BRPI0414986B1

BRPI0414986B1 - sistema e método para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo

Info

Publication number: BRPI0414986B1
Application number: BRPI0414986-6A
Authority: BR
Inventors: Tommy Grigsby; Bruce Techentien; David Henderson; Bryon Mullen
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2021-02-23
Also published as: US20070081768A1; NO334065B1; BRPI0414986A; WO2005045175A3; US7556093B2; WO2005045175A2; NO20061980L; US7165892B2; DK200600583A; US20050074210A1

Abstract

"SISTEMA E MÉTODO PARA FAZER CONEXÕES DE FIBRA ÓPTICA EM UM POÇO SUBTERRÂNEO, APARELHO E SISTEMA PARA FAZER UMA CONEXÃO ENTRE LINHAS EM UM POÇO SUBTERRÂNEO, E, MÉTODO PARA MONITORAR UM POÇO SUBTERRÂNEO". É descrita uma conexão úmida de fibra óptica de furo abaixo e completação com recheio de cascalho. Em uma modalidade descrita, o sistema para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo inclui um primeiro conector de fibra óptica posicionado no poço e um segundo conector de fibra óptica conectado operacionalmente no primeiro conector de fibra óptica depois que o primeiro conector de fibra óptica for posicionado no poço. Um método de monitoramento de um poço subterrâneo inclui as etapas de: posicionar uma fibra óptica em linha no poço, a linha de fibra óptica se estendendo em uma formação interceptada pelo poço; posicionar uma outra linha de fibra óptica no poço, a linha de fibra óptica se estendendo até um local remoto; conectado operacionalmente as linhas de fibra óptica enquanto as linhas de fibra óptica estão no poço; e monitorar um parâmetro do poço usando um sensor acoplado operacionalmente na linha de fibra óptica que se estende na formação.

Description

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção diz respeito no geral a equipamento utilizado e operações realizadas em montagem com poços subterrâneos e, em uma modalidade aqui descrita, mais particularmente fornece uma conexão úmida de fibra óptica de furo abaixo e completação com recheio de cascalho.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Seria bastante desejável poder usar uma linha de fibra óptica para monitorar a produção de um poço, por exemplo, monitorar invasão de água, identificar fontes de produção, avaliar tratamentos de estimulação e práticas de completação, etc. É de conhecimento usar linhas de fibra óptica para transmitir indicações de sensores de furo abaixo, comunicar com o ambiente de furo abaixo e usar uma linha de fibra óptica como um sensor.

O documento US 4690212 refere-se a um tubo de perfuração e um sistema de conexão de tubo de perfuração melhorados para uso com um motor elétrico de furo de poço. Mais especificamente, a invenção refere-se a um tubo de perfuração feito a partir de um feixe de fios ou hastes que também serve como um condutor elétrico para o motor de furo de poço. O documento US 2003181085 refere-se, de modo geral, a operações executadas e equipamento utilizado em conjunto com um poço subterrâneo e, mais particularmente, fornece métodos e aparelhos para interligar os conjuntos de ferramentas de poço em tubos contínuos.

No entanto, nenhum documento do estado da técnica revela uma conexão de partes separadas da linha de fibra óptica a serem instaladas e conectadas operacionalmente entre si em um poço e com completação com recheio de cascalho.

Entretanto, linhas de fibra óptica podem se danificar em operações tais como recheio de cascalho, expansão de unidades tubulares no fundo do poço, etc. Por este motivo, seria benéfico poder substituir partes de uma linha de fibra óptica de furo abaixo, ou instalar uma linha de fibra óptica substituta. Esta operação de substituição seria mais econômica se uma coluna de completação não tivesse que ser recuperada de um poço para substituir/instalar a linha de fibra óptica.

Além disso, algumas vezes é desejável completar um poço em seções ou intervalos, por exemplo, onde um poço horizontal recheado com cascalho em seções, ou onde zonas interceptadas por um poço vertical são recheadas com cascalho separadamente. Nesses casos, seria benéfico poder conectar seções separadas de linha de fibra óptica umas nas outras no fundo do poço, de maneira tal que a linha de fibra óptica possa ser instalada em sistemas juntamente com seções correspondentes da completação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Na realização dos princípios da presente invenção, de acordo com suas modalidades, é provido um sistema que permite que conectores de fibra óptica sejam conectados no fundo do poço. Com uso deste sistema, partes separadas da linha de fibra óptica podem ser instaladas em um poço, e em seguida conectadas operacionalmente entre si. Além disso, uma linha de fibra óptica previamente instalada em um poço pode ser substituída, sem ter que puxar a coluna da tubulação de produção para fora do poço.

Em um aspecto da invenção, é provido um sistema para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo. O sistema inclui um conector de fibra óptica posicionado no poço. Um outro conector de fibra óptica é conectado operacionalmente ao primeiro conector de fibra óptica depois que o primeiro conector de fibra óptica estiver posicionado no poço.

Em um outro aspecto da invenção, um sistema para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo inclui uma montagem posicionada no poço, a montagem incluindo um conector de fibra óptica. Uma outra montagem é posicionada no poço, a qual inclui um outro conector de fibra óptica. Um dispositivo de orientação orienta as montagens uma em relação à outra, alinhando assim os conectores de fibra óptica.

Também em um outro aspecto da invenção, é provido um método para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo. O método inclui as etapas de: posicionar uma outra montagem no poço que inclui um outro conector de fibra óptica; orientar as montagens no poço, alinhando assim os conectores de fibra óptica; e em seguida conectar operacionalmente os conectores de fibra óptica no poço.

