BRPI1002391A2 - sistema de instrumentaÇço de uso em poÇos, e mÉtodo para perfilagem de poÇos - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE INSTRUMENTAÇçO DE USO EM POÇOS, E MÉTODO PARA PERFILAGEM DE POÇOS. Um sistema de instrumentação de uso em poços compreende uma sequência de colunas tubulares que se estende desde a superficie do terreno até uma profundidade selecionada em um poço. A sequência de colunas tubulares inclui pelo menos um de um condutor elétrico e um canal de sinal por fibra óptica. Um 'sub' de energia compreendendo uma fonte de energia elétrica está acoplado nas proximidades de uma extremidade terminal inferior da sequência de colunas tubulares. Pelo menos um instrumento de uso em poços configurável por cabeamento, energizado eletricamente, está acoplado à fonte de energia no 'sub'.
Description
SISTEMA DE INSTRUMENTAÇÃO DE USO EM POÇOS, E MÉTODO PARAPERFILAGEM DE POÇOS
Fundamentos da Invenção
Campo da Invenção
A invenção se refere ao âmbito dos instrumentospara utilização em poços e métodos de perfilagem de poços.Mais especificamente, a invenção se refere a sistemas emétodos para operar os instrumentos elétricos em um poçousando uma seqüência de colunas tubulares cabeadas como umcanal de comunicação de sinal.
Antecedentes da Invenção
Instrumentos de perfilagem de poços sãodispositivos configurados para se movimentarem ao longo daextensão um poço perfurado através de formações rochosas emsubsuperficie. Os dispositivos incluem um ou mais sensorese outros dispositivos que medem as diversas propriedadesdas formações rochosas do subsolo e/ou que realizam certosatos mecânicos nas formações, tais como perfuração ouobtenção percussiva de amostras das formações rochosas, e20 extração das amostras do fluido inerente a partir dasformações rochosas. As medições das propriedades dasformações rochosas feita pelos sensores podem serregistradas com relação à posição axial do instrumento(profundidade) contido no poço à medida que o instrumento émovido ao longo do poço. Tal registro é referido como uma'Perfilagem do poço'.
Instrumentos de perfilagem do poço podem serconduzidos ao longo do poço mediante baixar e retirar umcabo elétrico blindado ('cabeamento'), no qual osinstrumentos são acoplados na ponta do cabeamento. Uma talcondução se baseia na gravidade para movimentar osinstrumentos para dentro do poço. As operações de baixar ede retirada do cabeamento podem ser realizadas através deum guincho ou outro dispositivo similar de carretilhaconhecido na arte. No entanto, a gravidade só pode serusada em poços substancialmente verticais. Aqueles que sedesviam da vertical exigem força adicional para a suamovimentação ao longo da extensão do poço.
Existem diversos tipos de condução de instrumentospor meio de cabos de aço conhecidos na arte para ascondições mencionadas. Uma técnica de condução inclui oacoplamento dos instrumentos cabeados à extremidadeterminal de uma tubulação disposta em carretei possuindo emseu interior um cabeamento. Os instrumentos cabeados sãobaixados para dentro e retirados do poço mediante estendere retrair a tubulação disposta em carretei,respectivamente. Um subconjunto de tais técnicas detubulação disposta em carretei incluem preliminarmente acondução dos instrumentos de perfilagem do poçoconfiguráveis por cabeamento a uma profundidade selecionadano poço utilizando uma 'seqüência de colunas tubulares'acoplada de modo rosqueado. Ver, por exemplo, a PatenteU.S. No. 5433276 emitida para Martain et al. Todavia, o usode tubulação disposta em carretei com instrumentos cabeadosé dispendiosa e inerentemente limitada pela quantidade deforça de pressionamento que seja capaz de ser exercida coma tubulação disposta em carretei. Como um resultado, o usode tubulação disposta em carretei é tipicamenteproblemático em poços de grandes extensões.
Uma outra técnica de condução de instrumento deperfilagem de poços inclui o acoplamento de instrumentos deperfilagem de poço configurável por cabeamento àextremidade terminal de uma tubulação de perfuração ouseqüência de colunas tubulares similares acopladas de formarosqueada. Um cabeamento é acoplado aos instrumentosutilizando um xsub de entrada lateral' que fornece umapassagem vedada relativamente ao exterior da seqüência decolunas tubulares ao seu interior. À medida que o seqüênciade colunas tubulares é estendido para dentro do poço, ocabeamento é estendido mediante operar um guinchoconvencional. Um exemplo do exposto é descrito na PatenteUS. No. 6092416 emitida para Halford et al. e atribuído aoconsignante da presente invenção. Entretanto, esta técnicade condução é freqüentemente não confiável na medida que ocabeamento é posicionado no anular e submetido aesmagamento, emendas ou outros danos. Por exemplo, ocabeamento pode se tornar imprensado entre o tubo deperfuração e a seqüência de colunas tubulares derevestimento do poço.
Adicionalmente, os instrumentos de perfilagem podemser posicionados na extremidade terminal de iam tubo deperfuração sem o uso de um cabeamento. Em uma talcircunstância, cada instrumento de perfilagem do poço éprovido com uma bateria e memória para armazenar os dadosadquiridos. Como um resultado, os instrumentos deperfilagem do poço não podem se comunicar com a superfícieenquanto estiverem no interior do poço. Adicionalmente, osdados adquiridos não podem ser analisados na superfície atéque os instrumentos cabeados retornem para a superfície.Sem qualquer comunicação com a superfície, os operadores nasuperfície não podem estar seguros com respeito a se osinstrumentos estão operando corretamente, não podemcontrolar os instrumentos enquanto estiverem no interior dopoço, e os dados não podem ser analisados até que osinstrumentos cabeados sejam removidos do poço.
