BRPI0917326B1

BRPI0917326B1 - sistema para uso em um furo de poço em uma formação, e, método para detectar deformação de um revestimento

Info

Publication number: BRPI0917326B1
Application number: BRPI0917326-9A
Authority: BR
Inventors: Ralph Stewart David; Henry Kreisler Rambow Frederick; Glen Pearce Jeremiah; Scott Albrecht Michele
Original assignee: Shell Internationale Res Maartschappij B V
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2019-11-19
Also published as: GB201102938D0; US20110185807A1; BRPI0917326A2; AU2009285803B2; WO2010025159A1; CA2734672C; BRPI0917326B8; GB2474996A; AU2009285803A1; GB2474996B; US20150176391A1; US8973434B2; CA2734672A1; US9574434B2

Abstract

sistema para uso em um furo de poço em uma formação, e, método para detectar deformação de um revestimento é descrito um sistema para uso em um furo de poço, que compreende um comprimento de revestimento, uma estrutura que é configurada para deformar com a deformação do revestimento, a dita estrutura sendo afixada no comprimento do revestimento substancialmente na mesma posição radial ao longo do comprimento do revestimento, e um dispositivo sensor que é configurado para medir deformação da estrutura, o dito dispositivo compreendendo uma pluralidade de sensores que é distribuída com relação a pelo menos um do comprimento da dita estrutura e da periferia da dita estrutura.

Description

“SISTEMA PARA USO EM UM FURO DE POÇO EM UMA FORMAÇÃO, E, MÉTODO PARA DETECTAR DEFORMAÇÃO DE UM REVESTIMENTO” campo técnico [001] Esta invenção diz respeito no geral a sistemas e métodos para detectar deformação e, mais especificamente, a sistemas e métodos de detecção de deformação de um revestimento que reforça um poço em uma formação.

fundamentos da invenção [002] Ferramentas de investigação eletromagnética são geralmente usadas para fazer medições em pontos ao longo do comprimento de um furo de sondagem em uma formação terrestre. Poços em formações são normalmente reforçados com revestimentos, componentes tubulares do poço ou tubulação de produção que impede que os poços colapsem. Entretanto, forças aplicadas pela formação podem fazer com que o revestimento dobre, embanane, alongue, ovalize ou de outra maneira se deforme. Onde a deformação resulta em um desalinhamento significativo do eixo do poço, a produção que pode ser obtida do poço pode se perder parcial ou completamente. De qualquer maneira, tempo e despesas adicionais são necessários para reparar ou substituir o poço. A capacidade de detectar um estágio inicial de deformação permitiria mudanças nas práticas de produção e ação corretiva.

[003] Além do mais, revestimentos são geralmente perfurados com canhões para deixar óleo ou gás penetrar no poço. Certos tipos de canhões perfuram o revestimento antes de o revestimento ser colocado em um poço, e outros tipos de canhões podem igualmente perfurar o revestimento que foi colocado em um poço. Sistemas para monitorar deformação que incluem elementos que são envoltos no revestimento podem obstruir as perfurações do revestimento, ou podem ser danificados à medida que o revestimento é

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 5/25 / 17 perfurado. Existe uma necessidade de uma capacidade tanto de monitorar a deformação do revestimento quanto de perfurar o revestimento.

sumário [004] A presente revelação provê um sistema e método para detectar e monitorar deformação de um revestimento que é configurado para reforçar a parede de um poço em uma formação. Um sistema exemplar para monitorar a deformação de um revestimento inclui uma estrutura configurada para deformar junto com a deformação do revestimento e um dispositivo que é configurado para medir a deformação da estrutura. O sistema monitora a deformação do revestimento e permite que o revestimento seja perfurado sem risco de danos no sistema.

[005] De acordo com uma modalidade exemplar, a estrutura é anexada no revestimento de maneira tal que a estrutura fique em contato com a superfície do revestimento. Um material de união ou tiras pode ser usado para anexar a estrutura no revestimento. Em uma outra modalidade exemplar, um elemento rígido conecta a estrutura no revestimento e faz com que a estrutura se deforme junto dom a deformação do revestimento. Em uma outra modalidade exemplar, a estrutura é integral com o revestimento.

[006] A estrutura exemplar é configurada para estender-se ao longo de pelo menos uma porção do comprimento do revestimento. Por exemplo, a estrutura e o revestimento podem ter eixos longitudinais substancialmente paralelos. Como a estrutura tem substancialmente a mesma posição radial ao longo do comprimento do revestimento, o revestimento pode ser perfurado em outras posições radiais fora da estrutura.

