ES2935636T3 - Sistema de pozo que tiene elemento tubular con conductor de señal y método - Google Patents

Abstract

Un sistema de fondo de pozo (10, 110, 210) incluye un tubular (18) que tiene un eje longitudinal (32) y una traza (46) aplicada sobre el tubular (18). La pista (46) incluye una parte conductora (60) formada a partir de un material eléctricamente conductor (58) y la pista (46) está configurada para enviar una señal entre las posiciones del tubo (18) dentro y fuera del pozo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de pozo que tiene elemento tubular con conductor de señal y método

Antecedentes

En la industria de perforación y completación, es común la formación de orificios de perforación para la producción o inyección de fluido. Los orificios de perforación se usan para la exploración o extracción de recursos naturales, tales como hidrocarburos, petróleo, gas, agua y, alternativamente, el secuestro de CO2. Para formar el orificio de perforación, se puede usar una tubería de perforación. En ocasiones se hacen pasar líneas de control a través de la tubería de perforación para enviar señales hacia y desde un conjunto de fondo de orificio. Los orificios de perforación de producción de pozos utilizados en operaciones subterráneas utilizan típicamente revestimientos dispuestos en su interior, junto con material de aislamiento zonal, que puede ser cemento en algunos casos, para proteger el orificio de perforación de presiones en el pozo, reacciones químicas y otras condiciones y evitar fallos tales como el derrumbe del orificio de perforación, roturas y fallos de tracción. Los revestimientos también se pueden utilizar para definir zonas de producción en diversas partes del orificio de perforación.

Las técnicas de monitorización y evaluación de revestimiento y material de aislamiento zonal son herramientas importantes para mantener la integridad del aislamiento zonal, y a su vez mantener la integridad del orificio de perforación. Los procedimientos de evaluación y mantenimiento implican sondear el revestimiento y el cemento que se usa para unir el revestimiento a una pared de orificio de perforación para determinar la presencia de espacios vacíos entre el revestimiento y la pared de orificio de perforación. Se utilizan herramientas de registro de pozo para realizar el sondeo, tales como herramientas de línea de cable que transportan una sonda dentro del revestimiento a la ubicación para el sondeo. Dichas herramientas de línea cable requieren personal para desplazar la herramienta para el sondeo y recuperar la herramienta después de la finalización de una operación de sondeo. A continuación, puede llevarse a cabo la interpretación de los registros.

En los elementos tubulares que pasan a través de orificios de perforación abiertos o con revestimiento, tales como para la producción, las líneas de control pueden pasar a través del interior del elemento tubular para controlar herramientas en el fondo del pozo o enviar señales a una ubicación en la parte superior del pozo. Dichas líneas de control se unen por el personal en la ubicación del pozo, lo que lleva tiempo.

La técnica sería receptiva a dispositivos y métodos alternativos para transmitir señales en el pozo, tales como, aunque no de forma limitativa, telemetría de pulso de lodo.

El documento US-2002/0113716 A1 da a conocer una barrena hueca para transmitir información. Dicha barrena comprende una pared cilíndrica eléctricamente conductora, una capa de material eléctricamente aislante que cubre la cara interior de la barrena a lo largo de toda su longitud, una capa conductora que cubre dicha capa aislante, y una capa adicional de material eléctricamente aislante que cubre la cara interior de dicha capa eléctricamente conductora, no cubriendo dicha capa aislante adicional las caras interiores de dichos anillos que están en contacto con el lodo de perforación.

Además, el documento EP 0296788 A2 da a conocer un conjunto de tubería que comprende un elemento de tubería dispuesto para su conexión de extremo a extremo con elementos de tubería similares o en cooperación, y un medio conductor alargado. El elemento de tubería y el medio conductor tienen configuraciones en cooperación, por lo que el elemento de tubería y el medio conductor pueden montarse en una relación predeterminada mediante un movimiento relativo longitudinal.

El documento WO 2013/079928 A2 se refiere a un aparato para la transmisión y la recepción de datos en un pozo petrolífero o de gas. El aparato comprende un transceptor de señal de pozo adaptado para recibir datos de un generador de señal y transmitir la señal a través del pozo y un elemento alargado con un eje, ubicado en el orificio de pozo; en donde la señal es transmitida por el transceptor, predominantemente de manera axial a lo largo del elemento alargado.

El documento WO 2004/033847 A1 describe un aparato y un método para transmitir una señal en un orificio de pozo.

El documento WO 2004/033847 A1 da a conocer un aparato de transmisión de señal que es capaz de transmitir señales desde la profundidad de un orificio de pozo a través de una cadena de elementos tubulares, preferiblemente, una tubería de perforación. El aparato de transmisión comprende un conductor de señal y un elemento tubular, en donde el conductor de señal está ubicado adyacente a una superficie interior del elemento tubular.

