se expandir numa direção radial. À medida que o material expande e engaja as paredes circundantes do furo de poço, é criada uma zona de isolamento de fluido. Dependendo da aplicação, o dispositivo de isolamento 40 pode ser expandido para selar contra uma variedade de superfícies, incluindo superfícies de revestimento (casing”) e superfícies nuas do furo de poço.In the illustrated example, the isolation device can be constructed from a possible expansion material 42 designed to swell when the material contacts or absorbs a trigger fluid. If the isolation device 40 is mounted next to the conveyor 30, the conveyor 30 can comprise any device, tubing or tool from which the possible expansion material 42 is able to transition from an unexpanded state to an expanded, sealing state. Ά title of specific examples, the conveyor 30 can comprise a spiral pipe or a tool implemented in a smooth line or cables to support the possible expansion material 42. As illustrated, the isolation device 40 is also easily mountable together with the completion of well 28 for expansion, for example, swelling, to seal an annular 44 that surrounds the well completion. In addition, flanges 46 can be mounted in the completion of well 28 and / or conveyor 30 at the longitudinal ends of the expandable material 42 to guide the expansion of the expandable material in a radial direction. As the material expands and engages the walls surrounding the well bore, a fluid isolation zone is created. Depending on the application, the insulating device 40 can be expanded to seal against a variety of surfaces, including casing surfaces and bare well hole surfaces.
Como ilustrado na Figura 2, o uso de material possível de expansão 42 facilita o roteamento de uma ou mais linhas de comunicação de sinal 48 através do dispositivo de isolamento 40. As linhas de comunicação 48 podem compreender linhas de controle individuais ou múltiplas roteadas passantes ao dispositivo de isolamento 40 para os diversos componentes no poço, como descrito em mais detalhes adiante. As linhas de comunicação de sinal 48 podem compreender uma variedade de linhas de controle para rotear muitos tipos de sinal. A título de exemplo, linhas de controle 48 podem compreender linhas elétricas capazes de transmitir sinais de comunicação, por exemplo, sinais de dados, sinais de energia, e outros tipos de sinais. As linhas de comunicação de sinal 48 podem também compreender linhas hidráulicas usadas para transmitir sinais hidráulicos, tais como sinais de pressão para atuar ferramentas no interior do poço. Adicionalmente, as linhas de controle 48 podem compreender outros tipos de linhas de controle, por exemplo, linhas de fibras óticas, para transportar os desejados sinais furo abaixo e/ou furo acima.As illustrated in Figure 2, the use of possible expansion material 42 facilitates the routing of one or more signal communication lines 48 through the isolation device 40. Communication lines 48 can comprise individual or multiple control lines routed through the isolation device 40 for the various components in the well, as described in more detail below. The signal communication lines 48 can comprise a variety of control lines for routing many types of signals. For example, control lines 48 may comprise electrical lines capable of transmitting communication signals, for example, data signals, energy signals, and other types of signals. The signal communication lines 48 can also comprise hydraulic lines used to transmit hydraulic signals, such as pressure signals for actuating tools inside the well. In addition, control lines 48 may comprise other types of control lines, for example, optical fiber lines, to carry the desired hole-below and / or hole-above signals.
Referindo de modo geral à Figura 3, um exemplo de completação de poço 28 é ilustrada em que a segunda montagem de completação 34 está seletivamente engajada com a primeira montagem de completação 32. Adicionalmente, a modalidade compreende sistema de comunicação de sinal 36 para facilitar a transferência dos sinais entre a primeira montagem de completação 32 e a segunda montagem de completação 34 sem requerer grande precisão/exatidão na orientação da segunda montagem de completação 34 com respeito à primeira montagem de completação 32, pelo menos com respeito ao acoplamento de certas linhas de controle.Referring generally to Figure 3, an example of well completion 28 is illustrated in which the second completion assembly 34 is selectively engaged with the first completion assembly 32. Additionally, the modality comprises signal communication system 36 to facilitate the transferring signals between the first completion assembly 32 and the second completion assembly 34 without requiring great precision / accuracy in orienting the second completion assembly 34 with respect to the first completion assembly 32, at least with respect to the coupling of certain lines of control.