[007] Em certas modalidades, cada do revestimento e da estrutura é alongado. Por exemplo, o revestimento pode incluir um tubo, objeto cilíndrico, ou cilindro, e a estrutura pode incluir uma haste, tubo, cilindro, cabo, arame, corda ou viga. Nem ou revestimento nem a estrutura está limitada a uma forma particular. O diâmetro ou largura do perímetro da

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 6/25 / 17 estrutura pode ser menor que o diâmetro ou largura do perímetro do revestimento. Por exemplo, onde o dispositivo inclui uma sequência de sensores, uma estrutura com menor perímetro reduz a quantidade de deformação na sequência onde a sequência é envolta na estrutura. Adicionalmente, o diâmetro ou largura do perímetro da estrutura pode ser selecionado de maneira a otimizar a sensibilidade do sistema à deformação. [008] De acordo com uma modalidade exemplar, o dispositivo inclui uma sequência de sensores que é distribuída com relação ao comprimento e perímetro da estrutura. A sequência é envolta na estrutura de maneira tal que sensores fiquem distribuídos tanto ao longo do comprimento quanto do perímetro da estrutura. Por exemplo, a sequência pode ser helicoidalmente envolta na estrutura. Em certas modalidades, a estrutura inclui um entalhe e a sequência é rebaixada no entalhe para reduzir o risco de dano na sequência. Como a sequência e a estrutura podem ser pré-montadas antes da anexação em um revestimento, a sequência pode ser recebida no entalhe, e não passada através do entalhe depois que a estrutura é anexada no revestimento.

[009] De acordo com uma modalidade exemplar, a sequência inclui fibras ópticas e os sensores incluem refletores de comprimento de onda gravados periodicamente. Por exemplo, os refletores de comprimento de onda são redes refletivas tais como redes de fibra de Bragg. A sequência provê uma resposta de comprimento de onda que inclui comprimentos de onda refletidos correspondentes aos sensores. Cada comprimento de onda refletido é substancialmente igual à soma de um comprimento de onda de Bragg e uma mudança no comprimento de onda. A mudança no comprimento de onda corresponde a uma medição de deformação.

[0010] Deformação do revestimento inclui dobramento do revestimento e deformação axial do revestimento. Para relacionar a deformação da estrutura e deformação do revestimento, a estrutura pode ser configurada de maneira tal que o raio de curvatura da estrutura seja uma

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 7/25 / 17 função do raio de curvatura do revestimento e de maneira tal que a deformação axial da estrutura seja função da deformação axial do revestimento.

[0011] O sistema inclui adicionalmente uma unidade de aquisição de dados e uma unidade de computação para coletar e processar dados medidos pelo dispositivo. Em certas modalidades, o dispositivo é configurado para medir deformação e ou temperatura.

[0012] Um método exemplar de detectar deformação de um revestimento inclui processamento de medições que representam deformação de uma estrutura que é configurada para deformar junto com a deformação do revestimento. Por exemplo, as medições podem ser medições de deformação feitas em uma pluralidade de posições na estrutura. As medições podem ser processadas para determinar valores de parâmetros que podem ser usados para determinar informação a respeito da deformação do revestimento. Por exemplo, valores de ângulo de dobramento, deformação axial e raio de curvatura da estrutura podem ser usados para determinar valores desses parâmetros para o revestimento que podem ser usados para determinar valores de deformação em locais no revestimento. Uma memória ou mídia legível por computador inclui instruções executáveis por computador para execução do método.

[0013] O exposto apresentou a grosso modo alguns dos aspectos e recursos da presente invenção, que devem ser interpretados como meramente ilustrativos de várias aplicações potenciais da invenção. Outros resultados benéficos podem ser obtidos aplicando-se a informação revelada de uma maneira diferente, ou combinando vários aspectos das modalidades reveladas. Dessa maneira, outros aspectos e um entendimento mais abrangente da invenção podem ser obtidos referindo-se à descrição detalhada das modalidades exemplares consideradas em conjunto com os desenhos anexos, além do escopo da invenção definido pelas reivindicações.

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 8/25 / 17 breve descrição dos desenhos [0014] A figura 1 é uma vista lateral seccional transversal parcial de um poço reforçado com um revestimento e um sistema para monitorar a deformação do revestimento de acordo com uma primeira modalidade exemplar da presente invenção.

[0015] A figura 2 é uma vista plana parcial do poço da figura 1.

[0016] A figura 3 é uma vista em perspectiva parcial do revestimento e do sistema da figura 1.

[0017] A figura 4 é uma vista lateral parcial do sistema da figura 1.