Breve descripción

Un sistema de pozo incluye un elemento tubular que tiene un eje longitudinal, una primera línea y una segunda línea aplicadas en el elemento tubular. La segunda línea está separada radialmente de la primera línea, en donde cada una de la primera línea y la segunda línea incluye una parte conductora formada a partir de un material eléctricamente conductor, y la primera línea y la segunda línea están configuradas para suministrar una señal y/o energía entre ubicaciones de parte superior de pozo y de fondo de pozo del elemento tubular. El sistema de pozo incluye además un centralizador dispuesto en una superficie exterior del elemento tubular, y un tercer marcador conectado eléctricamente al primer mercado y que se extiende a lo largo de al menos un separador del centralizador.

Breve descripción de los dibujos

Las siguientes descripciones no deben considerarse limitantes de ninguna manera. Con referencia a los dibujos adjuntos, los elementos similares se numeran de manera similar:

la FIG. 1 representa una vista en sección parcial de un elemento tubular que tiene una realización de una línea conductora aplicada en el mismo;

la FIG. 2 representa una vista en sección lateral y esquemática de una realización de un sistema de transmisión de señal de elemento tubular que utiliza revestimiento en un orificio de perforación;

la FIG. 3 representa una vista en perspectiva de una realización de secciones de un elemento tubular dentro del sistema de transmisión de señal de elemento tubular de la FIG. 2;

la FIG. 4 representa una vista esquemática de una realización de un centralizador en un elemento tubular dentro de un sistema de transmisión de señal de elemento tubular;

la FIG. 5 representa una vista en perspectiva y en corte de una parte de una realización de un elemento tubular para un sistema de transmisión de señal de elemento tubular;

la FIG. 6 representa una vista en sección lateral y esquemática de una realización de un sistema de transmisión de señal de elemento tubular que usa tubo enrollado en un orificio de perforación;

la FIG. 7 representa una vista en sección lateral y esquemática de una realización de un sistema de transmisión de señal de elemento tubular que usa tubería de perforación y,

la FIG. 8 representa una vista lateral de una realización de un sistema de transmisión de señal de elemento tubular que usa un elemento tubular perforado.

Descripción detallada

Una descripción detallada de una o más realizaciones del aparato y método descritos se presenta en la presente descripción a modo de ejemplo y no de limitación, con referencia a las figuras.

Con referencia a la FIG. 1, las realizaciones descritas en la presente descripción emplean uno o más conductores de señal formados como líneas conductoras 46 formadas o aplicadas, tal como pintadas, impresas o grabadas, en una superficie de un elemento tubular 18. Como se describirá adicionalmente a continuación, el elemento tubular 18 puede emplearse para diversas aplicaciones de pozo, tales como revestimiento, tubo enrollado, tubería de perforación, segmentos de tubería, envolturas protectoras, tubo de producción, etc. Además, las líneas 46 pueden estar formadas o aplicadas en una o ambas de una superficie interior o una superficie exterior y pueden usarse para transmisión de datos y/o transmisión de energía. Es decir, las líneas 46 están configuradas para suministrar cualquier señal, tal como cualquier señal eléctrica, cualquier señal para la transmisión de datos, una señal de inicio o de parada, una señal analógica o digital, una señal indicativa de una condición detectada, y/o una señal de energía eléctrica desde y/o a una ubicación de pozo y entre ubicaciones de parte superior de pozo y de fondo de pozo del elemento tubular 18. Por lo tanto, una “señal” a la que se hace referencia en la presente descripción puede incluir cualquier señal salvo que se indique lo contrario. La línea conductora 46 incluye una parte 60 eléctricamente conductora y puede incluir además una parte 62 no conductora (eléctricamente aislante). La parte conductora 60 se forma usando un material conductor 58. El material conductor 58 puede incluir materiales tales como pintura, tinta o película aplicados en el elemento tubular 18, o alternativamente puede grabarse en el elemento tubular 18. El material conductor 58 puede incluir cobre, plata y pintura o tinta a base de grafito, o cualesquiera otras partículas o polvos conductores, o combinación de partículas o polvos conductores, incluyendo por ejemplo metal, en una mezcla con un medio que puede ser pintado o impreso que se puede aplicar en el elemento tubular 18. En una realización, el material conductor 58 está formado por un material, tal como una pintura o tinta, que cambia de un estado líquido a un estado sólido. La parte 62 no conductora puede aplicarse en la parte conductora 60 o, alternativamente, la parte 62 no conductora puede formar parte del material conductor 58 que se aplica simultáneamente con la parte conductora 60. Por ejemplo, puede seleccionarse un medio que puede ser pintado que permita que la parte conductora 60 se asiente en el mismo, dejando una parte 62 no conductora de aislamiento que cubre la parte conductora 60. Alternativamente, las líneas conductoras 46 pueden formarse usando un proceso de dos etapas aplicando primero el material conductor 58 en el elemento tubular 18 para formar la parte conductora, y aplicando a continuación un material no conductor en la parte superior del material conductor 58 para formar la parte 62 no conductora. La parte 62 no conductora también puede interponerse entre el elemento tubular 18 y el material conductor 58. Parte de la parte 62 no conductora también puede usarse para aislar eléctricamente la línea conductora 46 de un conector conductor 44 (ver la FIG. 3), si la línea conductora 46 y el conector 44 no están previstos para conectarse eléctricamente. Los conectores conductores 44 también incluyen un material conductor 58 aplicado o grabado en el elemento tubular 18, pudiendo formarse de una manera similar a la descrita para las líneas conductoras 46, aunque en algunas realizaciones los conectores conductores 44 pueden no incluir la parte 62 no conductora, como se describirá adicionalmente a continuación.