nas proximidades da face arenosa 52 mediante inicialmente implementar a primeira montagem de completação 32. Dependendo da aplicação, uma variedade de procedimentos de tratamento, incluindo enchimento com cascalho, cimentação, e outros procedimentos podem ser conduzidos com respeito à primeira montagem de completação 32. Em seguida, a segunda montagem de completação 34 é implementada no poço e movimentada no sentido ao engajamento com a primeira montagem de completação 32. A montagem de completação 34 pode ser implementada com uma válvula de segurança 54 posicionada dentro de uma parte tubular 56 da segunda montagem de completação 34 de modo a ser controlável desde a superfície. Adicionalmente, a montagem superior de completação 34 pode compreender ou ser implementada com linhas de comunicação de sinal 48, tal como uma linha de controle hidráulico 58, por exemplo, um umbilical hidráulico, e uma linha de controle elétrico 60. Uma variedade de outros tipos de linhas de comunicação de sinal, por exemplo, linhas de controle, podem ser implementadas com ou como parte da montagem de completação 34 .in the vicinity of the sandy face 52 by initially implementing the first completion assembly 32. Depending on the application, a variety of treatment procedures, including gravel filling, cementing, and other procedures can be conducted with respect to the first completion assembly 32. In Then, the second completion assembly 34 is implemented in the well and moved towards engagement with the first completion assembly 32. The completion assembly 34 can be implemented with a safety valve 54 positioned within a tubular part 56 of the second assembly completion 34 to be controllable from the surface. In addition, the top completion assembly 34 can comprise or be implemented with signal communication lines 48, such as a hydraulic control line 58, for example, a hydraulic umbilical, and an electrical control line 60. A variety of other types of signal communication lines, for example, control lines, can be implemented with or as part of the completion assembly 34.
A primeira montagem de completação 32 pode ser construída em uma variedade de formas com muitos tipos de componentes. No exemplo ilustrado, a primeira montagem de completação 32 compreende uma parte de engajamento 62 para receber a segunda montagem de completação 34. A título de exemplo, a parte de engajamento 62 pode compreender um receptáculo de furo polido 64 projetado para receber uma correspondente montagem de vedação 66 da segunda montagem de completação 34 quando as montagens de completação são engajadas. Todavia, a primeira montagem de completação 32 pode compreender uma variedade de componentes adicionais, tal como uma seção de encamisamento 68 se estendendo desde a parte de engajamento 62. No exemplo especifico ilustrado, a seção de encamisamento 68 está conectada com um encamisamento de diâmetro reduzido 70 que suporta, por exemplo, dispositivos de isolamento 42. Como descrito acima, o dispositivo de isolamento 42 pode compreender um obturador, tal como um obturador formado com material possível de se expandir 44, para permitir o isolamento seletivo do furo de poço. Nesse exemplo, o dispositivo de isolamento 42 é projetado para isolar regiões do furo de poço nas proximidades da face arenosa 52.The first completion assembly 32 can be constructed in a variety of forms with many types of components. In the illustrated example, the first completion assembly 32 comprises an engagement part 62 for receiving the second completion assembly 34. As an example, the engagement part 62 may comprise a polished bore receptacle 64 designed to receive a corresponding assembly of seal 66 of the second completion assembly 34 when the completion assemblies are engaged. However, the first completion assembly 32 may comprise a variety of additional components, such as a jacketing section 68 extending from engagement part 62. In the specific example illustrated, jacketing section 68 is connected with a reduced diameter jacketing 70 which supports, for example, insulation devices 42. As described above, the insulation device 42 may comprise a plug, such as a plug formed with expandable material 44, to allow for selective isolation of the well hole. In this example, the isolation device 42 is designed to isolate regions of the well hole in the vicinity of the sandy face 52.