Em um aspecto adicional da invenção, é provido um aparelho para fazer uma conexão de fibra óptica em um poço subterrâneo. O aparelho inclui um alojamento externo que tem uma parede lateral, e uma passagem que se estende através do alojamento. Um conector de fibra óptica fica posicionado na parede lateral do alojamento. Um outro conector de fibra óptica é recebido dentro da passagem. Os conectores de fibra óptica são conectáveis operacionalmente depois que o aparelho é posicionado no poço.

Em mais um aspecto adicional da invenção, um sistema para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo inclui uma montagem do obturador que tem um dispositivo de orientação e um conector de fibra óptica. Uma coluna tubular do sistema inclui um outro dispositivo de orientação e um outro conector de fibra óptica. Os dispositivos de orientação alinham os conectores de fibra óptica para conexão operacional entre eles quando a coluna tubular for encaixada no obturador no poço.

Também em um outro aspecto da invenção, é provido um sistema para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo. O sistema inclui uma coluna tubular que tem uma passagem formada através da coluna tubular, e um conector de fibra óptica e uma montagem recebida na passagem, a montagem tendo um outro conector de fibra óptica.

Um aspecto adicional da invenção inclui um método de monitoramento de um poço subterrâneo. O método inclui as etapas de: posicionar uma linha de fibra óptica no poço, a linha de fibra óptica se estendendo em uma formação interceptada pelo poço; posicionar uma outra linha de fibra óptica no poço, a linha de fibra óptica se estendendo até um local remoto; conectar operacionalmente as linhas de fibra óptica enquanto as linhas de fibra óptica estão no poço; e monitorar um parâmetro do poço usando um sensor acoplado operacionalmente à linha de fibra óptica que se estende na formação.

Esses e outros recursos, vantagens, benefícios e objetivos da presente invenção ficarão aparentes aos versados na técnica mediante consideração criteriosa da descrição detalhada de modalidades representativas da invenção a seguir e dos desenhos anexos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

As figuras 1-4 são sucessivas vistas seccionais transversais parciais esquemáticas de um sistema e método que incorpora os princípios da presente invenção;

As figuras 5A e B são vistas seccionais transversais ampliadas de um aparelho de conexão úmida de fibra óptica que incorpora os princípios da presente invenção;

As figuras 6A e B são vistas seccionais transversais do aparelho de conexão úmida das figuras 5A e B com a sonda de fibra óptica encaixada nele;

A figura 7 é uma vista parcialmente seccional transversal esquemática de um outro sistema e método que incorporam os princípios da invenção; e

As figuras 8-11 são sucessivas vistas seccionais transversais parciais esquemáticas de mais um outro sistema e método que incorporam os princípios da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Nas figuras 1-4 estão ilustrados representativamente um sistema 10 e método que incorporam os princípios da presente invenção. Na descrição seguinte do sistema 10 e de outros aparelhos e métodos aqui descritos, os termos direcionais, tais como “acima”, “abaixo”, “superior”, “inferior”, etc., são usados somente por conveniência na referência aos desenhos anexos. Adicionalmente, deve-se entender que as várias modalidades da presente invenção aqui descritas podem ser utilizadas em várias orientações, tais como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem fugir dos princípios da presente invenção.

O sistema 10 e método são usados para demonstrar como os princípios da invenção podem proporcionar vários benefícios em uma aplicação de monitoramento de poço. Entretanto, deve-se entender claramente que os princípios da invenção não estão limitados ao uso com o sistema 10 e o método representado nas figuras 1-4, mas são, em vez disso, adaptáveis a uma ampla variedade de aplicações. Portanto, os detalhes do sistema 10 e método das figuras 1-4, ou de qualquer dos outros sistemas e métodos aqui descritos, não devem ser considerados como limitação dos princípios da invenção.

Conforme representado na figura 1, uma montagem de recheio de cascalho 12 foi posicionada em um furo do poço 14 que intercepta uma formação ou zona 16. Toda ou parte da montagem de recheio de cascalho 12 pode ficar posicionada em uma parte revestida ou não revestida do furo do poço 14.

A montagem 12 inclui um filtro do poço 18 e um obturador com recheio de cascalho 20. O obturador 20 é montado no furo do poço 14, e a coroa anular entre o filtro do poço 18 e o furo do poço é recheado com cascalho 22, usando técnicas bem conhecidas pelos especialistas. Um dispositivo de controle de perda de fluido 24 pode ser usado para impedir que fluido no furo do poço 14 escoe para a formação 16 depois da operação de recheio de cascalho.

Conforme representado na figura 2, uma coluna tubular 26, tal como uma coluna tubular de produção, é transferida para o furo do poço 14 e encaixada na montagem de recheio de cascalho 12. Vedações 18 que vão na coluna tubular 26 encaixam de forma vedada um furo de vedação 30 da montagem 12, tal como um furo polido do obturador 20.

A coluna tubular 26 inclui uma montagem do alojamento no geral tubular ou receptáculo 32. Uma linha de fibra óptica 34 se estende de um local remoto (não mostrado), tais como a superfície terrestre ou um outro local no poço, até um conector de fibra óptica 36 localizado na montagem do alojamento 32.