El elemento tubular 18 puede estar hecho de cualquier material adecuado para soportar condiciones en el pozo, tales como presión, temperatura y reacción química. Ejemplos no limitantes de tales materiales incluyen acero, acero al carbono tratado térmicamente, acero inoxidable, aluminio, titanio, fibra de vidrio y otros materiales. En una realización, el elemento tubular 18 incluye una pluralidad de secciones tubulares 30 (FIG. 3), tales como segmentos de tubería o juntas de revestimiento, conectadas entre sí mediante extremos roscados o juntas roscadas u otros mecanismos de conexión para lograr una longitud suficiente para un orificio 14 de perforación (FIG. 2). Alternativamente, el elemento tubular 18 puede ser continuo sin juntas, por ejemplo, el tubo enrollado 90 (FIG. 6) y el elemento tubular 18 pueden extenderse cualquier longitud del orificio 14 de perforación. Por ejemplo, el orificio 14 de perforación puede incluir un elemento tubular 18 completo que se extiende desde una superficie 24 o una ubicación cercana a la superficie hasta una profundidad seleccionada o un revestimiento tal como un revestimiento de producción que está suspendido en el orificio 14 de perforación.

Con referencia a la FIG. 2, se muestra una realización de un sistema de pozo, en particular, un sistema 10 de transmisión de señal de elemento tubular que emplea al menos una línea conductora 46 (ver FIGS. 1 y 3) que incluye el elemento tubular 18 dispuesto en el orificio 14 de perforación, teniendo el orificio 14 de perforación una pared 12 de orificio de perforación. En la realización ilustrada en la FIG. 2, el elemento tubular 18 se emplea como un revestimiento 19. El orificio 14 de perforación penetra al menos en una formación 16 de tierra durante una operación subterránea. Como se describe en la presente descripción, una “formación” se refiere a los diversos elementos y materiales que pueden encontrarse en un entorno de superficie subterráneo y que rodean el orificio 14 de perforación. Aunque el orificio 14 de perforación se ilustra extendiéndose de manera sustancialmente vertical desde la superficie 24, debe entenderse que el orificio 14 de perforación puede incluir adicionalmente partes que se extienden en direcciones que se desvían de la vertical, incluyendo partes que se extienden paralelas o sustancialmente paralelas a la superficie 24 para formar un pozo horizontal. El elemento tubular, 18 cuando se emplea como revestimiento 19, puede cementarse o unirse a la pared 12 de orificio de perforación a través de un material 20 de soporte de revestimiento, tal como cemento 22 o cualquier otro material de aislamiento zonal que incluye cualquier cementación u otro material o combinación de materiales adecuados, suficiente para unir el elemento tubular 18 a la pared 12 de orificio de perforación, facilitar que el elemento tubular 18 soporte y/o aísle partes del orificio 14 de perforación o, de otro modo, soportar el elemento tubular 18. En una realización, el material 20 de soporte de carcasa es cemento 22. El cemento 22 puede incluir un material o mezcla forzado al interior de un espacio entre el elemento tubular 18 y la pared 12 de orificio de perforación y sirve para unir el elemento tubular 18 a la pared 12 de orificio de perforación para formar una funda de cemento que rodea el elemento tubular 18. El material 20 de soporte de revestimiento puede incluir además uno o más empacadores expansibles (no mostrados) como una alternativa o adición al cemento 22, así como cualquier otro agente de unión adecuado para el tipo de formación 16 a través de la cual se extiende el orificio 14 de perforación. Aunque el sistema 10 es útil en operaciones con un elemento tubular 18 cementado o unido de otro modo, la aplicación del elemento tubular 18 no está limitada a ningún material 20 de soporte de revestimiento particular cuando se emplea como revestimiento 19. El elemento tubular 18 también puede emplearse en cualquier otra operación de pozo que requiere un elemento tubular.

En una realización en la que el elemento tubular 18 está formado por una pluralidad de secciones 30, la FIG. 3 representa una realización de la sección tubular 30 del elemento tubular 18, con una sección tubular 30 adyacente mostrada en línea discontinua. El elemento tubular 18 puede incluir una pluralidad de secciones tubulares 30 para constituir la longitud total del elemento tubular 18. La sección tubular 30 se extiende a lo largo de un eje longitudinal 32 e incluye una superficie exterior 34, que está orientada hacia el material 20 de soporte de revestimiento y la pared 12 de orificio de perforación (FIG. 2) cuando se usa como revestimiento 19, y una superficie interior 36 (radialmente interior con respecto a la superficie exterior 34) que define un orificio o espacio 38 de flujo para recibir una cadena de producción, tubo enrollado o herramientas de pozo. Cada sección tubular 30 incluye un primer extremo 40, tal como un extremo de parte superior de pozo, y un segundo extremo 42, tal como un extremo de fondo de pozo. La sección tubular 30 puede estar unida a una o más secciones tubulares 30, o se pueden utilizar juntas de interconexión para conectar entre sí secciones tubulares 30 adyacentes.