A primeira montagem de completação 32 pode compreender diversos outros componentes, tais como um ou mais dispositivos de controle de fluxo 72, por exemplo, dispositivos de controle do fluxo de entrada, para controlar o fluxo de fluido através da completação de poço 28. No exemplo ilustrado, o dispositivo de controle de fluxo 72 é disposto de modo geral nas proximidades do dispositivo de isolamento 42 ao longo do interior de um encamisamento de diâmetro reduzido 70. O um ou mais dispositivos de controle de fluxo 72 pode estar conectada a apropriadas linhas de controle, tal como uma linha de controle hidráulico 58 e/ou linha de controle elétrico 60. Em algumas aplicações, a linha de controle hidráulico 58 pode ser usada para atuar o dispositivo de controle de fluxo 72, enquanto que a linha de controle elétrico 60 pode ser usada para comunicar dados relacionados ao dispositivo de controle de fluxo 72 ao sistema de controle 38 (ver Figura 1) . Como ilustrado, segmentos da linha de controle hidráulico 58 e linha de controle elétrico 60 podem ser adjacentes a ou formados como parte da primeira montagem de completação 32. Esses segmentos de linha de controle pode ser operativamente engajado com os correspondentes segmentos da linha de controle da segunda montagem de completação 34 por meio do sistema de comunicação de sinal 36 quando a segunda montagem de completação 34 é assentada na primeira montagem de completação 32.The first completion assembly 32 may comprise several other components, such as one or more flow control devices 72, for example, inlet flow control devices, for controlling the flow of fluid through well completion 28. In the example shown, the flow control device 72 is generally arranged in the vicinity of the isolation device 42 along the interior of a reduced diameter casing 70. The one or more flow control devices 72 may be connected to appropriate lines of control, such as a hydraulic control line 58 and / or electrical control line 60. In some applications, hydraulic control line 58 can be used to actuate flow control device 72, while electrical control line 60 it can be used to communicate data related to flow control device 72 to control system 38 (see Figure 1). As illustrated, segments of the hydraulic control line 58 and electrical control line 60 can be adjacent to or formed as part of the first completion assembly 32. These segments of the control line can be operatively engaged with the corresponding segments of the control line of the second completion assembly 34 by means of the signal communication system 36 when the second completion assembly 34 is seated on the first completion assembly 32.
Como também ilustrado na Figura 3, a montagem de completação 28 pode compreender um ou mais dispositivos no interior do poço, incluindo sensores 74 para perceber uma variedade de parâmetros relacionados ao poço, tais como temperatura ou pressão, entre outros. A título de exemplo, os sensores 74 podem estar dispostos em um arranjo sensor implementado ao longo da extensão da face arenosa 52. Se o dispositivo de isolamento 42 estiver formado com um material possível de expansão 44, o material possível de expansão 44 pode facilitar a passagem da linha de controle elétrico 58 entre os sensores 74 em lados opostos do dispositivo de isolamento 42. Em algumas aplicações, as linhas de controle elétrico 58, linha de controle hidráulico 60, e/ou outras linhas de controle podem ser roteadas a outros tipos de dispositivos 76 dentro do poço para proporcionar comunicação de dados, energia e/ou energia de atuação. Deverá ser notado que a completação de poço 28 pode ser construída ou usada em cooperação com outros dispositivos, tais como obturador 78. Na modalidade ilustrada, o obturador 78 serve como um dispositivo de isolamento entre a primeira montagem de completação 32 e o ''casing 50 para vedar a área de face arenosa 52. A título de exemplo, o obturador 78 pode ser um obturador provido de passagens para permitir a passagem das linhas de controle 48 .As also illustrated in Figure 3, completion assembly 28 may comprise one or more devices within the well, including sensors 74 for perceiving a variety of parameters related to the well, such as temperature or pressure, among others. As an example, sensors 74 may be arranged in a sensor arrangement implemented along the length of the sandy face 52. If the insulation device 42 is formed with a possible expansion material 44, the possible expansion material 44 can facilitate the passage of electrical control line 58 between sensors 74 on opposite sides of isolation device 42. In some applications, electrical control lines 58, hydraulic control line 60, and / or other control lines can be routed to other types of devices 76 inside the well to provide data communication, energy and / or actuation energy. It should be noted that well completion 28 can be constructed or used in cooperation with other devices, such as shutter 78. In the illustrated embodiment, shutter 78 serves as an isolation device between the first completion assembly 32 and the casing 50 to seal the sandy face area 52. For example, the plug 78 can be a plug provided with passages to allow the control lines 48 to pass.
