BRPI0509995B1 - método de produzir uma tubulação enrolada em forma de serpentina equipada com fibra ótica, método de fazer medições em um furo de sondagem, e método de comunicação em um furo de sondagem - Google Patents

Abstract

tubagem equipada com fibra ótica, método de produzir uma tubulação equipada com fibra ótica, e método de comunicação em um furo de sondagem. a presente invenção está relacionada a uma tubagem equipada com fibra ótica e métodos de fabricação e utilização da mesma. a tubagem equipada com fibra ótica compreende um tubo de fibra ótica desenvolvido dentro de um tubular, o tubo de fibra ótica possuindo pelo menos uma fibra ótica disposta dentrode um duto, o duto tipicamente sendo um metal metálico compatível com os ambientes do furo de sondagem. a presente invenção também está relacionada a um método de produzir uma tubagem equipada com fibra ótica compreendendo bombear um fluido ao interior de um tubular e desenvolver um tubo de fibra ótica dentro do tubular mediante propeli-la no fluxo do fluido bombeado. a presente invenção também proporciona um método de comunicação em um furo de sondagem usando um tubo de fibra ótica disposto dentro de um tubular de furo de sondagem. em certas modalidades, essa comunicação pode estar combinada com um sistema de comunicação sem fio na superfície. em certas modalidades, o tubular pode ser tubagem enrolada em forma de serpentina e o tubo de fibra ótica pode ser desenvolvido na tubagem enrolada em forma de serpentina enquanto a tubagem está enrolada em um carretel ou enquanto a tubagem é desenvolvida em um furo de sondagem.

Description

MÉTODO DE PRODUZIR UMA TUBULAÇÃO ENROLADA EM FORMA DE SERPENTINA EQUIPADA COM FIBRA ÓTICA, MÉTODO DE FAZER MEDIÇÕES EM UM FURO DE SONDAGEM, E MÉTODO DE COMUNICAÇÃO EM UM FURO DE SONDAGEM

Campo da Invenção [0001] A presente invenção está relacionada de modo geral às operações em campos de petróleo e mais particularmente a métodos e equipamentos que utilizam fibras óticas em operações com tubagem enrolada em forma de serpentina em um furo de sondagem.

Fundamentos da Invenção [0002] Operações com tubagem enrolada em forma de serpentina são usualmente utilizadas na indústria de petróleo, por exemplo, para bombear fluidos até um local desejado no furo de sondagem ou para manipular montagens no campo de petróleo. Uma vantagem da tubulação enrolada é que ela está provida sobre carretéis tal que a tubagem enrolada em forma de serpentina é desenrolada à medida em que ela é inserida dentro de um furo de sondagem para um uso particular e em seguida re-enrolada ou re-bobinada de volta ao carretei à medida que ela é extraída do furo de sondagem. Carretéis de tubulações dispostas em rolo podem ser convenientemente armazenados ou movidos, e a tubagem enrolada em forma de serpentina em um carretei pode ser transportada sobre um reboque, plataforma, ou caminhão. O uso de tubagem enrolada em forma de serpentina como um tipo diferente de condução nas aplicações em furos de sondagem é crescente, resultando em uma necessidade crescente para equipamento de fundo de poço e métodos adaptados para uso com a tubagem enrolada em forma de serpentinas. As dificuldades inerentes quando da utilização de equipamentos eletromecânicos convencionais de fundo de poço com tubagem enrolada em forma de serpentina incluem a falta de força para baixar o equipamento ao fundo de poço e a falta de telemetria a partir do equipamento no fundo de poço até a superfície.

[0003] É conhecido usar fiações elétricas convencionais na tubagem enrolada em forma de serpentina para prover comunicações entre as operações de fundo de poço e a superfície, incluindo a transmissão até a superfície do poço dos dados medidos por uma variedade de ferramentas do furo de sondagem e transmitir comandos ao fundo de poço para efetuar uma variedade de operações. O uso de um cabeamento de fiações elétricas em tubagem enrolada em forma de serpentina apresenta desafios logísticos, todavia, tais como a instalação do cabeamento de fiações elétricas e da reduzida capacidade de fluido da tubulação devido ao espaço ocupado pelo cabeamento de fiações elétricas.