Recentemente, um tipo de tubo de perfuração foidesenvolvido, que inclui um canal de comunicação do sinal.Veja, por exemplo, Patente US. No. 6641434 emitida paraBoyle et al. e atribuído ao consignante da presenteinvenção. Tais tubos de perfuração, conhecidos como tubosde perfuração cabeadas, têm em particular serem providoscom velocidade de sinal de telemetria substancialmenteaumentada para uso com instrumentos LWD comparados com osinal de telemetria LWD convencional, que tipicamente érealizado pela modulação da pressão da lama ou pelatransmissão de sinal eletromagnético de muito baixafreqüência.
0 tubo de perfuração sustentado por cabeamento jámencionado que possui um canal de comunicação sinal nãoprovou ser eficaz na transmissão de energia elétrica apartir da superfície de uma seqüência de instrumentosdispostos numa extremidade terminal inferior do tubo. Nacondução por cabeamento do instrumento de poço, a energiaelétrica é transmitida desde a superfície até osinstrumentos no poço utilizando um ou mais condutoreselétricos isolados no cabeamento. Em MWD e LWD, a energiaelétrica pode ser fornecida por baterias ou por um geradorelétrico operado pelo fluxo do fluido através da tubulação.Quando tubo cabeado é usado para a telemetria do sinal, aquantidade de energia elétrica exigida pelos instrumentospode ser substancialmente reduzida, pois o dispositivo detelemetria de sinal usado em MWD/LWD, normalmente ummodulador de fluxo de lama, utiliza uma parcela substancialdo total de energia elétrica utilizada pelos instrumentosna montagem do situada no fundo do furo.
O que é necessário é um sistema e um método para acondução de tubos de instrumentos de poço que incluemsubstancial capacidade de telemetria de sinal, e não exijamo uso de cabeamento elétrico blindado para a transmissãocontinua da energia elétrica para os instrumentos no poçoou do sinal de comunicação provenientes dos instrumentospara a superfície.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 ilustra um exemplo de instrumentos deperfilagem do poço 'configurável por cabeamento' sendoconduzidos ao longo da extensão de um poço usando umaseqüência de colunas tubulares cabeadas em uma modalidadeda presente invenção.
A Figura 2 ilustra um exemplo de dispositivos deprocessamento de sinal para adaptar a telemetria dosinstrumentos de perfilagem do poço configurável porcabeamento à telemetria de seqüência de colunas tubularescabeadas em uma modalidade da presente invenção.
A Figura 3 mostra um exemplo de componentesmecânicos de um adaptador 'sub' em uma modalidade dapresente invenção.
A Figura 4 mostra um exemplo de adaptador 'sub'possuindo uma turbina anular em uma modalidade da presenteinvenção.
As Figuras 5 e 6 mostram exemplos de arranjos debateria para prover energia aos instrumentos de perfilagemdo poço em uma modalidade da presente invenção.A Figura 7 mostra um exemplo de adaptador 'sub' queutiliza a rotação da seqüência de colunas tubulares paragerar energia em uma modalidade da presente invenção.
A Figura 8 mostra um exemplo de gerador que utilizaa energia de um movimento de tubo para gerar energiaelétrica em uma modalidade da presente invenção.
Descrição Detalhada
A invenção está de modo geral relacionada adispositivos para conduzir um instrumento de uso em poçosou uma ^seqüência de colunas' de tais instrumentos ao longoda extensão de um poço utilizando uma seqüência de colunastubulares cabeadas ou seqüência de colunas de perfuraçãocabeadas, para a condução e a comunicação de dados paracima no furo e/ou para baixo no furo. A seqüência decolunas de instrumentação pode incluir um gerador elétrico,bateria, gerador, módulo de armazenamento de energia ou*sub' para fornecer energia elétrica para operar aseqüência de colunas de instrumentação e para fornecertelemetria de sinal ou de dados a um canal de comunicaçãode sinal associado com a seqüência de colunas tubularescabeadas. A seqüência de colunas tubulares cabeadas podeser montada e desmontada em segmentos para efetuar acondução ao longo da extensão um poço em um modo conhecidona arte para o transporte de qualquer tipo de tubossegmentados ou articulados ao longo da extensão de um poço.Em alguns exemplos, como explicado abaixo, uminstrumento ou uma seqüência de tais instrumentos que podemser de outro modo transmitidas através de um poçoutilizando um cabo elétrico blindado ^seqüência deinstrumentos cabeados') pode ser acoplado a uma extremidadeterminal longitudinal de uma seqüência de colunas tubularescabeadas e estendido para o interior do poço abaixo daextremidade terminal da seqüência de colunas tubularescabeadas. Outros exemplos podem ter a seqüência deinstrumentos cabeados disposta parcialmente ou inteiramentedentro de um conduto ou passagem interna na seqüência decolunas tubulares cabeadas. A invenção é igualmenteaplicável a qualquer das configurações mencionadas.