O sistema de comunicação de sinal 36 pode ser também construído numa variedade de formas com muitos tipos de componentes. No exemplo ilustrado, o sistema de comunicação de sinal proporciona um conector de encaixe molhado 80, tal como um conector de encaixe molhado da linha hidráulica, e um acoplador indutivo 82 para permitir uma transmissão de dupla via de sinais elétricos, por exemplo, sinais de comunicação e/ou de energia, entre a primeira montagem de completação 32 e a segunda montagem de completação 34. O conector de encaixe molhado 80 pode estar disposto acima do acoplador indutivo 82. Na modalidade ilustrada, o acoplador indutivo 82 compreende um componente de acoplamento indutivo 84 posicionado na primeira montagem de completação 32 e um correspondente componente de acoplamento indutivo 86 situado na segunda montagem de completação.The signal communication system 36 can also be constructed in a variety of ways with many types of components. In the illustrated example, the signal communication system provides a wet plug connector 80, such as a hydraulic plug wet plug connector, and an inductive coupler 82 to allow two-way transmission of electrical signals, for example, communication and / or power, between the first completion assembly 32 and the second completion assembly 34. Wet plug connector 80 can be arranged above inductive coupler 82. In the illustrated embodiment, inductive coupler 82 comprises a coupling component inductive 84 positioned in the first completion assembly 32 and a corresponding inductive coupling component 86 located in the second completion assembly.
A titulo de exemplo, o componente de acoplamento indutivo 84 pode estar montado numa seção de carcaça 88 da primeira montagem de completação 32 numa posição provida acima do receptáculo de furo polido 64. O correspondente componente de acoplamento indutivo 86 pode ser montado numa seção de carcaça 90 da segunda montagem da completação 34 numa posição provida acima da montagem vedante 66. O primeiro segmento da linha de controle elétrico 60 pode ser conectado ao componente de acoplamento indutivo 84, e o segundo segmento da linha de controle elétrico 60 pode ser conectado ao correspondente componente de acoplamento indutivo 86. Quando a segunda montagem de completação 34 é movida no sentido ao engajamento com a primeira montagem de completação 32, o correspondente componente de acoplamento indutivo 86 é movido no sentido das proximidades com o componente de acoplamento indutivo 84 sem requerer substancial precisão posicionai. De modo substancialmente simultâneo, outros segmentos da linha de controle, por exemplo, segmentos da linha de controle hidráulico 58 podem ser unidos através do conector de encaixe molhado 80.As an example, the inductive coupling component 84 can be mounted on a housing section 88 of the first completion assembly 32 in a position provided above the polished bore receptacle 64. The corresponding inductive coupling component 86 can be mounted on a housing section 90 of the second assembly of completion 34 in a position provided above the seal assembly 66. The first segment of the electrical control line 60 can be connected to the inductive coupling component 84, and the second segment of the electrical control line 60 can be connected to the corresponding inductive coupling component 86. When the second completion assembly 34 is moved towards engagement with the first completion assembly 32, the corresponding inductive coupling component 86 is moved towards the vicinity with the inductive coupling component 84 without requiring substantial positional accuracy. Substantially simultaneously, other segments of the control line, for example, segments of the hydraulic control line 58 can be joined via the wet connector 80.