[0004] A adição de fiação elétrica a uma seqüência de tubagem enrolada em forma de serpentina aumenta significativamente o peso de uma seqüência de tubagem enrolada em forma de serpentina. Ά instalação da fiação elétrica dentro da seqüência de tubagem enrolada em forma de serpentina é difícil e a fiação elétrica tende a se enfeixar na forma de um "ninho de passarinho" dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina. Isso, e o diâmetro externo relativamente grande da fiação elétrica comparada ao diâmetro interno da tubagem enrolada em forma de serpentina, pode obstruir de modo indesejável o fluxo de fluidos através da tubagem enrolada em forma de serpentina, tal fluxo através da tubagem enrolada em forma de serpentina sendo freqüentemente uma parte integral da operação do furo de sondagem. Além disso, alguns fluidos rotineiramente bombeados através da tubagem enrolada em forma de serpentina, tal como ácido, cimento e fluidos de fraturamento que abrigam material de apoio, podem ter um efeito adverso sobre a integridade ou a performance do cabeamento de fiações elétricas. Em adição, o bombeamento do fluido ao longo da tubagem enrolada em forma de serpentina pode criar uma força de arraste sobre o cabeamento de fiações elétricas devido à força de atrito entre o fluido e a superfície do cabeamento.

[0005] A instalação de fiações elétricas ou outro cabeamento elétrico dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina é difícil trabalhosa e seu peso e resistência ao dobramento pode contribuir para uma força de atrito entre o cabeamento e o interior da tubagem enrolada em forma de serpentina. Métodos para instalar fiações elétricas na tubagem enrolada em forma de serpentina são discutidas na Patente Norte-Americana U.S. No. 5.573.225 e Patente Norte-Americana U.S. No. 5.699.996, cada uma das quais é aqui incorporada por referência. Os métodos descritos em cada uma dessas patentes requer um significativo equipamento de instalação na superfície para vencer a alta força de atrito entre o cabeamento e a tubagem enrolada em forma de serpentina e para conduzir o cabeamento dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina. A dimensão de um tal equipamento o torna inexeqüível para uso em algumas operações, particularmente em operações ao longo da costa.

[0006] O uso de fibra ótica em várias aplicações e operações é crescente. A fibra ótica proporcionar muitas vantagens sobre a fiação elétrica quando usada como um meio de transmissão tal como pequeno tamanho, peso leve, banda larga de grande capacidade, e alta velocidade de transmissão. Um desafio significativo na utilização de fibras óticas em operações subterrâneas em campos de petróleo é que os íons hidrogênio livres irão produzir o escurecimento da fibra nas temperaturas elevadas que são comumente encontradas em poços subterrâneos. 0 uso de fibra ótica no cabeamento de fiações elétricas é conhecido tal como aquele descrito na Patente Norte-Americana U.S. No. 6.690.866 aqui incorporado por referência em sua totalidade. Essa patente orienta a adição de um material absorvedor de hidrogênio ou gel limpador para circundar as fibras óticas dentro de um primeiro tubo metálico. Essa patente também orienta que o cabeamento de fiações elétricas aqui revelado requer siqnificativa resistência à tração e orienta que essa resistência pode ser obtida mediante fixar rigidamente o primeiro tubo metálico ao interior de um segundo tubo metálico. Ambas as orientações podem se acrescentar significativamente aos custos e peso do cabeamento. Na Patente Norte-Americana U.S. No. 6.557.630, aqui incorporada por referência em sua totalidade, um método de desenvolver um equipamento de medição remota em um furo de sondagem, o equipamento compreendendo um conduto no qual um sensor de fibra ótica e um cabo de fibra ótica são dispostos, o cabeamento sendo propelido ao longo do conduto através do fluxo de fluido em um conduto. Na Patente GB 2362909, aqui incorporada em sua totalidade por referência, um método é proposto para posicionar sensores que se baseia primeiramente em instalar um primeiro conduto oco dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina e em seguida bombear uma única fibra dentro daquele conduto. Nenhuma dessas patentes orienta ou sugere um conduto ou cabeamento oticamente capacitado dentro de um tubular usando fluxo de fluido.

[0007] Métodos de instalar fibras óticas em tubulares freqüentemente estão voltados para a instalação da fibra ótica mediante bombear ou arrastar a fibra para dentro do tubular. Na Publicação do Pedido de Patente Norte-Americana U.S. No. 2003/0172752, aqui incorporado por referência em sua totalidade, métodos para instalar uma fibra ótica através de um conduto em uma aplicação em furo de sondagem usando um fluido, onde um selo é provido entre a fibra ótica e o conduto, são descritos. A instalação de uma fibra ótica em tubagem enrolada em forma de serpentina usando esses métodos irá requerer 1) desenrolar a tubagem enrolada em forma de serpentina, 2) estender a tubagem enrolada em forma de serpentina (ou em um furo de sondagem ou sobre a superfície) e 3) desenvolver a fibra ótica. Um tal processo está direcionado no sentido da instalação de uma única fibra ótica em um tubular; este é demorado e desse modo custoso a partir de uma perspectiva operacional. Além do mais, esses métodos estão direcionados no sentido de instalar uma única fibra ótica em um tubular e não levam à instalação de fibras múltiplas em um tubular. Em adição, esses métodos não contemplam a recuperação ou a reutilização da fibra ótica.