Na forma aqui usada, o termo “conector de fibra óptica” é usado para indicar um conector que é acoplado operacionalmente a uma linha de fibra óptica, de maneira tal que, quando um conector de fibra óptica for conectado em um outro conector de fibra óptica, luz possa ser transmitida de uma linha de fibra óptica para uma outra linha de fibra óptica. Assim, cada conector de fibra óptica tem uma linha de fibra óptica acoplada operacionalmente nele, e as linhas de fibra óptica são conectadas para transmissão de luz entre eles quando os conectores forem conectados entre si.

Embora na descrição seguinte do sistema 10 e do método associado somente uma linha de fibra óptica 34 esteja especificamente descrita, deve-se entender claramente que qualquer quantidade de linhas de fibra óptica pode ser usada no sistema e método, e qualquer quantidade de conexões entre as linhas de fibra óptica pode ser usada no fundo do poço, sem fugir dos princípios da invenção. Por exemplo, em uma aplicação sísmica, pode haver aproximadamente 12 ou mais linhas de fibra óptica 34 conectadas no fundo do poço.

Além do mais, outros tipos de linhas podem ser usados em conjunto com a linha de fibra óptica 34. Por exemplo, linhas hidráulicas e elétricas podem ser conectadas no fundo do poço juntamente com a linha de fibra óptica 34. Esses outros tipos de linhas podem ser conectados no fundo do poço usando os mesmos conectores que a linha de fibra óptica, ou outros conectores adicionais podem ser usados.

A coluna de tubulação 26 pode também incluir um obturador 38 que é montado no furo do poço 14 para prender a coluna de tubulação. Note que a linha de fibra óptica 34 se estende longitudinalmente através do obturador 38. Alternativamente, o obturador 38 poderia ficar posicionado abaixo do alojamento 32, caso este em que a linha de fibra óptica 34 não pode se estender através do obturador.

Na figura 3, um meio de transporte 40 é usado para transportar uma outra montagem 42 para uma passagem interna 44 que se estende através da coluna de tubulação 26 e do alojamento 32. Representativamente, o meio de transporte 40 é uma coluna de tubulação espiral, mas qualquer outro meio de transporte, tais como cabo elétrico convencional, cabo de aço, tubulação segmentada, etc., pode ser usado, caso desejado.

A montagem 42 inclui uma ferramenta de descida 46 e uma sonda 48. A sonda 48 tem uma linha de fibra óptica 50 que se estende longitudinalmente dentro ou externa a um elemento tubular perfurado 52 fixado na ferramenta de descida 46. A linha de fibra óptica 50 é acoplada operacionalmente em um outro conector de fibra óptica 54. Conforme discutido antes, mais de uma linha de fibra óptica 50 podem ser usadas no sistema 10, e outros tipos de linhas (tais como hidráulica e/ou elétrica) podem ser usadas e conectadas usando os conectores 36, 54.

Quando a sonda 48 for devidamente posicionada no alojamento 32, a sonda é orientada de forma rotativa em relação ao alojamento, de maneira tal que os conectores de fibra óptica 36, 54 fiquem alinhados entre si, e a sonda fique ancorada no lugar em relação ao alojamento. Nesta posição, a linha de fibra óptica 50 se estende longitudinalmente dentro da montagem de recheio de cascalho 12.

Pressão é aplicada por meio da coluna de tubulação espiral 40 e através da ferramenta de descida 46 no alojamento 32, fazendo com que o conector de fibra óptica 36 se desloque em direção ao conector de fibra óptica 54. Os conectores de fibra óptica 36, 54 são assim conectados operacionalmente. A linha de fibra óptica 50 pode agora ser usada para monitorar um ou mais parâmetros do ambiente do poço.

Por exemplo, a linha de fibra óptica 50 pode ser configurada para detectar temperatura ao longo de seu comprimento. Especialistas na tecnologia sabem bem que uma linha de fibra óptica pode ser usada como um sensor de temperatura distribuído. Pelo posicionamento da linha de fibra óptica 50 longitudinal dentro da montagem de recheio de cascalho 12, a linha de fibra óptica pode detectar a distribuição de temperatura ao longo do furo do poço 14 à medida que fluido escoa da formação 16 para ele. Um influxo de água da formação 16 no furo do poço 14 pode ser localizado monitorando-se a distribuição de temperatura ao longo da montagem de recheio de cascalho 12 usando a linha de fibra óptica 50.

Conforme representado na figura 4, a ferramenta de descida 46 foi removida do poço, deixando a sonda 48 ancorada na passagem 44, e com os conectores de fibra óptica 36, 54 conectados. O conector 36 está mostrado na figura 4 tendo sido rotacionado em relação ao alojamento 32 para encaixe com o outro conector 54. Entretanto, deve-se entender claramente que qualquer um dos conectores 36, 54 pode ser deslocado de qualquer maneira a fim de colocar os conectores em encaixe operante.

A sonda 48 representada na figura 4 tem uma linha de fibra óptica opcional 56 que se estende externamente ao elemento tubular 52. Isto demonstra que as linhas de fibra óptica 50, 56 podem ficar localizadas em qualquer posição na sonda 48. Além do mais, sensores internos e externos separados 58, 60, 62 são conectados às linhas de fibra óptica 50, 56, demonstrando que as linhas propriamente ditas não são necessariamente sensores no sistema 10. Sensores 58, 60, 62 podem ser usados para detectar qualquer parâmetro do poço, tais como pressão, temperatura, ondas sísmicas, radioatividade, corte de água, vazão, etc.