[0018] A figura 5 é uma vista plana de um sistema de acordo com uma segunda modalidade exemplar da presente invenção.

[0019] A figura 6 é uma vista plana esquemática do revestimento e do sistema da figura 1 ilustrando um sistema de coordenadas exemplar.

[0020] A figura 7 é um gráfico ilustrando um sinal exemplar medido pelo sistema da figura 1.

descrição detalhada da invenção [0021] Como exigido, modalidades detalhadas da presente invenção são aqui reveladas. Deve-se entender que as modalidades reveladas são meramente exemplares da invenção, que pode ser concebida em várias formas, e formas alternativas, e combinações destas. Na forma aqui usada, a palavra “exemplar” é usada expansivamente para referi-se a modalidades que servem como ilustrações, espécies, modelos ou padrões. As figuras não estão necessariamente em escala, e alguns recursos podem estar exagerados ou minimizados para mostrar detalhes de componentes particulares. Em outros casos, componentes, sistemas, materiais ou métodos bem conhecidos não foram descritos com detalhes a fim de evitar obscurecimento da presente invenção. Portanto, detalhes estruturais e funcionais específicos aqui revelados não devem ser interpretados como limitação, mas meramente como uma base para as reivindicações e como uma base representativa para ensinar

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 9/25 / 17 aos versados na técnica a empregar de forma variada a presente invenção. [0022] Sistemas e métodos são aqui descritos no contexto de determinação da deformação de um revestimento que suporta a parede de um poço, embora os preceitos da presente invenção possam ser aplicados em ambientes onde os revestimentos alongam, dobram ou de outra maneira se deformam. Tipicamente, revestimentos são objetos cilíndricos que suportam a parede de um poço, tal como, mas sem limitações, os componentes tubulares do furo de poço, tubos de perfuração, tubos de produção, tubos de revestimento, anteparos tubulares, anteparos de areia e similares.

[0023] Os sistemas e métodos preceituados aqui podem ser usados para detectar e monitorar uma completação, filtro de cascalho, empacotamento de fracionamento, estimulação e produção e similares como estes. Os preceitos da presente revelação podem também ser aplicados em outros ambientes onde os tubos expandem, contraem ou dobram, tais como refinarias, usinas de gás e tubulações.

[0024] Na forma aqui usada, o termo cilíndrico é usado expansivamente de maneira a incluir várias formas seccionais transversais, incluindo um círculo, um quadrado, um triângulo, um polígono e similares. A seção transversal de um revestimento não é necessariamente constante ao longo do comprimento do revestimento. Revestimentos podem ou não ter um interior oco.

[0025] Aqui, elementos iguais são referenciados de uma maneira geral pelo mesmo número de referência, tal como um número ou letra grega. Um sufixo (a, b, c, etc.) ou subscrito (1, 2, 3, etc.) é afixado a uma referência do elemento para designar um específico dos elementos iguais. Por exemplo, o raio de curvatura R1 é o raio de curvatura R do revestimento 14.

Poço [0026] Referindo-se às figuras 1 e 2, um poço 10 é perfurado em uma formação 12. Para impedir que o poço 10 colapse, ou de outra forma revestir

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 10/25 / 17 ou reforçar ou poço 10, um revestimento 14 é formado no poço 10. Na modalidade exemplar, o revestimento 14 é formado de tubos de aço que são inseridos no poço 10.

Sistema [0027] Referindo-se às figuras 1-5, um sistema exemplar 20 para detectar deformação de revestimento 14 inclui uma estrutura 26 que é configurada para deformar junto com a deformação do revestimento 14 e um dispositivo que é configurado para medir de formação da estrutura 26. A modalidade ilustrada compreende uma sequência 22 de sensores de deformação 24 que envolta na estrutura 26. Os sensores 24 são distribuídos ao longo do comprimento e em torno da periferia da estrutura 26.

[0028] Em modalidades alternativas, os sensores 24 podem ser suportados sobre ou dentro de uma camisa ou invólucro que é colocada em torno do lado externo da estrutura, os sensores podem ser embutidos na estrutura, ou os sensores podem ser suportados por qualquer outro meio adequado que permita que o dispositivo meça a deformação da estrutura.

[0029] É importante que a estrutura 26 seja afixada ou associada com o revestimento 14 de uma maneira tal que a deformação do revestimento cause uma deformação correspondente da estrutura. Com propósitos de discussão, o termo “afixado” será usado aqui para descrever o relacionamento entre o revestimento e a estrutura, independendo se a estrutura está direta ou indiretamente anexada no revestimento, ou meramente em contato com o revestimento.