[0008] O uso de múltiplas fibras óticas, todavia, pode proporcionar vantagens em muitas situações sobre o uso de uma única fibra ótica. A utilização de múltiplas fibras óticas proporcionar redundância operacional na eventualidade em que uma fibra em particular se torne danificada ou quebrada. Fibras múltiplas proporcionam aumentada capacidade de transmissão sobre uma fibra única e permite flexibilidade para segregar diferentes tipos de transmissões a diferentes fibras. Essas vantagens podem ser particularmente importantes em aplicações em fundo de poço onde o acesso é limitado, as condições ambientais podem ser extremas, e transmissão dual (para cima e para baixo) é requerida. A utilização de múltiplas fibras óticas também permite a uma fibra ótica individual ser usada para um equipamento ou sensor especifico. Essa confiquração é útil na medida em que alguns sensores, tais como dispositivos de Fabry-Perot, requerem uma fibra ótica dedicada. A confiquração é também útil para sensores com telemetria diqital para a qual uma fibra em separado pode ser requerida. Sensores usando grade de Fiber-Bragg, por exemplo, requerem uma fibra em separado da fibra usada para transportar a telemetria ótica diqital.

[0009] Para clareza, o termo "duto" é usado aqui para identificar um pequeno tubo ou portador oco que circunda uma fibra ou fibras óticas. O termo "fibra ótica" se refere a uma fibra ou a uma quia de onda capaz de transmitir enerqia ótica. O termo "tubo de fibra ótica" ou "corda de fibra ótica" é usado para identificar a combinação de uma fibra ótica ou múltiplas fibras óticas dispostas em um duto. O termo "cabo de fibra ótica" se refere a um cabo, fio, fiação elétrica ou linha de alisamento que compreende uma ou mais fibras óticas. "Tubular" e "tubulação" se refere a um conduto ou a qualquer tipo de um equipamento de orifício redondo em geral, e na área de aplicações em campos de petróleo para revestir, tubo de perfuração, tubo metálico, ou tubagem enrolada em forma de serpentina ou outros equipamentos tais.

[00010] Vários métodos de fabricação de tubos de fibra ótica são conhecidos. Dois exemplos são soldagem a laser, tal como descrito na Patente Norte-Americana U.S. No. 4.852.790, aqui incorporada em sua totalidade, e soldagem com tungstênio e gás inerte (TIG) tal como descrito na Patente Norte-Americana U.S. No. 4.366.362, aqui incorporada em sua totalidade. Nenhuma das patentes orienta ou sugere a inserção de tais tubos dentro de um tubular disposto em carretei por meio de fluxo de fluido.

[00011] Portanto, pode ser visto que existe uma necessidade quanto a um equipamento, métodos de produção e métodos de utilização de tubaqem de fibra ótica disposta em um tubular, e em particular, uma necessidade para um tal equipamento e métodos de utilização em aplicações de furos de sondaqem.

Sumário da Invenção [00012] A presente invenção compreende tubagem equipada com fibra ótica e métodos para a sua fabricação e utilização. Em um sentido mais amplo, a presente invenção compreende uma tubagem equipada com fibra ótica compreendendo um tubo de fibra ótica desenvolvido dentro de um tubular. Em muitas modalidades, o tubo de fibra ótica compreende um material metálico, e em algumas modalidades, o tubo de fibra ótica compreende mais que uma fibra ótica. Em muitas modalidades, o tubo de fibra ótica será construído em um ambiente inerte de nitrogênio tal que a fibra ou as fibras óticas em seu interior não sejam expostas a hidrogênio ou água durante a fabricação. O tubular pode ser, em particular, tubagem enrolada em forma de serpentina. Em uma outra modalidade, a presente invenção está relacionada a um método de fabricar uma tubagem equipada com fibra ótica compreendendo bombear um fluido dentro de um tubular, desenvolver um tubo de fibra ótica dentro do fluido como bombeado no tubular, tal que o fluxo do fluido bombeado propele o tubo ao longo do tubular. Quando o tubular é tubagem enrolada em forma de serpentina, o tubo de fibra ótica pode ser desenvolvido na tubagem enrolada em forma de serpentina ao mesmo tempo em que a tubagem é enrolada sobre uma bobina ou enquanto a tubagem é desenvolvida em um furo de sondagem. Em uma outra modalidade, a presente invenção proporciona um método de comunicação em um furo de sondagem compreendendo desenvolver uma tubagem equipada com fibra ótica possuindo pelo menos uma fibra ótica disposta em seu interior, a tubagem de fibra ótica estando disposta na tubagem por meio de fluxo de fluido; determinar uma propriedade no furo de sondagem; e transmitir a determinada propriedade por meio de pelo menos uma das fibras óticas dispostas na tubagem de fibra ótica. Em algumas modalidades, a última das fibras óticas percebe a informação para transmissão. 0 método pode também compreender dispor pelo menos um sensor no furo de sondagem, com o sensor determinando a propriedade, e a informação percebida transmitida à superfície por meio da fibra ótica no tubo de fibra ótica. Em outras modalidades, mais que um sensor pode estar disposto no furo de sondagem, cada sensor transmitindo sua propriedade percebida sobre uma diferente fibra ótica na tubagem enrolada em forma de serpentina. Em muitas modalidades a fibra ou fibras óticas serão fixadas a um dispositivo de comunicação sem fio por meio de um anteparo de pressão tal que o sinal ótico pode ser facilmente transmitido a um computador na superfície enquanto a tubagem enrolada em forma de serpentina está sendo enrolada para dentro e para fora do furo de sondagem. Em algumas modalidades, a presente invenção proporcionar um equipamento que é desenvolvido par dentro do furo de sondagem e em comunicação com a superfície para receber sinais ou transmitir a informação percebida sobre a tubagem de fibra ótica.