En una realización, la sección tubular 30 incluye uno o más conectores conductores 44 que, en una realización, rodean una superficie del elemento tubular 18, tal como la superficie exterior 34 de la sección tubular 30, para formar anillos conductores. En la realización ilustrada, cuatro conectores conductores 44 están dispuestos en la sección tubular 30, tal como un primer, segundo, tercero y cuarto conectores conductores 45a, 45b, 45c y 45d. Los conectores conductores 44 pueden ocupar distintas áreas longitudinales de la sección tubular 30. Es decir, conectores conductores 44 adyacentes pueden estar separados longitudinalmente entre sí. También en la realización ilustrada, la sección tubular 30 incluye además al menos dos líneas conductoras 46 que se extienden longitudinalmente, que pueden aplicarse en la superficie exterior 34 como se describió anteriormente con respecto a la FIG. 1. Las líneas conductoras 46 están conectadas respectivamente de manera eléctrica a los conectores conductores 44, pero no entre sí en el orificio de pozo. Es decir, en la realización ilustrada, una primera línea conductora 48 está conectada eléctricamente al primer conector conductor 45a, pero no al segundo conector conductor 45b, y una segunda línea conductora 50 está conectada eléctricamente al segundo conector conductor 45b, pero no al primer conector conductor 45a. En una realización, una tercera y cuarta líneas conductoras (no mostradas) pueden estar conectadas eléctricamente al tercer y cuarto conectores conductores 45c y 45d. Las líneas conductoras 46 sirven como conductores de señal para el sistema 10. Las líneas conductoras 46 también pueden ocupar distintas áreas radiales de la sección tubular 30. Es decir, las líneas conductoras 46 adyacentes están separadas radialmente entre sí. Aunque solo se ilustran dos líneas conductoras 46, el elemento tubular 18 puede incluir más de dos líneas conductoras 46 dispersas radialmente alrededor de la superficie exterior 34. El número de líneas conductoras 46 solo depende del ancho y número de las líneas conductoras 46 y la circunferencia del elemento tubular 18. La primera y segunda líneas conductoras 48, 50 pueden tener diferentes longitudes a lo largo de la sección tubular 30, de manera que la primera y segunda líneas conductoras 48, 50 se extienden hasta diferentes profundidades cuando se instalan dentro del orificio 14 de perforación. Por ejemplo, la primera línea conductora 48 se extiende más lejos en el interior del orificio 14 de perforación (y más lejos de la superficie 24) que la segunda línea conductora 50. Cuando se incluyen más de dos líneas conductoras 46, todas pueden extenderse diferentes longitudes a lo largo de la sección tubular 30. En algunas secciones tubulares 30, al menos una de la primera y segunda líneas conductoras 48, 50 se extiende hasta el segundo extremo 42 para conectarse con una línea conductora 46 o un conector conductor 44 en una sección tubular 30 adyacente conectada a su propio primer extremo 40. Las líneas conductoras 46 se alinean correctamente con las líneas conductoras 46 en la sección tubular 30 adyacente durante la formación del elemento tubular 18 para asegurar la continuidad en la transmisión de señales a lo largo de la longitud del elemento tubular 18. Aunque las líneas conductoras 46 se describen como formadas en las secciones 30 del elemento tubular 18, el elemento tubular 18 puede incluir solo una sección, o puede ser un elemento tubular continuo ininterrumpido, en cuyo caso las líneas conductoras 46 pueden estar dispuestas en el elemento tubular 18 según sea necesario.

En una realización, tal como se muestra en las FIGS. 2 y 3, las líneas conductoras 46 permiten la recogida/transmisión de datos con respecto a la condición del cemento a diversas profundidades y transmiten los datos a la superficie mediante las líneas conductoras 46 a través de señales en una dirección hacia la parte superior 56 del pozo. Al usar profundidades variables a las que las líneas conductoras 46 se extienden dentro del orificio 14 de perforación, las mediciones se pueden tomar observando valores a través de dos líneas conductoras 46 a diferentes profundidades, tales como la primera y segunda líneas conductoras 48, 50. Las líneas conductoras 46 están respectivamente conectadas de manera eléctrica a los conectores conductores 44, que también pueden ser líneas conductoras. Cuando los conectores conductores 44 tienen forma de anillo, como se ilustra, los conectores 44 pueden obtener datos alrededor de toda la circunferencia del elemento tubular 18, a las profundidades a las que están dispuestos, en lugar de desde solo una ubicación radial del elemento tubular 18. La conexión entre los conectores conductores 44 y sus respectivas líneas conductoras 46 permite que las líneas conductoras 46 transmitan señales obtenidas de los conectores 44 a la superficie 24. Pueden analizarse cambios en las propiedades eléctricas en el cemento 22 a lo largo del tiempo desde la ubicación en adelante, para determinar el estado del cemento (líquido, gel, sólido) y si existe algún daño en el cemento 22 o si existe alguna entrada de fluido en el anillo entre la superficie exterior 36 del elemento tubular 18 y la pared 12 de orificio de perforación. Se ilustra esquemáticamente un sistema 54 de control (FIG. 2) en la superficie 24 para recibir, almacenar, analizar y/o transmitir cualquier señal transmitida mediante cualquiera de las líneas conductoras 46 dispuestas en el elemento tubular 18. El sistema 54 de control puede, adicional o alternativamente, transmitir las señales a una ubicación remota para su procesamiento adicional. Debido a que las líneas conductoras 46 y los conectores conductores 44 están siempre en su ubicación, los datos pueden recogerse continuamente durante la vida útil del pozo y en tiempo real. La monitorización de la funda de cemento 22 y el elemento tubular 18 puede producirse en tiempo real y extenderse desde la colocación física inicial del elemento tubular 18 en el interior del orificio 14 de perforación durante toda la vida útil del pozo o la vida útil de los componentes dentro del pozo. Alternativa o adicionalmente, el sistema 54 de control puede usarse para dirigir señales en una dirección 52 hacia el fondo del pozo a lo largo de una o una pluralidad de las líneas conductoras 46, tal como para la transmisión de energía hacia el pozo.