Na Figura 1, uma torre de perfuração 24 oudispositivo similar de elevação movimenta uma seqüência decolunas tubulares cabeadas 20 dentro de um poço 18 que foiperfurado através da sub-superficie de formações rochosas,mostradas de modo geral em 11. A seqüência de colunastubulares cabeadas 20 pode ser estendida para o intérior dopoço 18 através de acoplamento por rosqueamento de umaponta com a outra juntas de um número de segmentos('juntas') 22 de tubos de perfuração cabeadas. O tubo deperfuração cabeadas é estruturalmente similar ao tubo deperfuração usual (ver, por exemplo, Patente US. No. 6174001emitida para Enderle) e inclui um cabo associado com cadajunta de tubo que serve como um canal de comunicação desinal. O cabo pode ser qualquer tipo de cabo capaz detransmitir dados e/ou sinais, tal como um fio eletricamentecondutor, um cabo coaxial, uma fibra ótica ou semelhantes.0 tubo de perfuração cabeadas tipicamente inclui algumaforma de acoplamento de sinal para comunicar sinais entrejuntas adjacentes de tubos quando as juntas de tubo sãoacopladas extremidade terminal com extremidade terminalcomo mostrado na FIG. 1. Ver como exemplo não limitantes, aPatente norte americana US. No. 6641434 emitida para Boyleet al. e atribuído ao consignante da presente invenção paraa descrição de um tipo de tubo de perfuração cabeadas quepode ser usado com a presente invenção. Cada junta de tubode perfuração cabeadas é comunicativamente acoplada a umajunta de tubo de perfuração cabeado adjacente com o uso deacopladores indutivos. No entanto, a invenção não deve serlimitado para a seqüência de colunas tubulares deperfuração cabeadas 20 e pode incluir outras comunicaçõesou sistemas de telemetria, incluindo uma combinação desistemas de telemetria, como uma combinação de tubo deperfuração cabeados, telemetria de pulso de lama,telemetria de pulso eletrônico, telemetria acústica, esemelhantes.
A seqüência de colunas tubulares de perfuraçãocabeadas 20 pode incluir um ou uma pluralidade deinstrumentos de uso em poço acoplados referidos como umaseqüência de instrumentos 13 acoplada a uma sua extremidadeterminal inferior. No presente exemplo, a seqüência deinstrumentação de uso em poço 13 pode incluir diversosinstrumentos de perfilagem de poço configuráveis porcabeamento. Como usado na presente descrição, o termo'instrumento de perfilagem de poço configurável porcabeamento' significa um instrumento de realização deserviços ou de perfilagem de poço que pode ser conduzido aolongo da extensão um poço utilizando um cabo elétricoblindado ('cabeamento') ou cabo ou arame constituída em aço('linha de suporte'-'slickline'). Instrumentos deperfilagem de poço configuráveis por cabeamento são dessaforma diferenciados dos instrumentos de 'perfilagem duranteperfuração' ('LWD'), que são configuráveis para seremusados durante as operações de poço e fazem parte daseqüência de colunas tubulares propriamente. O propósitopara o acoplamento da seqüência de instrumentos deperfilagem configurável por cabeamento 13 à extremidadeterminal da seqüência de colunas tubulares cabeadas 20 seráexplicado a seguir. LWD e instrumentação da seqüência decolunas de perfuração relacionada podem ser tambémutilizados adicionalmente à seqüência de instrumentaçãocabeada 13.
Vários dos componentes dispostos próximos daunidade de perfuração 24 pode ser usado para operar partedo sistema da invenção. Esses componentes serão explicadosno que diz respeito aos seus usos na perfuração do poçopara permitir uma melhor compreensão da invenção,, mas épreciso entender que esses componentes são utilizados emoperações outras de perfuração de poços. Exemplos nãolimitantes de tais outras operações incluem "manobras", Nãolimitando exemplos dessas outras operações incluem a"tropeçar", "escareamento", "lavagem" e "circulação". Naperfuração, a seqüência de colunas tubulares 20 pode serusada para acionar e axialmente impelir uma broca deperfuração (não mostrado) no sentido ao fundo do poço 18para aumentar o seu comprimento (profundidade). Durante aperfuração do poço 18, uma bomba 32 eleva o fluido deperfuração ( 'lama' ) 30 desde um tanque 28 ou cava edescarrega o fluido de perfuração 30 sob pressão através deum tubo vertical 34' e tubos flexíveis 35 ou mangueiras,através do acionador de topo ( ^top drive') 26 e para dentrode uma passagem interna (não mostrado separadamente naFigura 1) dentro da seqüência de colunas tubulares 20. 0fluido de perfuração 30 sai da seqüência de colunas deperfuração 20 através de bicos ou bocais 20 (não mostradoseparadamente) na broca de perfuração (não mostrado) , ondeela então resfria e lubrifica a broca de perfuração e fazsubir os cascalhos de corte gerados pela broca deperfuração (não mostrado) para a superfície do terreno.
Quando o poço 18 tiver sido perfurado a umaprofundidade selecionada, a seqüência de colunas tubulares20 pode ser retirada do poço 18, e um adaptador 'sub' 12 ea seqüência de instrumentação de perfilagem do poço 13 podeser acoplada à extremidade terminal inferior da seqüênciade colunas tubulares 20. A seqüência de colunas tubulares20 pode, então, ser reinserida na poço 18 para que osinstrumentos 13 possam ser movimentados, por exemplo, numaparte altamente inclinada 18A do poço 18 que seria dedifícil acesso utilizando um cabo elétrico blindado("wireline") para mover os instrumentos 24. É tambémconhecido na arte a inclusão de uma seqüência deinstrumentação de perfilagem de poço dentro da seqüência decolunas tubulares, e fazer a seqüência de instrumentação deperfilagem de poço se estender parcialmente oucompletamente para fora da seqüência de colunas tubulares,sem necessidade de remover a seqüência de colunas túbularesdo poço. Veja, por exemplo, Patente norte americana US. No.7134493 emitida para Runia. Portanto, a utilização de umaseqüência de instrumentação cabeada de acordo com ainvenção não fica limitada à já existente remoção daseqüência de colunas tubulares do poço.