[00013] Embora uma particular modalidade e área de aplicação seja apresentada como uma representativa, ou seja, aquela da tubagem enrolada em forma de serpentina equipada com fibra ótica útil para aplicações em furo de sondagem, a presente invenção não está limitada a essa modalidade e é útil para qualquer aplicação onde uma tubagem equipada com fibra ótica seja desejável.

Breve Descrição dos Desenhos [00014] A Figura 1 mostra uma modalidade do equipamento da presente invenção.

[00015] A Figura 2A é uma vista em seção transversal de uma modalidade da presente invenção.

[00016] A Figura 2B é uma vista em seção transversal de uma outra modalidade da presente invenção.

[00017] A Figura 3 mostra uma configuração típica para operações de tubagem enrolada em forma de serpentina.

Descrição Detalhada [00018] A presente invenção proporciona uma tubagem equipada com fibra ótica e métodos de fabricação e de utilização. A tubagem equipada com fibra ótica da presente invenção compreende um ou mais tubos de fibra ótica dispostos em um tubular. Uma modalidade compreende um método para instalar um ou mais tubos de fibra ótica em tubagem enrolada ou disposta em carretei tal como uma tubagem enrolada em forma de serpentina. Uma modalidade compreende um método para instalar um ou mais tubos de fibra ótica em tubagem enrolada em forma de serpentina desenvolvida em um furo de sondagem.

[00019] Dentro da presente invenção está o inesperado reconhecimento de que um tubo de fibra ótica pode ser desenvolvido em um tubular mediante bombear o tubo de fibra ótica em um fluido sem estrutura ou proteção adicional. Métodos de bombeamento de cabeamentos dentro de um tubular são geralmente considerados inexeqüíveis devido à inerente falta de rigidez à compressão dos cabeamentos. Além disso, as orientações dos cabeamentos de fibra ótica sugerem que o tubo de fibra ótica necessita proteção ou estrutura adicional para uso em um ambiente de furo de sondagem. Desse modo, é contra-intuitivo considerar o desenvolvimento de um tubo de fibra ótica diretamente em um tubular sem encapsulação do tubo em camadas adicionais, para proporcionar um revestimento protetor, ou circundando em uma blindagem. De modo similar, é contra-intuitivo considerar desenvolver um tubo de fibra ótica diretamente através do bombeamento de fluido.

[00020] Uma vantagem da tubagem equipada com fibra ótica da presente invenção é que o tubo de fibra ótica possui um certo nível de rigidez em compressão, o que o leva a se comportar de modo mais mecânico à tubagem enrolada em forma de serpentina do que o faz o cabeamento ou a fibra ótica sozinhos. Como tal, o uso de um tubo de fibra ótica dentro de tubagem enrolada em forma de serpentina evita muitos dos desafios de gerenciamento do afrouxamento apresentados por outros mecanismos de transmissão. Além disso, a seção transversal de um tubo de fibra ótica é relativamente pequena comparada à área interna dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina, limitando desse modo a possível influência física que o tubo de fibra ótica podería ter sobre o comportamento mecânico da tubagem enrolada em forma de serpentina durante o desenvolvimento e o resgate. 0 diâmetro relativamente pequeno do tubo de fibra ótica cominado com seu peso leve o torna mais tolerante à ação de bombeamento, o que é proveitoso para evitar a formação de "ninho de passarinho" ou formação de deformação dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina que ocorre normalmente quando da instalação de fiações elétricas em tubagem enrolada em forma de serpentina. Além disso, como os problemas de frouxidão são evitados na presente invenção, a tubagem enrolada em forma de serpentina equipada com fibra ótica pode ser desdobrada para o interior e resgatada de um furo de sondagem a uma velocidade mais rápida que a de uma tubagem enrolada em forma de serpentina com fiações elétricas.