Al aplicar las líneas conductoras 46 y los conectores conductores 44 en la superficie exterior 36 del elemento tubular 18, como se ilustra en la FIG. 3, las líneas conductoras 46 y los conectores conductores 44 están dispuestos en ubicaciones que interactúan directamente con el elemento tubular 18, así como el material 20 de soporte de revestimiento.

En la FIG. 4 se muestra otra realización de la utilización del elemento tubular 18 con líneas conductoras 46 formadas a partir de material conductor 58. El elemento tubular 18, que define cualquier tubería o revestimiento de pozo, se muestra dentro del orificio 14 de perforación, y separado de la pared 12 de orificio de perforación (o de otro elemento tubular 18) por un centralizador 66 dispuesto en la superficie exterior 34 del elemento tubular 18. El centralizador 66 puede incluir extremos definidos por un primer anillo 68 y un segundo anillo 70, cada uno dispuesto alrededor de la superficie exterior 34 del elemento tubular 18. El centralizador 66 puede incluir además una pluralidad de separadores expansibles 72 que interconectan el primer anillo 68 y el segundo anillo 70 y que ayudan a separar el elemento tubular 18 de la pared 12 de orificio de perforación (o de otro elemento tubular 18). Los separadores 72 pueden estar dispuestos sustancialmente planos contra la superficie exterior 34 durante la disposición del elemento tubular 18 dentro del orificio 14 de perforación, y luego el centralizador 66 puede disponerse en su posición usando cualquier accionador mecánico, eléctrico o hidráulico conocido para expandir los separadores 72 a la posición arqueada mostrada en la FIG. 4, tal como reduciendo la distancia entre el primer y segundo anillos 68, 70, para centralizar el elemento tubular 18 dentro del orificio 14 de perforación. Como en las realizaciones anteriores, las líneas conductoras 46 se aplican en el elemento tubular 18, y en la realización ilustrada, las líneas conductoras 46 se aplican en la superficie exterior 34 del elemento tubular 18, una o más líneas conductoras 46 pueden aplicarse adicionalmente en la superficie interior 36 del elemento tubular 18 según sea necesario. Al menos un conector conductor 44 también se aplica en el elemento tubular 18, y en una ubicación a lo largo del elemento tubular 18 que está dispuesta longitudinalmente dentro de un área comprendida por el centralizador 66, entre el primer y segundo anillos 68, 70. Al menos una de las líneas conductoras 46, tal como la primera línea conductora 48, se extiende hasta el conector conductor 44. Además, al menos una de las líneas conductoras 46, tal como la segunda línea conductora 50, está conectada eléctricamente a una tercera línea conductora 74 aplicada en el centralizador 66. En particular, la tercera línea conductora 74 incluye una primera parte 78 aplicada a lo largo del primer anillo 68 y una parte o segundas partes 80 aplicadas a lo largo de al menos una parte de al menos uno de los separadores 72. Como se muestra, las segundas partes 80 de la tercera línea conductora 74 se aplican aproximadamente en la mitad de la longitud de cada uno de los separadores 72. Los extremos 76 de las segundas partes 80 de la tercera línea conductora 74 en los separadores 72 pueden quedar expuestos. Es decir, los extremos 76 pueden no estar cubiertos por una parte 62 no conductora. Los extremos 76 de la tercera línea conductora 74 están sustancialmente alineados longitudinalmente con el conector conductor 44 cuando el centralizador 66 está en la posición establecida mostrada en la FIG. 4. El conector conductor 44 suministra continuamente datos con respecto a una distancia 82 entre el elemento tubular 18 y la pared 12 de orificio de perforación (o superficie interior de otro elemento tubular 18) detectando las propiedades eléctricas entre el conector conductor 44 y los extremos 76 de la tercera línea conductora 74 dispuesta en el centralizador 66. Las propiedades eléctricas entre centralizadores adicionales (no mostrados) y la pared 12 de orificio de perforación pueden determinarse usando líneas conductoras 46 adicionales en la superficie exterior 34 que se extienden más longitudinalmente más allá de la primera y segunda líneas conductoras 48, 50 y el centralizador 66. La realización mostrada en la FIG. 4 puede emplearse adicionalmente con el cemento 22, en donde los centralizadores 66 permiten un mayor grado de resolución en el espesor de la funda de cemento.