Se as linhas de fibra óptica 50, 56 ou sensores 58, 60, 62 falharem, ou diferentes sensores tiverem que ser instalados, ou se, por qualquer outro motivo, se quiser recuperar a sonda 48, o sistema 10 permite recuperação conveniente. A ferramenta de descida 46 é novamente transferida para dentro do furo do poço 14 e se encaixa na sonda 48. Pressão é aplicada através da ferramenta de descida 46 no alojamento 32 para retrair o conector da fibra óptica 36 para fora de encaixe com o outro conector de fibra óptica 54, a sonda 48 é liberada do alojamento 32, e a ferramenta de descida e a sonda são recuperadas do poço.

Está representativamente ilustrada nas figuras 5A e B uma modalidade específica da montagem do alojamento 32. Certamente, os princípios da invenção não estão limitados aos detalhes desta modalidade específica. Em vez disso, muitas formas diferentes do alojamento 32 podem ser usadas, se desejado. Por exemplo, a montagem do alojamento 32 descrita a seguir utiliza pressão para deslocar e conectar operacionalmente os conectores de fibra óptica 36, 54, mas percebe-se facilmente que um conector de fibra óptica pode ser deslocado de forma mecânica, elétrica, magnética, etc., e que outros meios podem ser usados para conectar operacionalmente os conectores de fibra óptica, sem fugir dos princípios da invenção.

A montagem do alojamento 32 inclui um dispositivo de orientação 64 representado como um perfil helicoidal que tem uma fenda que se estende verticalmente em uma extremidade inferior do mesmo. Este dispositivo de orientação 64 está mostrado meramente como um exemplo de uma variedade de dispositivos de orientação que podem ser usados. Qualquer tipo de dispositivo de orientação pode ser usado sem fugir dos princípios da invenção. Um perfil de trinco 66 na passagem 44 é usado para prender a sonda 48 no alojamento 32. Qualquer tipo de mecanismo de preensão pode ser usado sem fugir dos princípios da invenção.

Duas passagens de fluido 68, 70 comunicam com a passagem interna 44. A passagem 70 está em comunicação com um lado superior do pistão 72 recebido de forma alternada em uma parede lateral do alojamento 32. Pressão aplicada na passagem 70 predisporá o pistão 72 para baixo. A outra passagem 68 não está completamente visível na figura 5A, mas está em comunicação com um lado inferior do pistão 72, de maneira tal que pressão aplicada na passagem 68 predisponha o pistão para se deslocar para cima.

A linha de fibra óptica 34 se estende através de um conduto externo 76 até a montagem do alojamento 32. O conduto 76 pode ser, por exemplo, uma tubulação, tal como a tubulação da linha de controle, ou um encerramento protetor para a linha de fibra óptica 34, etc. Uma vedação 78 sela o alojamento 32 e o conduto 76.

A linha de fibra óptica 34 se estende através do pistão 72 até o conector de fibra óptica 36 posicionado em uma extremidade inferior do pistão. À medida que o pistão se desloca para baixo em resposta a pressão aplicada na passagem 70, o conector 36 é também deslocado para baixo, juntamente com o conduto 76, que se desloca através da vedação 78.

Conforme notado antes, mais de uma linha de fibra óptica 34 pode ser conectada no fundo do poço usando os conectores 36, 54, caso este em que múltiplas linhas de fibra óptica podem se estender através do pistão 72 até o conector de fibra óptica na extremidade inferior do pistão. Além disso, outros tipos de linhas (tais como hidráulica e/ou elétrica) podem se estender até o conector 36.

Referindo-se agora às figuras 6A e B, a montagem do alojamento 32 está ilustrada representativamente depois de a sonda 48 ter sido instalada e presa na passagem 44. A ferramenta de descida 46 (não mostrada nas figuras 6A e B, ver figura 3) é fixada de forma liberável na sonda 48 em um perfil de trinco 80, quando a sonda 48 é instalada na montagem do alojamento 32, e quando a sonda é recuperada da montagem do alojamento.

A sonda 48 inclui um dispositivo de orientação 82 representado na figura 6A como uma orelha encaixada no perfil de orientação 64. Este encaixe orienta de forma rotativa a sonda 48 em relação à montagem do alojamento 32, de maneira tal que o conector de fibra óptica 54 que vai na sonda fique alinhado radialmente com o conector de fibra óptica 36 na parede lateral do alojamento 74. Novamente, qualquer outro mecanismo de orientação da sonda 48 em relação à montagem do alojamento 32, e qualquer outro mecanismo de alinhamento dos conectores 36, 54 pode ser usado, sem fugir dos princípios da invenção.

Uma série de mandris 84 é encaixada no perfil 66. Uma camisa 86 é deslocada para baixo pela ferramenta de descida 46 quando se quiser ancorar a sonda 48 na passagem 44 da montagem do alojamento 32. A camisa 86 suporta para dentro os mandris 84, impedindo seu desencaixe do perfil 66. Quando se quiser recuperar a sonda 48 da montagem do alojamento 32, a camisa 86 é deslocada para cima, permitindo assim que os mandris 84 se desloquem para dentro quando a sonda for recuperada. Novamente, qualquer outro mecanismo de preensão da sonda 48 na montagem do alojamento 32 pode ser usado sem fugir dos princípios da invenção.

Uma série de vedações espaçadas longitudinalmente 88 na sonda 48 se acavala nas passagens 68, 70. A sonda 48 tem aberturas 90, 92 que correspondem às respectivas passagens 68, 70. A abertura superior 90 está em comunicação com a passagem 68, enquanto que a abertura 92 está em comunicação com a passagem 70.