[00021] Referindo agora à Figura 1, uma tubagem 200 equipada com fibra ótica é mostrada possuindo um tubular 105 dentro do qual é disposto o tubo de fibra ótica 211. Na Figura 1, o tubo de fibra ótica 211 é mostrado compreendendo o duto 203 no qual uma única fibra ótica 201 está disposta. Em outras modalidades, mais que uma fibra ótica 201 pode ser provida dentro do duto de fibra ótica 203. A terminação 301 ou a terminação de fundo de poço 207 pode ser provido para ambas as conexões físicas e óticas entre a fibra ótica 201 e um ou mais equipamentos ou sensores de furo 209. As fibras óticas podem ser multi-modo ou modo-único. Tipos de equipamentos ou sensores de furo 209 podem incluir, por exemplo, calibradores, válvulas, dispositivos de amostragem, sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de temperatura distribuída, sensores de pressão distribuída, dispositivos de controle de fluxo, dispositivos de medição de taxa de fluxo, dispositivos de medição da relação óleo/água/gás, detectores de incrustação, atuadores, bloqueadores, mecanismos de liberação, sensores de equipamento (por ex., sensores de vibração), sensores de detecção de areia, sensores de detecção de água, registradores de dados, sensores de viscosidade, sensores de densidade, sensores de ponto de bolha, sensores de composição, dispositivos e sensores de arranjo de resistividade, dispositivos e sensores acústicos, outros dispositivos de telemetria, sensores de infravermelho próximo, detectores de raios gama, detectores de H2S, detectores de C02, unidades de memória de fundo de poço, controladores de fundo de poço, dispositivos de perfuração, cargas de configuração, cabeças de detonação, posicionadores, e outros dispositivos.

[00022] Referindo à Figura 2A, uma vista em seção transversal da tubagem equipada com fibra ótica 200 da Fiqura 1 é mostrada. Dentro da tubulação 105 é mostrado um tubo de fibra ótica 211 compreendendo uma fibra ótica 201 posicionado dentro do tubo 203. Referindo à Figura 2B, uma outra modalidade da presente invenção é mostrada em vista em seção transversal na qual a tubagem equipada com fibra ótica 200 que possui mais que um tubo de fibra ótica 211 está disposta no tubular 105 e na qual mais que uma fibra ótica 201 está disposta dentro do duto 203 em pelo menos um tubo de fibra ótica 211.

[00023] No tubo de fibra ótica 211, um gás inerte tal como nitrogênio pode ser usado para preencher o espaço entre a fibra ou fibras óticas 201 e o interior do duto 203. O fluido pode ser pressurizado em algumas modalidades para reduzir a suscetibilidade do tubo de fibra ótica a formar uma deformação localizada. Em uma outra modalidade, essa técnica de soldagem a laser é realizada em um ambiente confinado preenchido com um gás inerte tal como o nitrogênio para evitar a exposição a água ou hidrogênio durante a fabricação, minimizando desse modo qualquer escurecimento induzido por hidrogênio das fibras óticas durante as operações em campos de petróleo. A utilização de nitrogênio para preencher o espaço oferece as vantagens de custo menor e maior conveniência sobre as outras técnicas que possam requerer um material tampão, gel, ou selador no espaço. Em uma modalidade, o duto 203 é construído mediante dobrar uma fita metálica em torno da fibra ou fibras óticas 201 e em seguida soldando aquela fita para formar um duto circundante usando técnicas de soldagem a laser tal como as descritas na Patente Norte-Americana U.S. No. 4.852790. Isso produz uma redução significativa no custo e no peso do tubo de fibra ótica 211 resultante comparado aos cabeamentos de fibras óticas já conhecidos na arte. Uma pequena quantidade de gel contendo paládio ou tântalo pode opcionalmente ser inserido dentro de uma ou outra extremidade do tubo de fibra ótica para manter os íons hidrogênio afastados da fibra ou fibras óticas 201 durante o transporte da tubagem oticamente capacitada 200.

[00024] Os materiais adequados para uso no duto 203 no tubo de fibra ótica 211 da presente invenção proporcionam rigidez ao tubo, são resistentes aos fluidos encontrados nas aplicações de campos de petróleo, e são classificados para suportar condições de altas temperaturas e altas pressões encontradas em alguns ambientes dos furos de sondagem. Tipicamente o duto 203 em um tubo de fibra ótica 211 é um material metálico, e em algumas modalidades, o duto 203 compreende materiais metálicos tais como Inconel™, aço inoxidável, ou Hasetloy™. Embora tubos de fibra ótica fabricados através de qualquer método possam ser usados na presente invenção, tubos de fibra ótica soldados a laser são preferidos na medida em que a zona afetada pelo calor gerado pela soldagem laser é normalmente menor que aquela gerada por outros métodos tais como TIG, reduzindo desse modo a possibilidade de danos à fibra ótica durante a soldagem.