Estrutura [0030] Na modalidade ilustrada, a estrutura 26 é uma forma de metal extrusado com um diâmetro que é menor que o diâmetro do revestimento 14. Em modalidades alternativas, a estrutura 26 pode incluir uma haste, um tubo, um cabo, um arame, uma corda, uma viga, uma aleta, combinações destas e similares. A estrutura 26 pode ser formada de vários materiais de maneira a

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 11/25 / 17 ter uma rigidez e elasticidade que permite que a estrutura 26 deforme com a deformação do revestimento 14. O diâmetro do envoltório D da estrutura 26 pode ser selecionado com relação a uma saída desejada do sistema 20, já que a sensibilidade do sistema 20 às medições de dobramento é uma função do diâmetro do envoltório D da estrutura 26.

[0031 ] A estrutura 26 preferivelmente tem substancialmente a mesma posição radial ao longo do comprimento do revestimento. Isto permite que o revestimento seja perfurado em outras posições radiais para fora da estrutura 26, evitando assim danificar a estrutura.

Sequência de Sensores Interconectados [0032] Existem muitos diferentes tipos adequados de sequências 22 de sensores 24 que podem ser associados com o sistema 20. Por exemplo, a sequência 22 pode ser uma fibra comum ou fibra de rede e pode ser protegida com um revestimento tal como poliimida, PEEK ou uma combinação destas. Na primeira modalidade exemplar, a sequência 22 é uma guia de onda tal como uma fibra óptica, e sensores 24 podem ser refletores específicos de comprimento de onda tais como redes de Bragg gravadas em fibra periodicamente (FBG). Uma vantagem de fibra óptica com redes de Bragg gravadas em fibra periodicamente é que redes de fibra de Bragg são menos sensíveis a vibração ou calor e, consequentemente, são bem mais confiáveis.

[0033] Em modalidades alternativas, sensores 24 podem ser outros tipos de redes, extensômetros resistivos semicondutores, piezorresistores, calibres de película, extensômetros resistivos mecânicos, combinações destes, e similares. Sensores 24 não são limitados a sensores de deformação. Por exemplo, em certas aplicações, sensores 24 são sensores de temperatura.

Entalhe da Estrutura [0034] Referindo-se às figuras 4 e 5, a estrutura 26 preferivelmente inclui um entalhe 30, e a sequência 22 é recebida no entalhe 30 para diminuir o risco de dano na sequência 22. Por exemplo, o entalhe 30 impede que a

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 12/25 / 17 sequência seja esmagada. Uma vez que a sequência 22 seja recebida no entalhe 30, o entalhe 30 pode ser cheio com um material de ligação tal como adesivo para prender a sequência 22 no entalhe 30 e proteger ainda mais a sequência 22. O adesivo pode ser epóxi de alta temperatura ou adesivo cerâmico. Alternativamente, a estrutura 26 pode ser coberta com um revestimento protetor, tal como um revestimento plástico, ou inserido em uma camisa, tal como um tubo, para reter a sequência 22 no entalhe 30 e prover proteção contra esmagamento adicional.

Ângulo de Envolvimento [0035] Um arranjo exemplar de sequência 22 com relação à estrutura 26 será agora descrito. A descrição do arranjo de sequência 22 é aplicável ao arranjo de entalhe 30, já que a sequência 22 é recebida no entalhe 30. Em outras palavras, a sequência 22 e o entalhe 30 são arranjados para seguir substancialmente o mesmo trajeto.

[0036] Nas modalidades ilustradas, a sequência 22 é enrolada de forma substancialmente helicoidal na estrutura 26. A sequência 22 é arranjada em uma inclinação substancialmente constante, doravante referida como um ângulo de envolvimento θ. Em geral, o envolvimento da sequência 22 em um ângulo é benéfico em que essa sequência 22 só experimenta uma fração da deformação experimentada pela estrutura 26. O ângulo de envolvimento θ pode ser selecionado de acordo com a faixa de deformações que o sistema 20 provavelmente encontrará ou é projetado para medir. O ângulo de envolvimento θ pode também ser selecionado para determinar a resolução de sensores 24 ao longo do comprimento e em torno da circunferência da estrutura 26, que pode facilitar a análise qualitativa e quantitativa de uma resposta de comprimento de onda λ_η,2, como descrito com mais detalhes a seguir.