Nesta configuração, pressão pode ser aplicada por meio da abertura 92 na passagem 70, e em seguida no lado superior do pistão 72 para deslocá-lo para baixo. Pressão pode alternativamente ser aplicada pela abertura 90 na passagem 68, e em seguida no lado inferior do pistão 72 para deslocá-lo para cima. Assim, os conectores 36, 54 podem ser alternadamente conectados e desconectados aplicando-se pressão nos conectores alternados correspondentes das aberturas 90, 92.

Se múltiplas linhas de fibra óptica 34 forem acopladas no conector 36, e múltiplas linhas de fibra óptica 50 forem acopladas no conector 54, então a aplicação de pressão no pistão 72 pode operar para conectar e desconectar alternadamente essas múltiplas linhas de fibra óptica. Se outros tipos de linhas forem também, ou alternativamente, acopladas nos conectores 36, 54, então esses outros tipos de linhas podem ser conectados e desconectados pela aplicação de pressão nos lados alternados do pistão 72.

A ferramenta de descida 46 inclui um encanamento associado com o direcionamento da pressão para as aberturas apropriadas 90, 92. Percebe-se que, quando a sonda 48 tiver que ser instalada na montagem do alojamento 32, a ferramenta de descida será configurada para aplicar pressão na abertura 92, e, quando a sonda tiver que ser recuperada da montagem do alojamento, a ferramenta de descida será configurada para aplicar pressão na abertura 90.

Referindo-se adicionalmente agora à figura 7, um outro sistema 100 e método que incorporam os princípios da presente invenção estão ilustrados representativamente. O sistema 100 é similar em muitos aspectos ao sistema 10 supra descrito, e assim elementos similares estão indicados na figura 7 usando os mesmos números de referência.

Em vez de instalar a sonda 48 na coluna da tubulação 26 depois de instalar a coluna de tubulação no poço e de encaixá-la na montagem de recheio de cascalho 12, no sistema 100 a sonda 48 é presa na coluna da tubulação 26 no momento em que a coluna da tubulação é instalada no poço. A sonda 48 é inicialmente presa na coluna da tubulação 26 com um dispositivo de trinco 102. Depois que a coluna da tubulação 26 é encaixada na montagem de recheio de cascalho 12, o dispositivo de trinco 102 é liberado, permitindo que a sonda 48 se desloque para baixo para encaixe operante com a montagem do alojamento 32.

O dispositivo de trinco 102 poderia ser liberado, por exemplo, aplicando-se pressão na coluna da tubulação 26, para bombear assim a sonda 48 para a montagem do alojamento 32. Esta aplicação de pressão serviria também para orientar a sonda 48 em relação à montagem do alojamento 32 (alinhando os conectores de fibra óptica 36, 54), ancorar a sonda em relação à montagem do alojamento (tal como deslocando a camisa 86 para baixo para suportar os mandris 84) e deslocar o conector 36 para encaixe operante com o conector 54.

Alternativamente, uma ferramenta de descida transferida pela tubulação espiral, cabo elétrico convencional ou cabo de aço, etc., poderia ser usada, caso desejado, para deslocar a sonda 48 para encaixe com a montagem do alojamento 32, e/ou para recuperar a sonda de dentro da montagem do alojamento. Qualquer mecanismo de deslocamento da sonda 48 na passagem 44 pode ser usado sem fugir dos princípios da invenção.

Tal como o sistema 10 supra descrito, múltiplas linhas de fibra óptica podem ser conectadas e desconectadas no fundo do poço usando os conectores 36, 54 e outros tipos de linha (tal como hidráulica e/ou elétrica) podem ser conectadas e desconectadas no fundo do poço usando os conectores no sistema 100.

Referindo-se adicionalmente agora às figuras 8-11, um outro sistema 110 e método que incorporam os princípios da invenção estão ilustrados representativamente. Conforme representado na figura 8, uma montagem de recheio de cascalho 112 está instalada em um furo do poço 114 oposta a uma formação ou zona 116 interceptada pelo furo do poço. A montagem de recheio de cascalho 112 inclui um filtro do poço 118 e um obturador com recheio de cascalho 120.

O cascalho 122 é colocado na coroa anular formada entre o filtro 118 e o furo do poço 114 usando técnicas bem conhecidas pelos especialistas. Um dispositivo de controle de perda de fluido 124 pode ser usado para impedir perda de fluido do furo do poço 114 para a formação 116.

A montagem de recheio de cascalho 112 é similar em muitos aspectos à montagem de recheio de cascalho 12 usada no sistema 10 supra descrito. Entretanto, a montagem de recheio de cascalho 112 usada no sistema 110 também inclui um dispositivo de orientação 126, uma linha de fibra óptica 128 e um conector de fibra óptica 130. Esses elementos adicionais permitem que a linha de fibra óptica 128 seja conectada a outras linhas de fibra óptica subsequentemente instaladas no furo do poço 114.

O dispositivo de orientação 126 pode ser similar ao perfil helicoidal e fenda vertical do dispositivo de orientação 64 usado na montagem do alojamento 32 supra descrito. Outros tipos de dispositivos de orientação podem ser alternativamente usados, caso desejado.

A linha de fibra óptica 128 é acoplada operacionalmente no conector de fibra óptica 130. Do conector de fibra óptica 130, a linha de fibra óptica 128 se estende através do obturador 120 e longitudinalmente para baixo adjacente ao filtro 118. Entretanto, deve-se entender que a linha de fibra óptica 128 pode se estender internamente, externamente ou dentro de uma parede lateral do filtro 118. Preferivelmente, a linha de fibra óptica 128 se estende longitudinalmente através da formação 116 interceptada pelo furo do poço 114, de maneira tal que um parâmetro de fluxo que escoa entre a formação e o furo do poço possa ser monitorado ao longo do comprimento a interseção entre a formação e o furo do poço.