[00025] Embora as dimensões de tais tubos de fibra ótica são pequenos (por exemplo, o diâmetro de tais produtos comercialmente disponíveis da K-Tube, Inc., da Califórnia, USA, variam de 0,5 mm a 3,5 mm), eles possuem um espaço interno vazio suficiente para acomodar múltiplas fibras óticas. O pequeno tamanho de tais tubos de fibra ótica é particularmente útil na presente invenção na medida em que eles não se deduzem da capacidade de um tubular para acomodar fluidos ou criar obstáculos para outros dispositivos ou equipamentos a serem desenvolvidos internamente ou através do tubular.

[00026] Em algumas modalidades, o tubo de fibra ótica 211 compreende um duto 203 com um diâmetro externo de 1,80 a 3,175 mm (0,071 a 0,125 polegada) formado em torno da uma ou mais fibras óticas 201. Em uma modalidade preferida, fibras óticas padrões são usadas, e o duto 203 não é mais que 0, 508 mm (0,020 polegada) de espessura. Embora o diâmetro das fibras óticas, do tubo protetor, e a espessura do tubo protetor dado aqui sejam representativos, é de se notar que o diâmetro interno do tubo protetor pode ser maior que o necessário para um empacotamento mais apertado das fibras óticas.

[00027] Em algumas modalidades da presente invenção, o tubo de fibra ótica 211 pode compreender múltiplas fibras óticas que podem estar dispostas em um duto. Em algumas aplicações, um equipamento de fundo de poço em particular pode ter suas próprias fibras óticas designadas, ou cada um de um grupo de equipamentos pode ter as suas próprias fibras óticas designadas dentro do tubo de fibra ótica. Em outras aplicações, uma série de equipamentos pode utilizar uma única fibra ótica.

[00028] Referindo agora à Figura 3, uma típica configuração para operações em furo de sondagem é mostrada na qual tubagem enrolada em forma de serpentina 15 é adequada para uso como tubular 105 na presente invenção. Equipamento de manejo da superfície inclui um sistema injetor 20 sobre suportes 29 e montagem de carretei de tubagem enrolada em forma de serpentina 10 sobre uma base para o carretei 12, plataforma, reboque, caminhão ou outro tal dispositivo. A tubagem é desenvolvida para dentro ou puxada para fora do poço usando uma cabeça injetora 19. O equipamento também inclui um mecanismo nivelador 13 para guiar a tubagem enrolada em forma de serpentina 15 sobre e fora do carretei 10. A tubagem enrolada em forma de serpentina 15 passa sobre o arco de guia da tubagem 18 o qual proporciona um raio de curvatura para movimentar a tubagem para dentro de uma orientação vertical para injeção através dos dispositivos de cabeça de poço para o interior do furo de sondagem. A tubagem passa do arco de guia 18 para o interior da cabeça de poço 19 que se engaja firmemente à tubagem e a empurra para dentro do poço. Uma montagem de extração 21 sob o injetor mantém um selo estático e dinâmico em torno da tubagem para manter a pressão de poço dentro do poço à medida que a tubagem passa para o interior dos dispositivos de cabeça de poço sob a pressão do poço. A tubagem enrolada em forma de serpentina em seguida se move através de um empilhamento evitador de explosão (BOP), um "1" de fluxo 25 e uma válvula mestra de cabeça de poço ou válvula árvore 27. Quando a tubagem enrolada em forma de serpentina 15 disposta sobre um carretei de tubagem enrolada em forma de serpentina 10 é desdobrado para o interior ou recuperado a partir de um furo 8, o carretei da tubagem enrolada em forma de serpentina 10 gira.

[00029] O tubo de fibra ótica 211 pode ser inserido dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina 15 através de gualguer variedade de meios. Uma modalidade compreende fixar uma mangueira ao carretei 10 a uma ou outra extremidade de cuja mangueira está fixada uma junta-Y. Nessa configuração, o tubo de fibra ótica 211 pode ser introduzido dentro de uma perna do Y e bombeada para dentro da outra perna. A força de arraste do fluido sobre o tubo de fibra ótica 211 então propele o tubo no interior da mangueira para dentro do carretei 10. Foi descoberto que em modalidades preferidas onde o diâmetro externo da corda é menor que 3,175 mm (0,125 polegada), uma taxa de bombeamento tão baixa quanto 1-5 barris por minuto (2,65-13,25 litros por segundo) é suficiente para propelir a corda ao comprimento total da tubagem enrolada em forma de serpentina mesmo enquanto ela esteja enrolada em um carretei.