Entalhe do Revestimento [0037] Referindo-se às figuras 1-3, o revestimento 14 inclui um

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 13/25 / 17 entalhe 32 que é configurado para receber a estrutura 26. O entalhe ilustrado 32 é formado na parede externa do revestimento 14, estende-se ao longo do comprimento do revestimento 14 e é substancialmente paralelo ao eixo longitudinal do revestimento 14. Em modalidades alternativas, o entalhe 32 é formado na parede interna do revestimento 14. À medida que a estrutura 26 é recebida no entalhe 32, a estrutura 26 fica em contato com o revestimento 14 de maneira tal que a estrutura 26 deforme junto com o revestimento 14. A estrutura 28 pode ser mantida no entalhe 32 ou de outra forma anexada no revestimento 14 com um material de ligação 34 (vide figura 1) tal como um adesivo ou cimento. Adicionalmente, ou alternativamente, fitas podem ser usadas para reter a estrutura 26 no entalhe 32. Ainda em outras modalidades, o entalhe 32 pode ser eliminado e a estrutura 26 afixada no exterior ou interior do revestimento 14.

[0038] Continuando com as figuras 1 e 2, com a estrutura 26 recebida no entalhe 32, cimento é bombeado entre o revestimento 14 e a formação 12 para prover um invólucro de cimento 36. O invólucro de cimento 36 preenche o espaço entre o revestimento 14 e o furo de poço 10, acoplando assim o revestimento 14 na formação 12 e fixando a posição do revestimento 14.

[0039] Referindo-se à figura 4, o sistema 20 inclui adicionalmente uma unidade de aquisição de dados 38 e uma unidade de computação 40. A unidade de aquisição de dados 38 coleta a resposta da sequência 22. A resposta e/ou seus dados representativos é provida à unidade de computação 40 para ser processada. A unidade de computação 40 inclui componentes de computador incluindo uma interface da unidade de aquisição de dados 42, uma interface do operador 44, uma unidade de processamento 46, uma memória 48 para armazenar informação, e um barramento 50 que acopla vários componentes do sistema, incluindo memória 48 na unidade de processamento 46.

Sistema de Coordenadas

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 14/25 / 17 [0040] Referindo-se às figuras 1 e 6, com propósitos de discussão, sistemas de coordenadas exemplares serão agora descritos. Um sistema de coordenadas cartesianas pode ser usado onde um eixo-x, um eixo-y e um eixo-z (figura 1) são ortogonais entre si. O eixo-z preferivelmente corresponde ao eixo longitudinal do revestimento 14, ou à estrutura 26, e qualquer posição no revestimento 14 ou estrutura 26 pode ser estabelecida de acordo com uma posição axial ao longo do eixo-z e uma posição no plano xy, que é perpendicular ao eixo-z.

[0041] Na modalidade ilustrada, cada do revestimento 14 e da estrutura 26 tem uma seção transversal substancialmente circular e qualquer posição no revestimento 14 e na estrutura 26 pode ser estabelecida usando um sistema de coordenadas cilíndricas. Aqui, o eixo-z é o mesmo do sistema de coordenadas cartesianas, e uma posição no plano x-y é representada por um raio r e um ângulo da posição a. Aqui, uma posição no plano x-y é referida aqui como uma posição radial ra e uma posição ao longo do eixo-z é referida como uma posição axial. O raio r define uma distância da posição radial ra do eixo-z e estende-se em uma direção determinada pelo ângulo da posição α até a posição radial ra. O ângulo da posição ilustrado α é medido a partir do eixo-x.

[0042] Uma direção de dobramento representa a direção de dobramento do revestimento 14 ou estrutura 26. A direção de dobramento é representada por um ângulo de dobramento β que é medido em relação ao eixo-x. Um ângulo de referência φ é medido entre o ângulo de dobramento β e o ângulo de posição a. Um raio de curvatura R que corresponde ao dobramento do revestimento 14 tem uma direção que é substancialmente perpendicular ao ângulo de dobramento β.

[0043] Aqui, cada um do revestimento 14 e da estrutura 26 tem um sistema de coordenadas cilíndrico e os sistemas de coordenadas são relacionados pela distância e direção entre os eixos-z dos sistemas de

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 15/25 / 17 coordenadas.

[0044] Como a estrutura 26 é configurada para deformar em função da deformação do revestimento 14, o raio de curvatura R2 da estrutura 26 e o raio de curvatura Ri do revestimento 14 estendem-se substancialmente a partir do mesmo eixo e são substancialmente paralelos entre si. Como tal, o raio de curvatura Ri e o raio de curvatura R2 são geometricamente relacionados. Este relacionamento pode ser usado para relacionar a deformação da estrutura 26 com a deformação do revestimento 14.

Deformação [0045] Uma força exemplar F que causa deformação do revestimento 14 e da estrutura 26 está ilustrada nas figuras 1 e 4. A deformação do revestimento 14 pode ocorrer à medida que o revestimento 14 é submetido a forças de cisalhamento e forças de compactação que são exercidas pela formação 12 ou pela entrada de fluido entre a formação 12 e o revestimento

14.