De forma vantajosa com o uso dos tubos durante asoperações de perfilagem de poços, em alguns exemplos abomba 32 pode ser utilizada para fornecer fluxo dé fluidopara operar uma ou mais turbinas (explicado abaixo), aseqüência de instrumentação de perfilagem de poço 13. A(s)turbina (s) pode fornecer energia para operar determinadosdispositivos na seqüência de instrumentação de perfilagemde poço 13. Como outro exemplo, a turbina (s) pode serusada para recarregar as baterias, células de combustívelou de outras fontes de energia recarregável situadas ou emum especial iSub' de energia ou em cada um dos instrumentosou ferramentas individuais.
Em outros exemplos, a seqüência de colunastubulares cabeadas 20 pode ser girada para fornecer energiapara a seqüência de instrumentação de perfilagem de poço13. Por exemplo, a Patente norte americana US. No. 7537051,que é aqui incorporada por referência na sua totalidade,revela a utilização da rotação do tubo de perfuração paramovimentar um elemento de geração de energia e induzir umacorrente elétrica. A corrente gerada na patente '051 podeser utilizada para alimentar a seqüência de instrumentaçãode perfilagem de poço 13 em uma modalidade da presenteinvenção. A corrente também pode ser usada para recarregaruma bateria ou outra fonte de energia recarregável.
Em ainda um outro exemplo, a energia vibracionalpode ser utilizada para alimentar a seqüência deinstrumentação de perfilagem de poço 13, uma bateriarecarregável, e qualquer outra fonte de energiarecarregável. As Patentes norte americanas U.S. Nos.4518888, 6768214, 7199480, 7208845 e 7242103 todas revelamum sistema e/ou método de conversão de energia vibratóriaem energia elétrica. Ainda em outros exemplos, as bateriaspodem ser usadas para operar o seqüência de instrumentaçãode perfilagem de poço 13. Qualquer tipo de bateria pode serutilizado como será notado por aqueles usualmente versadosna técnica.
Em uma modalidade não-preferencial, a energia podeser transmitida ao interior do poço por meio da seqüênciade colunas de perfuração cabeadas 20, e, em uma talmodalidade, pode ser ampliada ou utilizada para alimentarou recarregar uma bateria no especifico ^sub' de energiapara fornecer energia aos instrumentos. Os exemplosmostrados até agora para o fornecimento de energia podemser utilizados individualmente ou em qualquer combinação.
À medida que a seqüência de instrumentação deperfilagem de poço 13 é movimentada ao longo do poço 18mediante a movimentação da seqüência de colunas tubulares20, como explicado acima, os sinais detectados pelos váriossensores, cujos exemplos não limitantes podem incluir uminstrumento de indução da resistividade 16, um sensor deraios gama 14 e um dispositivo de captura de amostras dofluido da formação 10 (que pode incluir um. sensor dapressão do fluido (não mostrado separadamente )) sãoselecionados para serem conduzidos a um transceptor detelemetria (Figura 2) no ^sub' adaptador 12 paracomunicação ao longo do canal de sinal na seqüência decolunas tubulares cabeadas 20. Na superfície, um primeirotransceptor de telemetria 36A pode ser usado paratransmitir e receber sinais, tais como sinais sem fio,entre o canal de comunicação na seqüência de colunastubulares cabeada 20 e um segundo receptor de telemetria36B que esteja numa posição fixa. Assim, a seqüência decolunas tubulares cabeadas 20 pode ser livrementemovimentada, desmontada e girada sem a necessidade de sefazer ou romper uma conexão de sinal elétrico ou óticocabeadas. Os sinais provenientes do segundo transceptor36B, que podem ser sinais elétricos e/ou óticos, porexemplo, podem ser conduzidos (tal como por fios, fibra oucabo) a uma unidade de gravação 38 para decodificação einterpretação utilizando técnicas bem conhecidas na arte.Os sinais decodificados normalmente correspondem àsmedições feitas por um ou mais dos sensores contidos nainstrumentação de perfilagem de poço 10, 14, 16. Outrossensores conhecidos na arte incluem, sem limitação,sensores de densidade, sensores de porosidade neutrônica,sensores de tempo ou velocidade do trânsito acústico,sensores sísmicos, sensores de espectroscopia gama induzidapor nêutrons e sensores de micro-resistividade (imagem).
As funções desempenhadas pelo adaptador xsub' 12podem incluir o fornecimento de um acoplamento mecânico(explicado abaixo) entre a conexão rosqueada mais baixa naseqüência de colunas tubulares 20 e uma conexão maissuperior na instrumentação de perfilagem de poços 13. Porexemplo o acoplamento mecânico pode incluir uma mudança nasdimensões do rosqueado ou do tubo de uma extremidadeterminal do adaptador Asub' 12 relativamente, à outraextremidade terminal do adaptador ^sub' 12. 0 adaptador^sub' 12 pode também incluir um ou mais dispositivos(explicado abaixo) para a produção de energia elétrica paraoperar várias partes da seqüência de instrumentação deperfilagem de poço 13. Finalmente, o adaptador ^sub' 12pode incluir dispositivos de processamento e de registro desinal (explicado adiante com referência à Figura 2) paraselecionar os sinais provenientes da seqüência deinstrumentação de perfilagem de poço 13 para a transmissãopara a superfície utilizando o canal na seqüência decolunas tubulares cabeadas 20 e registrando alguns sinaisem um adequado dispositivo de armazenamento ou de gravação(explanado adiante) no adaptador ^sub' 12.