[00030] No método e equipamento da presente invenção, um fluido, tal como gás ou água, pode ser usado para propelir um tubo de fibra ótica 211 em um tubular 105. Tipicamente, o tubo de fibra ótica 211 é disposto em um modo não restringido no fluido bombeado. À medida que o fluido é bombeado para o interior do tubular, o tubo de fibra ótica é permitido a se auto-posicionar no tubular sem o uso de equipamentos externos tais como "pigs" para a condução ou posicionamento das ancoras de restrição. Em modalidades particulares, o fluido é bombeado e o tubo ou os tubos de fibra ótica são desenvolvidos no interior da tubagem enrolada em forma de serpentina enquanto a referida tubagem enrolada em forma de serpentina está configurada em um estado enrolado em um carretei. Essas modalidades proporcionam vantagens logísticas na medida em que o tubo ou os tubos de fibra ótica podem ser desenvolvidos ao interior da tubagem enrolada em forma de serpentina em uma unidade de fabricação ou em outro local afastado de uma área do poço. Desse modo a tubagem equipada com fibra ótica da presente invenção pode ser transportado e desenvolvida no campo como um equipamento único, reduzindo desse modo os custos e simplificando as operações.

[00031] A tubagem equipada com fibra ótica 200 da presente invenção pode ser usada em operações convencionais de furo de sondaqem tais como prover fluido de estimulação a uma formação subterrânea através da tubaqem enrolada em forma de serpentina. Uma vantagem da presente invenção é que o tubo de fibra ótica 211 tolera exposição aos diversos fluidos de tratamento do poço que possam ser bombeados para dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina; em particular, o tubo ou tubos de fibra ótica da presente invenção podem suportar abrasão pelo apoiador ou areia e exposição a fluidos corrosivos tais como ácidos. Preferivelmente, o tubo de fibra ótica é configurado como um tubo redondo possuindo um diâmetro externo liso, essa configuração proporcionando menos oportunidade para degradação e desse modo uma vida útil mais prolongada para o tubo de fibra ótica.

[00032] A tubagem equipada com fibra ótica da presente invenção é útil para realizar uma variedade de operações de furo de sondagem incluindo determinar uma propriedade de furo de sondagem e transmitir informação proveniente do furo de sondagem. A determinação inclui, por meio de exemplo e não limitação, sensoriamento usando a fibra ótica, sensoriamento usando um sensor em separado, posicionamento de um equipamento no fundo de poço, e confirmação de uma configuração por meio de um equipamento de fundo de poço. A tubagem equipada com fibra ótica da presente invenção pode adicionalmente compreender sensores tais como sensores de temperatura e pressão em fibra ótica acoplados com conversores eletro-óticos, dispostos em um furo de sondagem e ligado à superfície por meio de um tubo de fibra ótica 211. Condições de furo de sondagem que são percebidas podem ser transmitidas por meio do tubo de fibra ótica 211. Os dados percebidos pelos sensores elétricos podem ser convertidos para sinais analógicos ou digitais usando digital puro ou comprimento de onda, modulação da intensidade ou polarização e em seguida provida à fibra ou às fibras óticas no tubo de fibra ótica 211. De modo alternativo, a fibra ótica 201 pode perceber algumas propriedades diretamente, por exemplo, quando a fibra ótica 201 serve como um sensor da temperatura distribuída ou quando a fibra ótica 201 compreenda uma grade de Fiber-Bragg e percebe diretamente tensão, estresse, estiramento, ou pressão.

[00033] A informação proveniente dos sensores ou a informação da propriedade percebida pela fibra ótica 201 pode ser comunicada à superfície por meio do tubo de fibra ótica 211. De modo similar, sinais ou comandos podem ser transmitidos a partir da superfície até um sensor ou equipamento no fundo de poço por meio do tubo de fibra ótica 201. Em uma modalidade dessa invenção, a comunicação da superfície inclui uma ligação de telemetria sem fio tal como descrito no Pedido de Patente US No. 10/926.522, a qual é aqui incorporada em sua totalidade por referência. Em uma modalidade adicional, o equipamento de telemetria sem fio pode estar montado ao carretei tal que os sinais óticos podem ser transmitidos enquanto o carretei está qirando sem a necessidade de um equipamento coletor ótico complicado. Em ainda uma modalidade adicional, o equipamento sem fio montado ao carretei pode incluir conectores óticos adicionais tal que os cabeamentos óticos de superfície possam ser anexados quando o carretei não está qirando.

[00034] É para ser percebido que as modalidades da invenção descritas aqui são dados apenas a título de exemplo, e que modificações e componentes adicionais podem ser providos para melhorar a performance dos equipamentos sem se desviar da natureza abranqente da invenção aqui revelada. - REIVINDICAÇÕES -

Claims (18)

1. MÉTODO DE PRODUZIR UMA TUBULAÇÃO ENROLADA EM FORMA DE SERPENTINA EQUIPADA COM FIBRA ÓTICA, caracterizado por compreender as etapas de: - dispor pelo menos uma fibra ótica(201) em um duto (203) para formar um tubo de fibra ótica(211); e - inserir o tubo de fibra ótica(211) dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina(15) com fluido conforme o fluido é bombeado na tubagem enrolada em forma de serpentina, sendo gue o fluxo do fluido bombeado propele o tubo de fibra ótica(211) ao longo da tubagem enrolada em forma de serpentina; caracterizado por o tubo de fibra ótica(211) ser disposto de uma forma não contida no fluido bombeado, e por ao tubo de fibra ótica(211) ser permitido auto-posicionar na tubagem enrolada em forma de serpentina (15) sem o uso de eguipamentos externos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fluido ser bombeado para o interior da tubagem enrolada em forma de serpentina(15) enquanto a tubagem está pelo menos parcialmente enrolada em um carretei(10).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fluido ser bombeado para o interior da tubagem enrolada em forma de serpentina(15) enquanto a tubagem está inserida em um furo de sondagem(8).