Dependendo do arranjo dos componentes e do tipo de conector de encaixe molhado utilizado, o posicionamento mecânico pode ser requerido em algumas aplicações. Devido a questões de tolerância de empilhamento, o presente sistema se beneficia das propriedades do acoplador indutivo 82 e receptáculo de furo polido 64/montagem vedante 66 mediante prover uma certa quantidade de tolerância. Como um resultado, o acoplador indutivo 82 e o receptáculo de furo polido 64 simplificam a conjugação para o engajamento das montagens de completação no poço.Depending on the arrangement of the components and the type of wet connector used, mechanical positioning may be required in some applications. Due to stacking tolerance issues, the present system benefits from the properties of inductive coupler 82 and polished hole receptacle 64 / seal assembly 66 by providing a certain amount of tolerance. As a result, the inductive coupler 82 and the polished bore receptacle 64 simplify the conjugation for engaging the completion mounts in the well.
Em algumas aplicações, a carcaça 88, que serve como uma estrutura de acoplamento de comunicação, pode estar anexada a um comprimento adicional do encamisamento 68 para permitir o posicionamento relativo do acoplador indutivo 82 e outros diversos componentes no poço, por exemplo, válvulas de segurança, como desejado. Em uma modalidade, o componente de comunicação ou carcaça 90 pode compreender sensores adicionais 74 para prover medições, tais como pressão e temperatura, entre outras. Um exemplo de um sistema sensor que pode ser incorporado na montagem de completação desse modo é o WellNet Station disponível da Schlumberger Corporation. Uma tal estação pode também atuar como um cubo de telemetria no interior do poço para combinar os dados paramétricos do poço coletados da região de face arenosa 52 com outros dados sensores coletados ao longo da extensão segunda montagem de completação 34. Esse tipo de estação pode também servir como o modem para passar dados e energia através do acoplador indutivo 82. A comunicação para cima e para baixo pode ser realizada usando diversos protolocos de telemetria, incluindo modulação da amplitude para enviar para cima a comunicação e modulação da frequência para enviar para baixo a comunicação .In some applications, frame 88, which serves as a communication coupling structure, may be attached to an additional length of jacketing 68 to allow relative positioning of inductive coupler 82 and other various components in the well, for example, safety valves , as wished. In one embodiment, the communication component or frame 90 may comprise additional sensors 74 to provide measurements, such as pressure and temperature, among others. An example of a sensor system that can be incorporated into the completion assembly in this way is the WellNet Station available from Schlumberger Corporation. Such a station can also act as a telemetry cube inside the well to combine the parametric data from the well collected from the sandy face region 52 with other sensor data collected along the second completion assembly 34. This type of station can also serve as the modem to pass data and power through the inductive coupler 82. Up and down communication can be accomplished using various telemetry protocols, including amplitude modulation to send communication up and frequency modulation to send down Communication .
Como ilustrado, algumas modalidades do sistema de poço 20 pode utilizar encamisamento de diâmetro reduzido 70 ao longo da extensão da região de face arenosa 52. O encamisamento de diâmetro reduzido 70 pode facilitar o posicionamento de múltiplos dispositivos de isolamento 42, por exemplo, múltiplos dispositivos possíveis de expansão, ao longo da extensão da parte exterior do encamisamento 70. Os correspondentes dispositivos de controle do fluxo de entrada 72 podem ser colocados ao longo da extensão da parte interior do encamisamento 70 e ativados por meio de, por exemplo, a linha de controle hidráulico 58. Em algumas aplicações, diversos dados relacionados ao controle do fluxo são comunicados para cima através do sistema de comunicação do sinal 36, por meio da linha de controle elétrico 60.As illustrated, some modalities of the well system 20 may use reduced diameter jacketing 70 along the length of the sandy face region 52. The reduced diameter jacketing 70 can facilitate the placement of multiple isolation devices 42, for example, multiple devices expansion possibilities along the length of the outer part of the casing 70. The corresponding inlet flow control devices 72 can be placed along the length of the inner part of the casing 70 and activated via, for example, the hydraulic control 58. In some applications, several data related to flow control are communicated upwards through the signal communication system 36, through the electrical control line 60.