Será apreciado por aqueles hábeis na arte que, emoutros exemplos o Atop drive' 26 pode estar substituído porum ^swivel', ^kelly', embuchamento de Akelly' e mesarotativa (nenhum desses mostrado na Figura 1) para fazergirar a seqüência de colunas tubulares 20 ao mesmo tempo emque fornecendo uma passagem vedada pro pressão através daseqüência de colunas tubulares cabeadas 20 quanto ao fluidode perfuração 30. Por conseqüência, a invenção não estálimitada em seu escopo ao uso com sistemas de perfuraçãoque empregam Atop drive'.
A velocidade de lidar com os dados digitais(largura de banda) provenientes das seqüências detubulações cabeadas de acordo com a Patente U.S. No. M34de Boyle et al. pode ser de cerca 1 milhão de bits porsegundo. Como é sabido na arte, típicas seqüências deinstrumentação de perfilagem de poço configuráveis porcabeamento podem gerar sinais em múltiplas larguras dalargura de banda de típicas seqüências de colunas tubularescabeadas. Por conseqüência, é desejável utilizar a largurade banda disponível da seqüência de colunas tubularescabeadas para comunicar à superfície aqueles sinaisprovenientes da seqüência de instrumentação de perfilagemde poço (13 na FIG. 1), que sejam mais valiosos paraobtenção de substantividade na forma como são medidos (em*tempo real') ou de outros dados predeterminados. Outrosdados que não sejam tipicamente valiosos para a obtenção emtempo real podem ser armazenados em um dispositivo local dearmazenamento de dados. Também é desejável ser capaz dealterar os sinais particulares transmitidos à superfície emtempo real, bem como alterar a taxa de amostragem de talcondução em tempo real. Por exemplo, algumas medições deperfilagem de poço, tais como indução da resistividadecorrespondente a grande distância lateral do poço, sealteram de forma relativamente lenta com a alteração naposição axial da seqüência de instrumentação de perfilagemde poço. Pode ser possível enviar essas medições dasuperfície em velocidades relativamente lentas, embora asmedições que se alterem mais rapidamente (por exemplo,medições de micro-resistividade produzidas para imagem dopoço) possam ser transmitidas em velocidades muito maiores.
Um exemplo de unidade de processamento e deregistro de sinal disposta no ou associado com o adaptador*sub' 12, que pode realizar a mencionada conversão eformatação da telemetria é mostrada em forma de diagrama debloco na Figura 2. Um dispositivo de comunicação 52 queacopla sinais ao canal de comunicação de sinal na seqüênciade colunas tubulares cabeadas (20 na FIG. 1) está emcomunicação de sinal· com um transceptor de telemetria 80("transceptor WDP) configurado para comunicar sinais noformato de telemetria utilizado para a seqüência de colunastubulares cabeadas (20 na FIG. 1) . Um decodificador decomando 82 pode interrogar os sinais de telemetriaprovenientes do transceptor WDP 80 para detectar quaisquercomandos originários da unidade de registro (38 na FIG. 1) .Tais comandos podem incluir instruções para enviar sinaisde diferentes instrumentos de medição da seqüência deinstrumentação de perfilagem de poço (13 na FIG. 1) para aunidade de gravação (38 na FIG. 1) por meio da seqüência decolunas tubulares cabeadas. Outro tipo de instrução quepode ser detectada no decodif icador de comando 82 é oregistro de tempo/profundidade. À medida que a seqüência decolunas tubulares cabeadas 20 é movimentada ao longo daextensão do poço, a posição axial do poço (profundidade) deum ponto de referência na seqüência de colunas tubularescabeadas 20 ou na seqüência de instrumentação de perfilagemde poço 13 pode ser usado para indicar a profundidade decada instrumento sensor na seqüência de instrumentação deperfilagem de poço 13. A profundidade é geralmentedeterminada pela medição da elevação do >top drive' (26 naFigura 1) e adicionando à elevação o comprimento de todosos componentes individuais da seqüência de instrumentaçãode perfilagem de poço. A profundidade medida pode serajustada para estiramento e/ou compressão de tubos com basenas medições de peso sobre a broca, medições detemperatura, medições de tensões no tubo e semelhantes. Porexemplo, um tubo de perfuração cabeadas permite que váriasmedidas a sejam tomadas ao longo da coluna de perfuração,que podem auxiliar na efetiva determinação da profundidade.A elevação pode ser registrada automaticamente na unidadede gravação (38 na· FIG. 1) através da utilização desensores apropriados dispostos na unidade de perfuração (24na FIG. 1). Os dados de tempo/profundidade podem ser usadospara gerar um registro com respeito à profundidade dasmedições feitas pelos diversos sensores contidos naseqüência de instrumentação.