En otra realización, como se muestra en la FIG. 5, además de o en lugar de las líneas conductoras 46 en la superficie exterior 34 del elemento tubular 18, las líneas conductoras 46 y los conectores conductores 44 pueden pintarse, imprimirse o grabarse en la superficie interior 36 del elemento tubular 18. Las líneas conductoras 46 aplicadas interiormente pueden ser particularmente útiles en una aplicación de transmisión de energía en donde se puede suministrar energía a uno o más dispositivos 64 de pozo, tales como sensores u otros dispositivos, utilizados dentro del orificio 38 de flujo (FIG. 1) del elemento tubular 18, tal como dentro de tubo enrollado 90, como se muestra en la FIG. 6, y dentro de una tubería 102 de perforación, como se muestra en la FIG. 7. La línea conductora 46 puede estar unida a una variedad de dispositivos 64 de pozo, incluyendo cualquiera de una variedad de sensores/herramientas, ya sea en la superficie interior 36 o en la superficie exterior 34 del elemento tubular 18. El dispositivo 64 de pozo también puede estar unido adyacente a un extremo del 18 elemento tubular y, por lo tanto, no en la superficie 36, 34 del elemento tubular 18. Además, la línea conductora 46 puede usarse para suministrar una señal detectada y/o energía desde el dispositivo 64 de pozo y/o al mismo. Con referencia a la FIG. 6, el tubo enrollado 90, como parte de un sistema 110 de transmisión de señal de elemento tubular, se usa típicamente en un conjunto de carrete y se inyecta en el orificio 14 de perforación usando un sistema de inyector (no mostrado). Los empacadores 94, ilustrados en su posición completamente desplegada y extendida en la FIG. 6 para sellar el tubo enrollado 90 dentro del orificio 14 de perforación, pueden instalarse en ubicaciones a lo largo del tubo enrollado 90 en una posición no extendida antes del despliegue. Un conjunto 92 de orificio inferior (“ BHA” ) puede unirse a un extremo 94 del tubo enrollado 90 antes de transportar el tubo enrollado 90 al interior del orificio 14 de perforación. En algunas realizaciones, se transportan herramientas, tales como anclajes, válvulas de control, desviadores de flujo, conjuntos de sello, bombas, sensores u otros aparatos y dispositivos 64 de pozo, usando el tubo enrollado 90. Para la realización del tubo enrollado 90, debido a que el tubo enrollado 90 se inyecta en el orificio 14 de perforación y se retira del mismo usando un inyector que incluye bloques sujetadores configurados para suministrar o retirar el tubo enrollado 90 con respecto al orificio 14 de perforación, para evitar daños en las líneas 46, las líneas 46 pueden estar limitadas a la superficie 36 interior. Alternativamente, si se aplica en la superficie exterior 34, la línea 46 se dispone en un área del tubo enrollado 90 que evitará el contacto con los bloques sujetadores para evitar daños en la línea 46. Con referencia a la FIG. 7, un conjunto de perforación incluye una tubería 102 de perforación soportada por una estructura 104 de torre de perforación como parte de un sistema 210 de transmisión de señal de elemento tubular. La tubería 102 de perforación termina en una broca 106 que puede girar con respecto al orificio 14 de perforación. La tubería 102 de perforación puede estar hecha de segmentos de tubería interconectados para formar el elemento tubular 18. Unos segmentos 108 de anillo pueden incluir dispositivos 64 que incluyen sensores y circuitos electrónicos para procesar previamente señales suministradas por los sensores, válvulas y émbolos para crear pulsos de presión. En cualquiera de las realizaciones de un elemento tubular 18, cuando la funcionalidad del dispositivo 64 de pozo que incluye herramientas, sensores u otro aparato requiere comunicación eléctrica, las líneas conductoras 46 pueden utilizarse en lugar de tener que disponer adicionalmente un cable de línea de cable dentro del tubo enrollado 90, la tubería 102 de perforación, etc. En tal aplicación, la línea conductora 46 designada para el suministro de señales de energía en la dirección 52 hacia el fondo del pozo no necesita estar conectada eléctricamente a ningún conector conductor 44. Las líneas conductoras 46 aplicadas interiormente también pueden usarse para transmitir señales en la dirección 56 hacia la parte superior del pozo como se describió anteriormente. El elemento tubular 18 puede incluir cualquier combinación de líneas conductoras 46 y conectores conductores 44 aplicados en una o ambas de la superficie interior 36 y la superficie exterior 34. Debido a que las líneas conductoras 46 ocupan poco espacio dentro del elemento tubular 18, el orificio 38 de flujo no queda bloqueado y queda un amplio espacio dentro del orificio 38 de flujo para la hidráulica, producción, inyección y herramientas.