Medição de Deformação Pela Sequência [0046] Com propósitos de preceituação, a sequência 22 é descrita como uma fibra óptica, e os sensores 24 são descritos como redes de fibra de Bragg. Referindo-se à figura 6, a sequência 22 produz uma resposta de comprimento de onda λ_η,2 que são dados representando comprimentos de onda refletidos X_r. Os comprimentos de onda refletidos λΓ representam cada qual uma medição da deformação de fibra Sf em um sensor 24. Descrito de forma geral, cada comprimento de onda refletido λΓ é substancialmente igual a um comprimento de onda de Bragg λ, mais uma mudança no comprimento de onda Δλ. Como tal, cada comprimento de onda refletido λΓ é substancialmente igual ao comprimento de onda de Bragg λι, quando a medição da deformação da fibra Sf for substancialmente igual a zero e, quando a mediação da deformação da fibra Sf não for zero, o comprimento de onda refletido λf difere do comprimento de onda de Bragg λ, por uma mudança no comprimento de

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 16/25 / 17 onda Δλ. Dessa maneira, a mudança no comprimento de onda Δλ é a parte do comprimento de onda refletido λ_Γ que é associada com a deformação da fibra Sf e o comprimento de onda de Bragg λ, provê uma referência da qual a mudança no comprimento de onda Δλ é medida.

Relacionamento entre mudança no comprimento de onda e deformação [0047] Uma equação que pode ser usada para relacionar mudança no comprimento de onda Δλ e deformação da fibra Sf imposta em cada um dos sensores 24 é dada por Δλ = λb(1-Pe)K a_f. Como um exemplo, comprimento de onda de Bragg λι, pode ser aproximadamente 1.560 nanômetros. O termo (1-Pe) é uma resposta da fibra que, por exemplo, pode ser 0,8. O coeficiente de ligação k representa a ligação do sensor 24 na estrutura 26 e, por exemplo, pode ser 0,9 ou mais.

[0048] A deformação da fibra Sf medida por cada um dos sensores 24 pode ser no geral dada por:

t 2/1 _Z1 , rcos^.,₂ 2 n /1 ^rcos^..₂

Sf = -l + Jsen θ·(1-(ε_α----)) +cos θ·(\ + ν(ε_α----)) \ K K [0049] Continuando com as figuras 6 e 7, para o sistema ilustrado, a deformação da fibra Sf,2 medida por cada sensor 24 é função da deformação axial s_a,2, raio de curvatura R2. O coeficiente de Poisson v, ângulo de envoltório θ e posição do sensor 24 que é representado na equação pelo raio Γ2 e ângulo de referência φ2. A deformação da fibra Sf,2 medida, ângulo de envoltório θ é conhecido, raio Γ2 é conhecido e ângulo de posição «2 é conhecido. O coeficiente de Poisson v é tipicamente conhecido para deformação elástica do revestimento 14 e pode ser incógnito para deformação não elástica do revestimento 14. O raio de curvatura R2, ângulo de referência φ2 e deformação axial Sa,2 são tipicamente incógnitos e são determinados por meio de análise de resposta de comprimento de onda λ_η,2 da sequência 22.

Análise da Resposta de Comprimento de Onda [0050] Continuando com a figura 7, a resposta de comprimento de onda exemplar λη,2 da sequência 22 é colocada em um gráfico. Os

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 17/25 / 17 comprimentos de onda refletidos λ_Γ são colocados em gráfico com relação às posições radiais dos sensores 24. Descrito de forma geral, em resposta à deformação axial Sa,2 na estrutura 26, a resposta do comprimento de onda λ_η,2 é tipicamente observada como uma constante (DC) deslocada do comprimento de onda de Bragg λι>. Em resposta ao dobramento da estrutura 26 que corresponde ao raio de curvatura R2, a resposta do comprimento de onda λη,2 é tipicamente observada como senóide (AC). Uma mudança no coeficiente de Poisson v modifica tanto amplitude do deslocamento da deformação axial Sa,2 e a amplitude dos senóides. De qualquer maneira, o processamento de sinal pode ser usado para determinar deformação axial Sa,2, raio de curvatura R2 e ângulo de referência φ2 nas posições do sensor 24. Exemplos de técnicas de processamento de sinal aplicáveis incluem inversão, minimização de um mau ajuste, e turbointensificação. O método de processamento de sinal pode incluir formação da resposta do comprimento de onda λη,2 como a superposição de um deslocamento constante e um senóide. Método Exemplar de Processamento [0051] O sistema 20 é configurado para obter uma resposta do comprimento de onda λη,2 que pode ser processada para determinar informação a respeito da deformação do revestimento 14. Em geral, à medida que a estrutura 26 é acoplada no revestimento 14, medições da deformação da estrutura 26 podem ser usadas para prover informação a respeito da deformação do revestimento 14. A deformação do revestimento 14 pode ser derivada em função da deformação da estrutura 26 e medições da deformação da estrutura 26 podem então ser usadas para prover informação a respeito da deformação do revestimento 14. Por exemplo, o dobramento do revestimento 14 pode ser derivado em função do dobramento da estrutura 26, e a deformação axial do revestimento 14 pode ser derivada em função da deformação axial da estrutura 26.