O decodificador de comando 82 pode transmitirinstruções para alterar os dados enviados por meio daseqüência de colunas tubulares cabeadas 20 a um transceptorde telemetria intermediário 86. O transceptor de telemetriaintermediário 8 6 recebe medições da instrumentação deperfilagem de poço proveniente dá seqüência deinstrumentação por meio de uma conexão de sinal a umtransceptor de telemetria 88 da instrumentação deperfilagem de poço na seqüência de instrumentação 13. Otransceptor de telemetria 88 da instrumentação deperfilagem de poço pode ser do mesmo tipo como o utilizadoem qualquer seqüência de instrumentação de perfilagem depoço configurável por cabeamento, e está preferivelmenteconfigurado para transmitir sinais por meio de um caboelétrico blindado ("wireline") quando a seqüência deinstrumentação é implantado em um cabeamento. No presenteexemplo, todos ou substancialmente todos os sinais dosinstrumentos de perfilagem de poço que possam sertransmitidos por meio do cabeamento se assim conectadospodem ser comunicados ao transceptor de telemetriaintermediário 86. Dependendo da instrução proveniente dasuperfície alguns dos sinais são comunicados ao transceptorde telemetria WDP 80 para a comunicação pro meio daseqüência de colunas tubulares cabeadas 20. 0 restante ou atotalidade dos sinais da instrumentação de perfilagem dopoço podem ser' comunicados a um dispositivo dearmazenamento de dados 84 tal como uma memória em estadosólido ou um disco rígido. 0 dispositivo de armazenamentode dados 84 também podem receber e armazenar os mesmossinais que são transmitidos para a superfície por meio daseqüência de colunas tubulares cabeadas. Os componentes jámencionados, incluindo a telemetria WDP 80, o armazenamentode dados 84, o decodificador de comando 82 e o dispositivode telemetria intermediário 86 podem estar inclusos noadaptador 'sub' 12 em alguns exemplos. Em outros exemplos,os componentes anteriores podem estar confinados em umacarcaça em separado (não mostrado) que está propriamenteacoplada ao adaptador Asub' 12 e na seqüência deinstrumentação 13.
Um exemplo de adaptador xsub' é mostrado com maisdetalhes na FIG. 3. 0 adaptador 'sub' 12 pode incluir umacarcaça 40 com uma conexão superior rosqueada 50configurada para acoplar a conexão rosqueada mais inferiorna seqüência de colunas tubulares cabeadas (20 na FIG. 1).A conexão rosqueada 50 pode incluir o dispositivo decomunicação 52 (descrita com referência à FIG 2.) dispostoem um sulco ou receptáculo similar no ombro do rosqueado
50A da conexão superior rosqueada 50. 0 dispositivo decomunicação 52 pode ser eletromagnético, como explicado,por exemplo, na Patente de Boyle et al. acima referida. Acarcaça 40 pode incluir uma ou mais válvulas de desviocontroláveis 54. As válvulas de desvio controláveis 54podem ser operadas, por exemplo, por solenóides (nãomostrado) para ativar seletivamente parte do fluxo dofluido através da seqüência de colunas tubulares (20 naFIG. 1) a ser desviada para o poço (18 na FIG 1.) acima daturbina 41, reduzindo desse modo o débito da turbina 41 sedesejado. A carcaça 40 pode incluir portas fixas dedescarga 56 abaixo da turbina 41 para permitir ao fluxo defluido operar a turbina 41. Alternativamente, as portas dedescarga 56 podem ser abertas, fechadas ou parcialmenteabertas ou fechadas por meio de solenóides ou outrosdispositivos conhecidos. As válvulas de desvio 54 e/ou asportas de descarga 56 podem ser controladas por meio desinais de controle transmitidos a partir de um processador,dispositivo de processamento ou outro dispositivo situadona superfície do terreno para o controle do débito daturbina 41. A carcaça 40 pode incluir uma conexão inferiorrosqueada 58 que é configurada para acoplar a uma conexãosuperior rosqueada 60 na seqüência de instrumentação deperfilagem do poço (13 na Fig. 1), mostrado como um módulode telemetria 44, embora o particular instrumento deperfilagem de poço que acopla ao adaptador *sub' 12 nãoseja um limite com respeito ao escopo da presente invenção.
Outro exemplo de um adaptador 'sub' 12 é mostradoem vista em secção transversal na FIG. 4. O adaptador 'sub'12 pode incluir um conduto interno 100A que define umapassagem central 100 através do interior do sub 12. Apassagem no conduto 100A permite que certas ferramentas(por exemplo, dardos, bolas, equipamentos 'slickline',etc.) sejam passadas através do adaptador 'sub' 12. Taisferramentas são usualmente movimentadas através da passageminterna na seqüência de colunas tubulares para certasoperações de poços. Uma turbina 104, pode ser dispostaexternamente ao conduto 100A sendo montada de modo possívelde girar no conduto 100A, tal como uma montagem dé mancai106. Como no exemplo mostrado na FIG. 3, o fluxo do fluidode perfuração pode ser desviado para o espaço anular 102entre o conduto 100A e as paredes do 'sub' 12 . O fluxodesviado pode ser usado para operar a turbina 104. Aturbina 104 pode incluir magnetos 108 em uma extremidadeterminal longitudinal. Um ou mais gerador módulos geradores110 podém estar dispostos eliminados no espaço anular entreos 102 e 100A canal na parede de adaptador 'sub' 1'2. 0 umou mais módulos geradores 110 pode estar inclusos em umacarcaça, tal como uma carcaça resistente a pressão, umacarcaça não ferromagnética e podem ser feitas a partir de,por exemplo, aço inoxidável, monel ou uma liga sob a marcaINCONEL, que é uma marca registrada Huntington AlloysCorporation, Huntington, WV. Uma bobina geradora 110A podeser disposta na carcaça e disposta para converter aalteração do fluxo magnético provenientes dos magnetos 108na forma de corrente elétrica à medida que a turbina 104gira. Um retificador 110B e dispositivo de armazenamento deenergia 110C tal como um supercapacitor ou bateria podemser conectados ao retificador para estabilizar a corrente earmazenar a energia elétrica quando a turbina 104 estivergirando lentamente, girando em velocidades variadas ou nãoestiver girando (por exemplo quando a circulação do fluidode perfuração é interrompida). 0 fornecimento elétricoproveniente de um ou mais módulos geradores 110 pode seracoplado à seqüência de instrumentação de perfilagem depoço (13 na FIG. 1) para operar vários aparelhos elétricosali contidos.