Conforme representado na figura 9, uma outra montagem de recheio de cascalho 132 é instalada no furo do poço 114 e encaixada na montagem de recheio de cascalho 112. Preferivelmente, a montagem de recheio de cascalho 132 é presa na montagem de recheio de cascalho 112 quando as montagens se encaixarem uma na outra, tal como pelo uso de mandris que encaixam em um perfil interno, conforme descrito antes, etc.

À medida que a montagem de recheio de cascalho 132 é instalada, ela é orientada rotacionalmente em relação à montagem de recheio de cascalho 112, de maneira tal que o conector de fibra óptica 130 fique alinhado com um outro conector de fibra óptica 134 que vai em uma extremidade inferior da montagem de recheio de cascalho 132. Esta orientação rotacional é facilitada por meio de um dispositivo de orientação (não visível na figura 9) da montagem de recheio de cascalho 132 que encaixa o dispositivo de orientação 126 da montagem de recheio de cascalho 112. Por exemplo, a montagem de recheio de cascalho 132 pode ter nele uma orelha similar ao dispositivo de orientação 82 da sonda 48 supra descrita.

O conector de fibra óptica 134 é acoplado operacionalmente em uma linha de fibra óptica 136 que se estende até um outro conector de fibra óptica 138 em uma extremidade superior da montagem de recheio de cascalho 132. A linha de fibra óptica 136 se estende através de um obturador com recheio de cascalho 140 e longitudinalmente adjacente a um filtro do poço 142 da montagem de recheio de cascalho 132. O filtro 142 fica posicionado oposto a uma outra formação ou zona 144 interceptada pelo furo do poço 114.

Tal como com a linha de fibra óptica 128, a linha de fibra óptica 136, preferivelmente, se estende ao longo da intercessão da formação 144 e o furo do poço 114, de maneira tal que ela possa ser usada para detectar um parâmetro de fluido que escoa entre a formação e o furo do poço ao longo do comprimento da intercessão. A linha de fibra óptica 136 pode ficar posicionada externamente, internamente ou dentro de uma parede lateral do filtro 142. Cada uma das linhas de fibra óptica 128, 136 pode ser usada com um ou mais sensores separados conectados a ela (tais como os sensores 58, 60, 62 supra descritos), e/ou partes das linhas de fibra óptica podem servir como sensores.

Pode-se perceber completamente agora que o sistema 110 permite interconexão de furo abaixo conveniente das linhas de fibra óptica 128, 136 das montagens de recheio de cascalho 112, 132. Com utilização dos princípios da invenção, não é necessário instalar uma única linha de fibra óptica contínua em um poço para monitorar partes separadas do poço. Em vez disso, linhas de fibra óptica separadas podem ser instaladas e em seguida conectadas no fundo do poço. Isto é bastante benéfico no caso em que, como no sistema 110, diferentes partes do poço são completadas separadamente, recheadas com cascalho, etc. Isto é de benefício particular em furos do poço altamente desviadas ou horizontais onde intervalos produtivos são completados separadamente, ou intervalos são completados em seções separadas.

No sistema 110 representado na figura 9, cascalho 146 é colocado na coroa anular entre o filtro 142 e o furo do poço 114. Note que as vedações 148 suportadas em uma extremidade inferior da montagem de recheio de cascalho 132 encaixam de forma vedada um furo de vedação do obturador 120 da montagem de recheio de cascalho 112. Quando a operação de recheio de cascalho estiver completada, um dispositivo de controle de perda de fluido 150 pode ser usado para impedir perde de fluido do furo do poço 114 para as formações 116, 144.

A montagem de recheio de cascalho 132 inclui um outro dispositivo de orientação 152 em uma extremidade superior do mesmo. O dispositivo de orientação 152 pode ser similar ao dispositivo de orientação 64 supra descrito.

Conforme representado na figura 10, o dispositivo de orientação 152 é usado para orientar rotacionalmente uma coluna tubular 156 que inclui uma montagem do alojamento 154 em relação à montagem de recheio de cascalho 132, de maneira tal que o conector de fibra óptica 138 fique alinhado com um outro conector de fibra óptica 158 que vai na extremidade inferior da montagem do alojamento. Preferivelmente, a coluna tubular 156 é presa na montagem de recheio de cascalho 132 quando a coluna tubular é encaixada na montagem de recheio de cascalho, tal como pelo uso de mandris que encaixam um perfil interno, da maneira supra descrita, etc.

Um conector de fibra óptica 158 é acoplado operacionalmente em uma outra linha de fibra óptica 160 que se estende até um local remoto, tais como a superfície terrestre ou um outro local no poço. A linha de fibra óptica 160 se estende através de um obturador 162 interconectada na coluna tubular 156, e se estende no geral externamente à coluna tubular. Entretanto, a linha de fibra óptica 160 poderia ficar posicionada de outra forma, tal como internamente, na coluna tubular 156, ou em uma parede lateral da coluna tubular, sem fugir dos princípios da invenção.