[0052] Um método exemplar de determinar um valor da deformação

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 18/25 / 17 da fibra Sf,i em uma posição no revestimento 14 inclui determinar valores para parâmetros associados com a estrutura 26 incluindo ângulo de dobramento βι, raio de curvatura R2 e deformação axial s_a,2. O valor de cada um desses parâmetros pode ser determinado a partir da resposta do comprimento de onda λ_η,2. Referindo-se às figuras 6 e 7, um valor do ângulo de dobramento β2 pode ser determinado identificando uma posição P de um sensor 24 onde o aspecto senoidal (AC) da resposta do comprimento de onda λη,2 é substancialmente igual a zero e analisando a mudança na resposta do comprimento de onda λη,2 com relação à mudança de posição na posição P.

[0053] Um valor do raio de curvatura R2 pode ser determinado, por exemplo, analisando o aspecto senoidal (AC) da resposta do comprimento de onda λη,2. Usando o valor do ângulo de dobramento β2 para determinar valores de ângulo de referência φ2, a equação para a deformação da fibra Sf,2 pode ser usada para determinar um valor do raio de curvatura R2. Aqui, deformação axial Sa,2 é considerada substancialmente igual a zero e todas as outras variáveis da equação sem ser o raio de curvatura R2 são conhecidas, medidas ou estimadas.

[0054] Valores de ângulo de dobramento β2 e raio de curvatura R2 podem então ser usados para determinar valores de ângulo de dobramento βι e raio de curvatura Ri. A estrutura 26 é configurada para deformar junto com a deformação do revestimento 14 e, correspondentemente, o ângulo de dobramento β2 é substancialmente igual ao ângulo de dobramento βι e o raio de curvatura Ri é substancialmente paralelo ao raio de curvatura R2. Como tal, o raio de curvatura Ri é geometricamente relacionado ou de outra forma é função do raio de curvatura R2, e o valor do raio de curvatura R2 pode ser usado para determinar um valor de raio de curvatura Ri.

[0055] Um valor de deformação axial Sa,2 pode ser determinado, por exemplo, analisando o aspecto do deslocamento constante (DC) da resposta do comprimento de onda λη,2. A equação para a deformação da fibra Sf,2 pode

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 19/25 / 17 ser usada para determinar um valor para a deformação axial Sa,2 já que o raio de curvatura R2 é considerado substancialmente infinito e todos outros elementos da equação são conhecidos ou estimados. A deformação axial Sa,i é substancialmente igual ou de outra forma é função da deformação axial Sa,2 e assim o valor da deformação axial Sa,2 pode ser usado para determinar um valor de deformação axial Sa,i.

[0056] O valor de cada ângulo de dobramento βι, raio de curvatura Ri e deformação axial Sa,i provê informação a respeito da deformação do revestimento 14. Adicionalmente, uma vez que os valores do ângulo de dobramento βι, raio de curvatura Ri e deformação axial Sa,i tenham sido determinados, valores para deformação da fibra Sf,i em posições no revestimento 14 podem ser calculados para obter informação adicional a respeito da deformação do revestimento 14.

Modalidades Alternativas [0057] Em modalidades alternativas, um sistema para detectar e monitorar deformação de um revestimento pode incluir múltiplas estruturas que são configuradas para deformar junto com a deformação do revestimento, cada qual com um dispositivo de medição, tal como uma sequência de sensores. Além do mais, certas modalidades alternativas incluem uma estrutura com múltiplas sequências de sensores (figura 5). Uma vantagem de um sistema 20 que inclui múltiplas sequências 22 é que existe redundância extra no caso de falha de uma das sequências 22. Uma outra vantagem é que os dados coletados com múltiplas sequências 22 tornam a recuperação de uma imagem 3-D um problema superdeterminado, melhorando assim a qualidade da imagem.