Em outros exemplos, a seqüência de instrumentaçãode perfilagem do poço cabeada podem ser dispostaparcialmente ou inteiramente dentro da passagem naseqüência de colunas tubulares. Dois exemplos são mostradosnas Figs. 5 e 6. O exemplo mostrado na FIG. 5 inclui umasede de assentamento 12A para engajar e reter a parteexterna da seqüência de instrumentação de perfilagem depoço 13 à medida que ela é movimentada para uma posiçãoselecionada dentro da seqüência de colunas tubulares 20.Dependendo da configuração particular, as paredes daseqüência de colunas tubulares 20 podem incluir uma ou maisjanelas transparentes de energia 20A, que podem ser feitasa partir de material acusticamente ou eletromagneticamentetransparente (por exemplo, plástico ou vidro) tal queemissores e/ou detectores de energia (não mostrado) naseqüência de instrumentação 13 possam estar em comunicaçãode energia com as formações fora do poço.
O adaptador 'sub' 12 pode ser acoplado a um móduloconversor de energia 200 que converte a saida de uma bateria 202 em uma forma adequada para o funcionamento daseqüência de instrumentação de perfilagem do poço 13. Noexemplo da FIG. 5, a bateria 102 pode ser removível domódulo conversor de energia 200, sem a retirada daseqüência de colunas tubulares 20 do poço. Por exemplo, amassa da bateria 102 pode ser removível do módulo conversorde energia 200, engajando um pescador 206 por sobre umadequado anzol 204 acoplado à parte externa da bateria 202.O pescador 206 pode ser conduzido ao longo da extensão dointerior da seqüência de colunas tubulares 20, utilizando,por exemplo, uma xSlickline' 208, embora a conduçãoutilizada para o pescador 206 não seja pretendido a limitaro escopo da presente invenção. Quando necessário, a bateria202 pode ser substituída com sua retirada do móduloconversor 200 e inserção de uma nova bateria ao móduloconversor 200 usando o pescador 206 e a xSlickline' . Emoutro exemplo, a bateria 202 pode incluir um terminalassociado ao anzol 204 tal que uma ou mais bateriaadicionais possam ser acopladas ao topo da bateria 202 naseqüência de instrumentação de perfilagem de poço paraformar uma pilha de baterias.
O exemplo mostrado na FIG. 06 pode ter uma bateria202 que é acoplada de modo fixo ao módulo conversor deenergia 200. Para recarregar a bateria 202, a bateria 202pode incluir um terminal de carregamento 210. Um conectorelétrico isolado, submersível 212 pode ser conduzido paradentro da parte interna da seqüência de colunas tubulares20 utilizando, por exemplo, um cabeamento elétrico, porexemplo, um cabo elétrico blindado 214. A inserção continuaaté que o conector 212 engaje o terminal de carregamento210. A energia elétrica pode ser transmitida ao longo docabo 214 para carregar a bateria 202. Quando o carregamentoestiver concluído, o cabo 214 e o conector 212 podem serretirados do interior da seqüência de colunas tubulares 20.Observe que as configurações de bateria acima explicadascom referência às Figuras 5 e 6 também podem ser usadas coma configuração da seqüência de instrumentação de perfilagemdo poço e configuração do adaptador *sub' explicado comreferência às Figuras 1, 2 e 3, onde a seqüência deinstrumentação de perfilagem do poço 13 é disposta abaixoda extremidade terminal longitudinal da seqüência decolunas tubulares.