De modo similar, dados provenientes dos sensores 74, por exemplo, um arranjo sensor, pode ser enviado para cima através do sistema de comunicação de sinal 36 por meio do acoplador indutivo 82. Deverá ser notado que uma variedade de sensores 74 pode ser usada para obter dados relacionados ao poço tomados ao longo da extensão da face arenosa 52; todavia, uma modalidade utiliza dispositivos resistivos de platina para proporcionar medições de temperatura. Mediante obter medições de temperatura a partir de um arranjo sensor 74 ao longo da extensão da face arenosa 52, podem ser feitas interferências com respeito ao fluxo do fluido proveniente do reservatório circundante. Independentemente do tipo de sensor, o sistema de comunicação de sinal 36 permite o fluxo de uma variedade de sinais, por exemplo, sinais de energia elétrica, sinais de dados elétricos, sinais hidráulicos, e/ou outros sinais por meio de um acoplador indutivo 82 e/ou conector de encaixe molhado 80.Similarly, data from sensors 74, for example, a sensor array, can be sent upward through signal communication system 36 via inductive coupler 82. It should be noted that a variety of sensors 74 can be used to obtain data related to the well taken along the length of the sandy face 52; however, one modality uses platinum resistive devices to provide temperature measurements. By obtaining temperature measurements from a sensor array 74 along the length of the sandy face 52, interference can be made with respect to the flow of fluid from the surrounding reservoir. Regardless of the sensor type, the signal communication system 36 allows the flow of a variety of signals, for example, electrical power signals, electrical data signals, hydraulic signals, and / or other signals via an inductive coupler 82 and / or wet plug connector 80.
Referindo de modo geral à Figura 4, é ilustrada uma modalidade de um sistema de comunicação que implementa acoplador indutivo 82. Nessa modalidade, o acoplador indutivo 82 compreende um cartucho elétrico 92 possuindo um primeiro dispositivo indutivo de comunicação 94 acoplado ao componente indutivo 84. 0 cartucho elétrico 92 é conectado a uma pluralidade de dispositivos 76 contidos no poço, que podem compreender um arranjo de sensores 74 e/ou outros dispositivos contidos no poço. A pluralidade de dispositivos no poço 76 pode ser disposta ao longo da extensão da face arenosa 52 para prover uma pluralidade de medições, por exemplo, medições de temperatura, medições de pressão, e/ou medições de fluxo. Adicionalmente, um barramento de telemetria 95 pode ser implementado ao longo da extensão da face arenosa para transportar sinais, por exemplo, de dados ou de energia, entre os dispositivos 76 contidos no poço e o cartucho elétrico 92.Referring generally to Figure 4, a modality of a communication system that implements inductive coupler 82 is illustrated. In that embodiment, inductive coupler 82 comprises an electric cartridge 92 having a first inductive communication device 94 coupled to inductive component 84. 0 electric cartridge 92 is connected to a plurality of devices 76 contained in the well, which may comprise an array of sensors 74 and / or other devices contained in the well. The plurality of devices in the well 76 can be arranged along the length of the sandy face 52 to provide a plurality of measurements, for example, temperature measurements, pressure measurements, and / or flow measurements. In addition, a telemetry bus 95 can be implemented along the length of the sandy face to carry signals, for example, of data or energy, between the devices 76 contained in the well and the electric cartridge 92.
Dentro de uma segunda montagem de completação 34, o correspondente componente indutivo 86 é posicionado para permitir a comunicação de dupla via através do sistema de comunicação de sinal. O correspondente componentes indutivo 86 é acoplado a um segundo dispositivo indutivo de comunicação 96 que pode ser parte de um cubo de comunicação 98 dentro do poço, tal como o WellNet Station da Schlumberger referenciado acima. O cubo de comunicação 98 dentro do poço pode compreender uma variedade de medidores e outros tipos de sensores 100 e pode estar configurado para transferir sinais para/a partir dos sensores 100 e/ou dispositivos 76 contidos no poço.Within a second completion assembly 34, the corresponding inductive component 86 is positioned to allow two-way communication via the signal communication system. The corresponding inductive component 86 is coupled to a second inductive communication device 96 that can be part of a communication hub 98 inside the well, such as the Schlumberger WellNet Station referenced above. The communication hub 98 within the well can comprise a variety of meters and other types of sensors 100 and can be configured to transfer signals to / from the sensors 100 and / or devices 76 contained in the well.