4. Método, de acordo com gualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a etapa de dispor ser realizada mediante a formação de uma faixa de material ao redor de pelo menos uma fibra ótica (201) para formar um tubo de fibra ótica(211).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o referido material compreender um material metálico.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a ETA de dispor compreender dispor uma pluralidade de fibras óticas (201) no referido duto (203) para formar o referido tubo de fibra ótica(211) .

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a fibra ou fibras óticas(201) ser disposta no tubo de fibra ótica(211) em um ambiente inerte.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a fibra ou fibras óticas(201) estarem dispostas no tubo de fibra ótica(211) em um qel.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de pressurizar internamente o tubo de fibra ótica(211).

10. MÉTODO DE FAZER MEDIÇÕES EM UM FURO DE SONDAGEM, caracterizado por compreender as etapas de: - prover um tubo de fibra ótica(211) compreendendo pelo menos uma fibra ótica(201) disposta em um duto(203); - inserir o tubo de fibra ótica(211) dentro da tubaqem enrolada em forma de serpentina(15) com fluido conforme o fluido é bombeado na tubagem enrolada em forma de serpentina, sendo que o fluxo do fluido bombeado propele o tubo de fibra ótica(211) ao longo da tubagem enrolada em forma de serpentina, o tubo de fibra ótica (211) é disposto de uma forma não contida no fluido bombeado, e por ao tubo de fibra ótica(211) ser permitido auto-posicionar na tubagem enrolada em forma de serpentina(15) sem o uso de equipamentos externos; - dispor a tubagem enrolada em forma de serpentina(15) equipada com fibra ótica no furo de sondagem(8); - determinar uma propriedade do furo de sondagem; e - transmitir a propriedade determinada via a pelo menos uma fibra ótica(201) ou via uma das fibras óticas(201).

11. método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a propriedade ser determinada por pelo menos uma fibra ótica(201) ou via uma das fibras óticas(201).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por adicionalmente compreender dispor pelo menos um sensor (209) no furo de sondagem(8), onde pelo menos um sensor(209) determina a propriedade.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por adicionalmente compreender dispor mais que um sensor (209) no furo de sondagem (8), onde pelo menos dois sensores(209) determinam uma respectiva propriedade, cada propriedade determinada sendo transmitida em diferentes fibras óticas dentre as fibras óticas(201).

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado por a propriedade determinada ser transmitida a partir do furo de sondagem(8) à superfície via pelo menos uma fibra ótica(201) ou via uma das fibras óticas(201).

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado por a etapa de dispor a tubagem(15) ser uma tubagem enrolada em forma de serpentina e a etapa de dispor a tubabem compreender desenrolar a tubagem enrolada em forma de serpentina de um carretei(10) para dentro do furo de sondagem(8).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por adicionalmente compreender a etapa de resgatar a tubagem enrolada em forma de serpentina(15) a partir do furo de sondagem(8) por meio do enrolamento da tubagem enrolada em forma de serpentina sobre o carretei(10).

17. MÉTODO DE COMUNICAÇÃO EM UM FURO DE SONDAGEM, o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: - prover um tubo de fibra ótica(211) compreendendo pelo menos uma fibra ótica(201) disposta em um duto(203); - dispor o tubo de fibra ótica(211) na tubagem enrolada em forma de serpentina(15) com fluido enquanto o fluido é bombeado para dentro da tubagem enrolada em forma de serpentina, sendo o fluido bombeado propele o tubo de fibra ótica(211) ao longo da tubagem enrolada em forma de serpentina, o tubo de fibra ótica(211) sendo disposto de uma forma não contida no fluido bombeado e sendo permitido se auto-posicionar na tubagem enrolada em forma de serpentina(15) sem o uso de equipamentos externos; - dispor a tubagem enrolada em forma de serpentina(15) equipada com fibra ótica no furo de sondagem(8); - dispor um equipamento(209) para dentro do furo de sondagem(8); e - transmitir um sinal ao equipamento(209) via pelo menos uma fibra ótica(201) ou via uma das fibras óticas(201).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento(209) ser conduzido pela tubulação enrolada em forma de serpentina(15) para o interior do furo de sondagem(8).