[0058] As sequências 22 do sistema 20 podem ser configuradas em diferentes ângulos de envoltório 8. O uso de diferentes ângulos de envoltório pode expandir a faixa de deformação que o sistema 20 pode medir. O uso de múltiplas sequências 22 com diferentes ângulos de envoltório θ também

Petição 870190058156, de 24/06/2019, pág. 20/25 / 17 facilita a determinação do coeficiente de Poisson v. O coeficiente de Poisson v pode ser um parâmetro indeterminado onde o revestimento 14 deforma não elasticamente ou escoa sob maiores deformações. Por exemplo, onde o revestimento 14 é aço, o coeficiente de Poisson v pode ser próximo a 0,3, enquanto deformação for elástica, mas tende para 0,5 depois que a deformação torna-se não elástica e o metal escoa.

[0059] Ainda em outras modalidades alternativas, a estrutura 26 pode ser conectada no revestimento 14 com um elemento rígido. Em tais modalidades, o revestimento 14 e a estrutura 26 não ficam em contato direto, embora o elemento rígido conecte a estrutura 26 e o revestimento 14 de maneira tal que a estrutura 26 deforme junto com a deformação do revestimento 14. Por exemplo, o elemento rígido pode ser uma viga.

[0060] As modalidades supradescritas são ilustrações meramente exemplares de implementações apresentadas para um claro entendimento dos princípios da invenção. Variações, modificações e combinações podem ser feitas nas modalidades supradescritas sem fugir do escopo das reivindicações. Todas tais variações, modificações e combinações são aqui incluídas pelo escopo desta revelação e das reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para uso em um furo de poço (10) em uma formação, compreendendo:

um comprimento de revestimento (14) configurado para reforçar uma parede do poço; e um dispositivo sensor que é configurado para medir deformação, cujo dispositivo sensor compreende uma pluralidade de sensores (24);

caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores (24) é uma sequência de sensores (22) envolta em torno de uma estrutura (26), a estrutura (26) tendo um comprimento e um perímetro, em que os sensores (24) são distribuídos ao longo tanto do comprimento da estrutura (26) quanto do perímetro da estrutura (26), sendo que a estrutura (26) é configurada para deformar com a deformação do revestimento (14), sendo a estrutura (26) afixada no comprimento do revestimento (14), em que a estrutura (26) e o revestimento (14) possuem eixos longitudinais paralelos; e o dispositivo sensor é configurado para medir a deformação da estrutura (26).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um entalhe (30) e a estrutura (26) é rebaixada pelo menos parcialmente no entalhe.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) fica em contato com o revestimento (14).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) é anexada no revestimento (14).
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) é integral com o revestimento (14).
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que deformação do revestimento (14) compreende deformação axial e a estrutura (26) é configurada de maneira tal que a sua deformação axial seja

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2 / 3 uma função da deformação axial do revestimento (14).
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) é configurada de maneira tal que o seu raio de curvatura seja uma função do raio de curvatura do revestimento (14).
8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) é arranjada de maneira tal que pelo menos uma metade longitudinal do revestimento (14) fica livre da estrutura (26) de modo que uma operação de perfuração na metade longitudinal não danificaria a estrutura (26).
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura (26) inclui pelo menos um entalhe e a sequência de sensores (22) é rebaixada pelo menos parcialmente no pelo menos um entalhe.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo sensor compreende uma primeira sequência de sensores disposta em um primeiro ângulo de envolvimento e uma segunda sequência de sensores disposta em um segundo ângulo de envolvimento.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sequência de sensores (22) inclui uma fibra óptica que inclui refletores de comprimento de onda gravados periodicamente.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os refletores de comprimento de onda gravados periodicamente são redes refletivas.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os refletores de comprimento de onda são redes de fibra de Bragg.
14. Método para detectar deformação de um revestimento (14), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

implantar o sistema como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13 em um poço (10) em uma formação; e

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3 / 3 processar medições do dispositivo sensor, representando deformação de uma estrutura (26), em que a estrutura (26) é configurada para deformar junto com a deformação do revestimento (14), de maneira tal que pelo menos um segundo parâmetro que representa a deformação da estrutura (26) seja função de pelo menos um primeiro parâmetro que representa a deformação do revestimento (14).
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de processar compreende determinar um valor do primeiro parâmetro que representa a deformação do revestimento (14).
16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro e o segundo parâmetro compreendem cada um uma deformação de fibra, ângulo de dobramento, deformação axial, e raio de curvatura.
17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente obter medições de deformação em posições que são distribuídas com relação ao comprimento e perímetro da estrutura (26).