No exemplo ilustrado, o cubo de comunicação 98 é projetado para se comunicar com um módulo de dispositivos eletrônicos 102 por meio de uma linha de comunicação 104, tal como um par torcido de linhas de comunicação. Se o sistema de comunicação de sinal 36 é implementado em um poço submarino, o módulo de dispositivos eletrônicos 102 pode ser um módulo de dispositivos eletrônicos no leito do mar. Nesse último exemplo, o módulo de dispositivos eletrônicos 102 pode se comunicar com o controlador 38 na superfície por meio de uma apropriada linha de comunicação 106, tal como um umbilical.In the illustrated example, the communication hub 98 is designed to communicate with an electronic device module 102 via a communication line 104, such as a twisted pair of communication lines. If the signal communication system 36 is implemented in an underwater well, the electronic device module 102 can be an electronic device module on the seabed. In this last example, the electronic device module 102 can communicate with the controller 38 on the surface via an appropriate communication line 106, such as an umbilical.
O sistema de comunicação 36 ilustrado na Figura 4 pode ser isolado dos fluidos do furo de poço e ainda dos contaminantes aerotransportados. Por exemplo, oxigênio e água são conhecidos degradar os componentes permanentes contidos no poço e desse modo limitar a vida útil deles. Todavia, o acoplador indutivo 82 permite ao sistema de comunicação ser hermeticamente vedado mesmo quando implementado através de uma completação que está aplicada no poço num pluralidade de montagens de completação, como descrito acima. 0 acoplamento indutivo também protege os componentes no interior do poço contra a criação de correntes galvânicas que possam de outro modo provocar corrosão na interface do componente de contato.The communication system 36 illustrated in Figure 4 can be isolated from the well bore fluids and airborne contaminants. For example, oxygen and water are known to degrade the permanent components contained in the well and thereby limit their useful life. However, the inductive coupler 82 allows the communication system to be hermetically sealed even when implemented through a completion that is applied to the well in a plurality of completion assemblies, as described above. The inductive coupling also protects the components inside the well against the creation of galvanic currents that could otherwise cause corrosion at the interface of the contact component.
O sistema de poço 20 como um todo e o sistema de comunicação de sinal 36 podem ser dispostos numa variedade de configurações. Por exemplo, diversas combinações do acoplamento indutivo, montagem vedante do furo, e componentes de encaixe molhado (por exemplo, componentes hidráulicos de encaixe molhado) podem estar dispostos. O acoplamento indutivo pode ser rotacionalmente invariante e tolerante a certas quantidades do deslocamento axial, e o mesmo é verdade com relação aos furos polidos usados em conjunto com montagens vedantes. Consequentemente, ambos os componentes podem estar inclusos numa coluna de completação sem atrapalhar o encaixe de um terceiro componente que não requeira assentamento preciso ou alinhamento rotacional.The well system 20 as a whole and the signal communication system 36 can be arranged in a variety of configurations. For example, various combinations of the inductive coupling, bore seal assembly, and wet fitting components (for example, wet fitting hydraulic components) can be arranged. The inductive coupling can be rotationally invariant and tolerant to certain amounts of axial displacement, and the same is true of the polished holes used in conjunction with seal assemblies. Consequently, both components can be included in a completion column without disturbing the fitting of a third component that does not require precise seating or rotational alignment.