Aunque la línea 46 se ha ilustrado previamente extiendiéndose sustancialmente paralela al eje longitudinal 32 del elemento tubular 18, la línea 46 también puede extenderse en otras configuraciones tales como un patrón helicoidal, como se muestra en la FIG. 8. En la realización ilustrada, la línea 46 que se extiende helicoidalmente está dispuesta en la superficie interior del elemento tubular 18 y, por lo tanto, se muestra en líneas discontinuas. Sin embargo, la línea 46 que se extiende helicoidalmente también puede disponerse en la superficie exterior 34. El elemento tubular 18 puede ser cualquier elemento tubular como se ha descrito anteriormente, aunque el elemento tubular 18 mostrado en la FIG. 8 se representa como una envoltura protectora 120. En una realización, la envoltura 120 puede formarse a partir de una tira 122 de material, y la tira 122 puede ser no perforada o, alternativamente, incluir aberturas o perforaciones 124. La línea 46 puede aplicarse entonces como una línea recta en la tira 122. La tira 122 puede enrollarse de este modo helicoidalmente alrededor del eje 32 y soldarse por sus lados para crear la envoltura tubular 120 con una soldadura helicoidal 126. Aunque la línea 46 se aplica como una línea recta en las tiras 122, la línea 46 de la cubierta resultante 120, ya sea en la superficie exterior 34 o la superficie interior, tiene una forma helicoidal. La línea 46 dispuesta helicoidalmente es útil como se ha descrito previamente para transmitir señales en las direcciones 52, 56 hacia la parte superior o el fondo del pozo con respecto al elemento tubular 18 y su disposición con respecto a la superficie 24 (FIG. 2).

A diferencia de un cable conductor tradicional, que tendría que montarse en un elemento tubular 18 o dentro del mismo durante la formación del elemento tubular 18 en la superficie 24 por parte del personal, el material conductor 58 para las líneas conductoras 46 y los conectores conductores 44 se puede aplicar fuera de su ubicación definitiva durante la fabricación del elemento tubular 18. Al eliminar completamente la etapa adicional de unir un cable al elemento tubular 18 durante su formación en la ubicación definitiva, se obtiene un ahorro de tiempo y dinero. Además, se elimina la posibilidad de que un cable conductor unido se descoloque o rompa durante la instalación en un orificio 14 de perforación. Adicionalmente, el material conductor 58 puede aplicarse sustancialmente alineado con cualquiera de las superficies 34, 36 y, por lo tanto, se utiliza muy poco espacio, dejando más espacio para otras necesidades del pozo, tales como cemento 22, herramientas y dispositivos 64 de pozo, y cualesquiera elementos tubulares 18 dispuestos interiormente.

Las líneas conductoras 46 pueden servir como líneas de transmisión para transmitir cualquier tipo de señales que incluyen señales detectadas indicativas de calidad de cemento o señales de sensores y otros dispositivos de pozo, que se envían en la dirección 52 hacia la parte superior del pozo. Adicionalmente, las líneas conductoras 46 son capaces de recibir señales de datos que se pueden enviar en la dirección 56 del fondo del pozo. Dado que las líneas conductoras 46 incluyen un núcleo 60 conductor metálico, las líneas conductoras 46 son capaces adicionalmente de transferir energía eléctrica, a diferencia de la fibra óptica.

Por lo tanto, las realizaciones descritas en la presente descripción permiten a los operarios analizar la condición y el estado del cemento 22 basándose en la medición del cambio en las propiedades eléctricas a través de dos líneas conductoras 46. El método propuesto incluye utilizar un conjunto de líneas conductoras 46 que se aplican previamente en el elemento tubular 18 (superficie interior 36 o superficie exterior 34) y alineadas correctamente durante la formación del elemento tubular para obtener un sistema 10 de transmisión de señal de elemento tubular. Las líneas conductoras 46 permiten a un operario recoger mediciones eléctricas de varias profundidades y, representándolas a lo largo del tiempo y referenciándolas con respecto a mediciones de laboratorio, se puede determinar la condición del cemento 22. Métodos adicionales para analizar el cemento 22 también pueden incluir la utilización de líneas conductoras 46 en el centralizador 66. Estos métodos permiten la monitorización continua en tiempo real de la funda de cemento 22 en el orificio 14 de perforación. Los métodos también permiten que los operarios estudien/midan o evalúen las propiedades del cemento a través del espesor del cemento 22. Estos métodos eliminan la necesidad de líneas de cable que deben pasar por el interior del elemento tubular 18 y elimina equipos de superficie y personal adicional sustanciales. Las realizaciones descritas en la presente descripción permiten además la transmisión de señales dentro de cualquier elemento tubular 18 de pozo, tal como dentro del tubo enrollado 90, la tubería 102 de perforación y otros segmentos de tubería y elementos tubulares. En una realización, dicha transmisión de señal puede incluir transmisión de energía a lo largo de las líneas conductoras 46. La realización del elemento tubular 18 que incluye un centralizador 66 puede usarse sola o en combinación con las realizaciones descritas anteriormente. Es decir, el elemento tubular 18 puede incluir líneas conductoras 46 dispuestas en cualquiera o la totalidad de la superficie exterior 34, la superficie interior 36 y el centralizador 66. Además, cuando el sistema 54 de control incluye o está conectado a un transmisor de datos remoto, se pueden monitorizar múltiples pozos de forma remota, lo que permite así un mejor análisis por parte de expertos, requiriendo al mismo tiempo menos operarios para llevar a cabo la operación.