A montagem do alojamento 154 pode ser substancialmente similar à montagem do alojamento 32 supra descrita, com a adição do conector de fibra óptica 158 e a linha de fibra óptica 160. Por exemplo, a montagem do alojamento 154 inclui o conector de fibra óptica 36 e a linha de fibra óptica 34 supra descritas. À medida que a montagem do alojamento 154 é encaixada na montagem de recheio de cascalho 132, um dispositivo de orientação (tal como o dispositivo de orientação 82) na montagem do alojamento encaixa o dispositivo de orientação 152 na montagem de recheio de cascalho, alinhando assim de forma rotativa os conectores de fibra óptica 138, 158. Vedações 164 que vão na montagem do alojamento 154 encaixam de forma vedada um furo de vedação do obturador 140.

Assim, conforme representado na figura 10, os conectores de fibra óptica 130, 134 são conectados operacionalmente e os conectores de fibra óptica 138, 158 são conectados operacionalmente. Isto permite que linhas de fibra óptica 128, 136, 160 transmitam sinais óticos entre eles que, por sua vez, permite o monitoramento de parâmetros do poço ao longo das intercessões entre o furo do poço 114 e as formações 116, 144.

Infelizmente, os sensores e linhas de fibra óptica instalados, etc., podem possivelmente não funcionar, ou se danificarem. Nesse caso, o sistema 110 permite que um sistema de detecção de fibra óptica de reserva seja instalado, sem a necessidade de puxar a coluna tubular 156 do poço. Em vez disso, uma sonda 166 (similar à sonda 48 supra descrita) é instalada na montagem do alojamento 154.

Conforme representado na figura 11, a sonda 166 é transferida para uma passagem 168 que se estende através da coluna tubular 156, da montagem do alojamento 154 e das montagens de recheio de cascalho 112, 132. A sonda 166 pode ser transferida para a passagem 168, e através dela, por qualquer tipo de meio de transporte, e pode ser deslocada pela pressão ou um outro mecanismo de predisposição. A sonda 166 pode ser instalada na passagem 168 tanto antes como depois de a coluna tubular 156 ser instalada no furo do poço 114.

A sonda 166 é encaixada na montagem do alojamento 154 e orientada de forma rotativa em relação a ele, por exemplo, usando dispositivos de orientação 64, 82, da maneira supra descrita. Esta orientação rotacional alinha o conector de fibra óptica 36 com o conector de fibra óptica 54 que vai na sonda 166. A sonda 166 é ancorada na montagem do alojamento 154, por exemplo, usando os mandris 84 e a camisa 86 da maneira supra descrita.

O conector de fibra óptica 36 é deslocado para encaixe operacional com o conector de fibra óptica 54, por exemplo, usando pressão aplicada por meio da ferramenta de descida 46 supra descrita. O conector de fibra óptica 54 é acoplado operacionalmente na linha de fibra óptica 50 que, no sistema 110, se estende externamente ao elemento tubular 52 e longitudinalmente através das montagens de recheio de cascalho 112, 132.

A linha de fibra óptica 50 pode ser agora usada para detectar parâmetros de fluido que escoa das formações 116, 144 para o furo do poço 114 ao longo do comprimento das interseções do furo do poço com as formações. Assim, as capacidades de detecção da fibra óptica do sistema 110 foram restauradas pela instalação da sonda 166, e sem a necessidade de recuperar a coluna tubular 156, ou ambas as montagens de recheio de cascalho 112, 132, do poço. Este recurso do sistema 110 é particularmente benéfico se os filtros 118, 142 forem filtros de expansão, uma vez que a expansão dos filtros poderia causar danos nas linhas de fibra óptica 128, 136 e/ou sensores associados.

Tal como o sistema 10 supra descrito, a sonda 166 é recuperável separadamente do poço, no caso de uma parte da sonda falhar ou se danificar no poço. Assim, a invenção fornece um sistema de detecção de fibra óptica que pode ser recuperado e substituído sem puxar uma coluna de completação do poço. Esta recuperabilidade e substitutibilidade é intensificada pelo uso de conectores de fibra óptica 36, 54 que podem ser orientados, alinhados e conectados no fundo do poço. Os outros conectores de fibra óptica 130, 134, 138, 158 permitem que o poço seja completado em seções sem a necessidade de instalar uma única linha de fibra óptica contínua para monitorar parâmetros de fluido no furo do poço 114.

Tal como os sistemas 10, 100 supra descritos, múltiplas linhas de fibra óptica podem ser conectadas e desconectadas no fundo do poço usando os conectores 36, 54, 130, 134, 138, 158, e outros tipos de linhas (tais como hidráulica e/ou elétrica) podem ser conectadas e desconectadas no fundo do poço usando os conectores no sistema 110.

Certamente, versados na técnica, mediante consideração criteriosa da descrição apresentada de modalidades representativas da invenção, percebem facilmente que muitas modificações, adições, substituições, deleções e outras mudanças podem ser feitas nessas modalidades específicas, e tais mudanças devem ser contempladas pelos princípios da presente invenção. Dessa forma, a descrição detalhada apresentada deve ser claramente entendida como se fosse apresentada a título de ilustração e exemplo apenas, o espírito e escopo da presente invenção estando limitado exclusivamente pelas reivindicações anexas e seus 5 equivalentes.

Claims

1. Sistema (10) para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo (14), caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira montagem posicionada no poço (14), a primeira montagem incluindo um primeiro conector de fibra óptica (36); uma segunda montagem posicionada no poço (14), a segunda montagem incluindo um segundo conector de fibra óptica (54); e um dispositivo de orientação (82) que orienta a primeira montagem em relação à segunda montagem, alinhando assim o primeiro e o segundo conectores de fibra óptica (36, 54), em que o segundo conector de fibra óptica (54) é conectado operacionalmente no primeiro conector de fibra óptica (36) depois que o primeiro conector de fibra óptica (36) for posicionado no poço (14).

2. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira e segunda montagens é uma montagem de recheio de cascalho (12); ou a primeira montagem é uma montagem de recheio de cascalho (12), e em que a segunda montagem é uma coluna de tubulação de produção; ou a primeira montagem é uma coluna tubular (26), e em que a segunda montagem é recebida dentro da coluna tubular (26).

3. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda montagem é transferida em uma ferramenta de descida (46) através da coluna tubular (26) e que uma pressão aplicada entre a ferramenta de descida (46) e a coluna tubular (26) faz com que o primeiro e o segundo conectores de fibra óptica (36, 54) conectem operacionalmente um no outro.

4. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) é acoplado operacionalmente em uma linha de fibra óptica que se estende através de um obturador (20, 38) no poço (14).

5. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro conector de fibra óptica (36) é acoplado operacionalmente a uma primeira linha de fibra óptica (34) posicionada externamente a uma coluna tubular (26), e em que o segundo conector de fibra óptica (54) é conectado operacionalmente a uma segunda linha de fibra óptica (128, 136) posicionada internamente na coluna tubular (26).

6. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) são acoplados operacionalmente nas respectivas primeira e segunda linhas de fibra óptica (34, 128, 136) posicionadas externamente a uma coluna tubular (26).

7. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) é acoplado operacionalmente a uma linha de fibra óptica configurada para detectar um parâmetro no poço (14).

8. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) é acoplado operacionalmente em uma linha de fibra óptica fixada em um sensor (58, 60, 62) para detectar um parâmetro no poço (14).

9. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira montagem é um receptáculo (32) interconectado em uma coluna tubular (26) no poço (14), e em que a segunda montagem é preso de forma liberável no receptáculo (32) e que o primeiro e segundo conectores (36, 54) são conectados operacionalmente em resposta a pressão aplicada no receptáculo (32).

10. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a segunda montagem se estende ao interior de uma terceira montagem posicionada no poço (14), em que a terceira montagem é uma montagem de recheio de cascalho (12) e é posicionada no poço (14) antes de transferir a primeira montagem para o poço (14).

11. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a segunda montagem inclui uma linha de fibra óptica acoplada operacionalmente no segundo conector de fibra óptica (54), a linha de fibra óptica se estendendo ao interior da terceira montagem.

12. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a linha de fibra óptica fica posicionada externamente à segunda montagem na terceira montagem; ou a linha de fibra óptica fica posicionada internamente à segunda montagem na terceira montagem.

13. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende um aparelho para fazer uma conexão entre linhas em um poço subterrâneo (14) compreendendo: um alojamento externo (32) que tem uma parede lateral, e uma passagem que se estende através do alojamento; um primeiro conector (36) posicionado na parede lateral do alojamento; e um segundo conector (54) recebido dentro da passagem, o primeiro e segundo conectores (36, 54) sendo conectáveis operacionalmente depois que o aparelho é posicionado no poço (14).

14. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro conector (36) é fixado em um pistão (72) recebido de forma alternada na parede lateral do alojamento e que a pressão aplicada no pistão (72) desloca o primeiro conector (36) para encaixe operacional com o segundo conector (54).

15. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um perfil de orientação que orienta rotacionalmente a montagem em relação ao alojamento, alinhando assim o primeiro e segundo conectores (36, 54) e um dispositivo de ancoragem que prende de forma liberável a montagem em relação ao alojamento.

16. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende: uma montagem de obturador (20, 38) que inclui um primeiro dispositivo de orientação (82) e o primeiro conector de fibra óptica (36); e uma coluna tubular (26) que inclui um segundo dispositivo de orientação (82) e um segundo conector de fibra óptica (54), e em que o primeiro e segundo dispositivos de orientação alinham o primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) para conexão operacional entre eles, quando a coluna tubular (26) for encaixada no obturador (20, 38) no poço (14).

17. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um filtro do poço (18) fixado no obturador (20, 38) e que a linha de fibra óptica acoplada operacionalmente no primeiro conector (36) se estende longitudinalmente através do filtro do poço (18).

18. Sistema (10) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o segundo conector (54) fica posicionado externamente à coluna tubular (26), em que a coluna tubular (26) inclui um terceiro conector posicionado internamente na coluna tubular (26).

19. Método para fazer conexões de fibra óptica em um poço subterrâneo (14), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: posicionar uma primeira montagem no poço (14), a primeira montagem incluindo um primeiro conector de fibra óptica (36); posicionar uma segunda montagem no poço (14), a segunda montagem incluindo um segundo conector de fibra óptica (54); orientar rotacionalmente a primeira e segunda montagens no poço (14), alinhando assim o primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) e fixando a segunda montagem na primeira montagem; e em seguida conectar operacionalmente o primeiro e segundo conectores de fibra óptica (36, 54) no poço (14).

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado 5 pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa realizar uma vedação entre a primeira e segunda montagens.

21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de acoplar operacionalmente o primeiro conector de fibra óptica (36) em uma primeira 10 linha de fibra óptica (34) que se estende longitudinalmente em relação à primeira montagem e acoplar operacionalmente o segundo conector de fibra óptica (54) em uma segunda linha de fibra óptica (128, 136) que se estende longitudinalmente em relação à segunda montagem.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado 15 pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de estender as primeira e segunda linhas de fibra óptica (34, 128, 136) através de um obturador (20, 38) da primeira montagem (12).