A combinação de tais aspectos proporciona um processo de encaixe da completação que proporciona vedação de pressão, transmissão elétrica de energia, comunicação de dados, e um conduto hidráulico. 0 conduto hidráulico pode também proporcionar energia hidráulica e ativação de dispositivos no interior do poço, tais como válvulas de controle posicionadas no fundo do furo. 0 conduto hidráulico também pode atuar como uma rota de fluido através da qual um equipamento disponível de bomba é implementado. Por exemplo, o equipamento disponível de bomba pode compreender uma fibra ótica que é bombeada para baixo através de uma linha de controle de modo a ter um caminho ótico contínuo proveniente da cabeça de poço até um ponto mais inferior na completação, por exemplo, a região de face arenosa 52 (ver a Figura 1) . Diversas tecnologias de fibras óticas podem ser usadas para medir parâmetros de poço no fundo de furo, tal como temperatura, tensões, pressão, ruídos, energia sísmica, corte de água, e outros parâmetros.The combination of such aspects provides a plug-in completion process that provides pressure sealing, electrical power transmission, data communication, and a hydraulic duct. The hydraulic duct can also provide hydraulic power and activation of devices inside the well, such as control valves positioned at the bottom of the bore. The hydraulic line can also act as a fluid route through which available pump equipment is implemented. For example, the available pump equipment may comprise an optical fiber that is pumped down through a control line in order to have a continuous optical path from the wellhead to a lower point at completion, for example, the region sandy face 52 (see Figure 1). Various fiber optic technologies can be used to measure well bottom parameters, such as temperature, stresses, pressure, noise, seismic energy, water cut, and other parameters.
O sistema de comunicação pode estar incorporado numa variedade de sistemas e completação para facilitar a implementação de uma completação em múltiplos estágios. Dependendo da aplicação do poço, o tamanho e a configuração de ambos a completação do poço e seu sistema de comunicação de sinal podem variar. Por exemplo, o tamanho, número e arranjo dos componentes de comunicação de sinal podem ser selecionados de acordo com as necessidades de uma aplicação prevista para o interior do poço. Também, o acoplamento indutivo pode ser usado em cooperação com um ou mais de uma variedade de outras linhas de encaixantes de comunicação.The communication system can be incorporated into a variety of systems and completion to facilitate the implementation of a multi-stage completion. Depending on the well application, the size and configuration of both the completion of the well and its signal communication system may vary. For example, the size, number and arrangement of the signal communication components can be selected according to the needs of an application planned for the interior of the well. Also, inductive coupling can be used in cooperation with one or more of a variety of other lines of communication boxes.
Por exemplo, conectores de encaixe molhado podem ser usados para unir linhas hidráulicas, linhas elétricas, linhas óticas e outros tipos de linhas de comunicação de sinal.For example, wet-fit connectors can be used to join hydraulic lines, power lines, optical lines and other types of signal communication lines.
Adicionalmente, muitos tipos de sinais podem ser transferidos a uma variedade de dispositivos no interior do poço; e muitos tipos de sinais podem ser transferidos a partir de dispositivos no interior do poço, por exemplo, sensores, para levar informações para cima, por exemplo, 10 para um sistema de controle situado na superfície.In addition, many types of signals can be transferred to a variety of devices inside the well; and many types of signals can be transferred from devices inside the well, for example, sensors, to take information upwards, for example, 10 to a control system located on the surface.
Consequentemente, embora apenas algumas poucas modalidades da presente invenção tenham sido descrias em detalhes acima, aqueles usualmente versados na técnica irão facilmente perceber que muitas modificações são possíveis 15 sem se afastar materialmente das orientações dessa invenção. Tais modificações são pretendidas a estarem inclusas no escopo dessa invenção como definido nas reivindicações.Consequently, although only a few embodiments of the present invention have been described in detail above, those ordinarily skilled in the art will easily realize that many modifications are possible without departing materially from the orientations of that invention. Such modifications are intended to be included in the scope of that invention as defined in the claims.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family
ID=45699764
Family Applications (1)
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-
2009
- 2009-04-17 BR BRPI0901596A patent/BRPI0901596B1/en active IP Right Grant
Also Published As
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|---|---|
| BRPI0901596A2 (en) | 2012-02-28 |
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