El uso de los términos “ un” y “ una” y “el/la” y referentes similares en el contexto de la descripción de la invención (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) debe interpretarse como que cubre tanto el singular como el plural, salvo que se indique lo contrario en la presente descripción o el contexto lo contradiga. Además, debe observarse que los términos “primero” , “segundo” y similares utilizados en la presente descripción no indican ningún orden, cantidad o importancia, sino que se utilizan para distinguir un elemento de otro. El modificador “ aproximadamente” usado en relación con una cantidad es inclusivo del valor indicado y tiene el significado dictado por el contexto (p. ej., incluye el grado de error asociado con la medición de la cantidad particular).

Las enseñanzas de la presente descripción pueden usarse en una variedad de operaciones de pozos. Estas operaciones pueden implicar el uso de uno o más agentes de tratamiento para tratar una formación, los fluidos residentes en una formación, un orificio de pozo y/o equipos en el orificio de pozo, tal como tubo de producción. Los agentes de tratamiento pueden tener forma de líquidos, gases, sólidos, semisólidos y mezclas de los mismos. Agentes de tratamiento ilustrativos incluyen fluidos de fracturación, ácidos, vapor, agua, salmuera, agentes anticorrosión, cemento, modificadores de la permeabilidad, lodos de perforación, emulsionantes, demulsificantes, marcadores, mejoradores del flujo, etc. Las operaciones de pozo ilustrativas incluyen fracturación hidráulica, estimulación, inyección de marcadores, limpieza, acidificación, inyección de vapor, inundación de agua, cementación, etc.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a una realización o realizaciones ilustrativas, los expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse diversos cambios y los equivalentes pueden sustituirse por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limite a la realización particular descrita como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones. Además, en los dibujos y la descripción, se han descrito realizaciones ilustrativas de la invención y, aunque se pueden haber utilizado términos específicos, salvo que se indique lo contrario, los mismos se usan en un sentido genérico y descriptivo únicamente y no con fines de limitación, por lo tanto, el alcance de la invención no está limitado por lo anteriormente descrito.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (10, 110, 210) de pozo que incluye:

un elemento tubular (18) que tiene un eje longitudinal (32);

una primera línea (48) y un segunda línea (50) aplicadas en el elemento tubular (18), estando separada radialmente la segunda línea (50) de la primera línea (48), incluyendo cada una de la primera línea (48) y la segunda línea (50) una parte conductora (60) formada a partir de un material (58) eléctricamente conductor, estando configuradas la primera línea (48) y la segunda línea (50) para suministrar una señal entre ubicaciones de parte superior de pozo y de fondo de pozo del elemento tubular (18); y

un centralizador (66) dispuesto en una superficie exterior (34) del elemento tubular (18), y una tercera línea (74) conectada eléctricamente a la primera línea (48) y que se extiende a lo largo de al menos un separador (72) del centralizador (66).

2. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 1, en donde la línea (46) incluye una pintura conductora, una tinta conductora o una película conductora aplicada en una superficie exterior (34) y/o una superficie interior (36) del elemento tubular (18).

3. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 1, en donde la línea (46) está aplicada en la superficie interior (36) del elemento tubular (18).

4. El sistema (110) de pozo de la reivindicación 3, en donde el elemento tubular (18) es tubo enrollado (90) o tubería (102) de perforación.

5. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 3, que comprende además un dispositivo (64) de pozo conectado eléctricamente a la línea (46), en donde la línea (46) está configurada para suministrar electricidad al dispositivo (64) de pozo y/o transmitir una señal desde el dispositivo (64) de pozo.

6. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 1, en donde el elemento tubular (18) está formado por una pluralidad de secciones tubulares (30), estando aplicada una parte de la línea (46) en cada sección tubular (30), conectándose entre sí las secciones tubulares (30) para alinear y conectar eléctricamente entre sí extremos de partes de línea adyacentes respectivas.

7. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 1, que comprende además un primer conector conductor (45a) conectado eléctricamente a la primera línea (48) y aplicado en el elemento tubular (18), y un segundo conector conductor (45b) conectado eléctricamente a la segunda línea (50) y aplicado en el elemento tubular (18).

8. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 7, en donde el primer y segundo conectores conductores (45a, 45b) tienen forma de anillo.

9. El sistema (10, 110, 210) de pozo de la reivindicación 7, en donde la primera y segunda líneas (48, 50) incluyen una parte (62) no conductora y el primer y segundo conectores conductores (45a, 45b) no incluyen la parte no conductora (62), y la primera y segunda líneas (48, 50) y el primer y segundo conectores conductores (45a, 45b) están en una superficie exterior (34) del elemento tubular (18), y que comprende además una funda (22) de cemento que rodea el elemento tubular (18), el primer y segundo conectores conductores (45a, 45b), y la primera y segunda líneas (48, 50).