Um outro exemplo de adaptador iSub' é mostrado naFIG. 7 em que a energia elétrica para seqüência deinstrumentação de perfilagem do poço pode ser gerada pelarotação da seqüência de colunas tubulares 20. A seqüênciade colunas tubulares 20 inclui uma montagem de rolamento322 na sua extremidade terminal inferior longitudinal. Umaou mais juntas de tubo 320 são acoplados a montagem derolamentos 322 tal que a seqüência de colunas tubulares 20pode ser girada (ver FIG. 1) a partir da superfície ouatravés de motor (não mostrado), gerido pelo fluxo dofluido de perfuração ("motor de lama") . A uma ou maisjuntas de tubo 320 podem ser rotacionalmente fixas no poço,mediante incluir dispositivos tais como lâminasestabilizadoras 324, molas arco, blocos ampliadòres ousemelhantes para resistir à rotação. De modo proveitoso,com o uso de tubos de perfuração cabeadas as lâminasestabilizadoras 324 podem ser operadas, tal como estendendoou retraindo elas mediante comandos provenientes dasuperfície. Desse modo, quando a coluna de perfuração 20 éacionada, a junta do tubo (s) 320 abaixo da montagem derolamento 322 permanece substancialmente rotacionalmentefixa. A seqüência de instrumentação de perfilagem de poço13 pode ser assentada em uma estrutura fixa adequada 326,tal como explanado com referência às Figuras 5 e 6 dispostaem uma ou mais juntas de tubo 320 abaixo da montagem demancais 322. Portanto, a seqüência de instrumentação deperfilagem do poço 13 pode permanecer substancialmenterotacionalmente fixa, enquanto que a seqüência de colunastubulares 20 é girada. No presente exemplo o adaptadorΛ sub' 12 pode incluir na sua extremidade terminal superiorum alternador ou bobinas geradoras 328. Em um tal arranjo,o adaptador Asub' 12 é preferivelmente feito de materialnão magnético, como explicado acima. As bobinas dealternador 328 podem ser acopladas através dos respectivosretificadores 330 a uma combinação de bateria/condicionadorde energia 326. 0 condicionador de energia 326 forneceenergia elétrica para operar a seqüência de instrumentaçãode perfilagem do poço 330. A energia elétrica é induzidanas bobinas 330 por meio dos magnetos 330 fixados àsuperfície interna da seqüência de colunas tubulares 20 emuma posição longitudinal nas proximidades das bobinas 330.No presente exemplo, pode ser desejável fazer a junção daarticulação da seqüência de colunas tubulares nasproximidades da montagem de mancais 322 a partir de ummaterial não-magnético também. A rotação relativa entre aseqüência de colunas tubulares 20 e o adaptador 'sub' 12fornece a indução eletromagnética. A rotação relativa entre a seqüência de colunastubulares 20 e o adaptador λ sub' 12 requer um enlace desinal de comunicação entre a de comunicação entre aseqüência de instrumentação de perfilagem do poço 13 e ocanal de comunicação na seqüência de colunas tubulares 20que pode ser operativa através de tal rotação relativa. Nopresente exemplo, uma bobina de indução 334 pode serdisposta longitudinalmente no adaptador Asub' 12longitudinalmente nas proximidades d uma correspondentebobina de indução 332 na seqüência de colunas tubulares 20.Tais bobinas de indução próximas 332, 334, podem fornecersinal de comunicação entre a seqüência de instrumentação deperfilagem do poço 13 e a seqüência de colunas tubulares20. Um acoplamento indutivo tal como aquele descrito nasPatentes U.S. Nos. 5521592 e 4806928 emitidas para Venerusoe atribuídas ao consignante da presente invenção pode serutilizado na seqüência de colunas tubulares e no adaptadorAsub' para efetuar o sinal de comunicação.
Outro exemplo de adaptador *sub' 12 é mostrado emseção transversal na FIG. 2. 0 iSub' 12 pode ser feitousando um colar de broca de comprimento selecionado 150 ousegmento tubular similar configurado para ser acoplado demodo rosqueado na coluna de perfuração (20 na FIG.. 1) . Ocolar de broca 150 pode ser produzido a partir de liga nãomagnética tal como monel, aço inoxidável ou ligas não-magnéticas vendidos sob a marca INCONEL, que é uma marcaregistrada da Huntington Alloys Corporation, Huntington,WV. O colar de broca 150 pode incluir um conector macho derosca ou "pino" 52 em uma extremidade terminal longitudinale um conector fêmea rosca ou "carcaça" 54 na outraextremidade terminal longitudinal, ou outros acoplamentosadequados para conectar a seqüência de instrumentação deperfilagem de poço configurável por cabeamento (porexemplo, a seqüência 13 na Fig. 1) . Um rosqueado interno155 (mostrado na carcaça 154 na FIG. 2, mas poderia sertambém no pino 152) pode incluir um acoplamentoelectromagnético 164 para a comunicação da energia elétricagerada no sub 12 a outros componentes da coluna deperfuração (20 na Fig. 1), por exemplo, os instrumentos MWDe LWD , e instrumentação configuráveis por cabeamento (ver,por exemplo, 14 e 16 na FIG. 1) . Tais acoplamentoseletromagnéticos são descritos, por exemplo, na Publicaçãode Pedido de Patente norte americano U.S. No. 2006/0225926emitido para Madhavan et al., o pedido de patente para oqual está consignado ao consignante da presente invenção.Um acoplamento electromagnético correspondente (nãomostrado na FIG. 8) podem estar incluso em umcorrespondente ombro rosqueado de pino (não mostrado) doinstrumento (não mostrado) acoplado na carcaça 154.Alternativamente, um eletrodo ou contato galvânico isolado(não mostrado) pode ser disposto no ombro rosqueado 155para transmitir energia elétrica diretamentepreferivelmente que por indução eletromagnética.
O colar 150 pode definir uma câmara interior 156 emque podem estar contidos alguns ou todos os componentesativos da porção geradora do ^sub' 12. A câmara 156 podeser confinada, vedada e mantida substancialmente na pressãoatmosférica na superfície mediante inserir um tubo metálicoresiliente 161 para dentro da passagem interior 148 nocolar 150. O tubo 161 pode ser selado contra o interior docolar 150 por meio de anéis-0 163 ou outros . elementosvedantes. 0 tubo 161 deve ter resistência suficiente pararesistir a arrebentamentos por causa da pressão da lama (30na Figura 1) contida durante as operações de perfuração,mas deve ser também resiliente o suficiente para permitir acomunicação das variações de pressão na lama (30 na Figura1) a um transdutor piezoelétrico (explanado adiante)acoplado ao seu exterior. Materiais adequados para o tubo161 podem incluir aço, liga de cobre berilio, a últimasendo preferida se o tubo 161 precisar ser não magnético.
No presente exemplo, a câmara 156 pode incluir nelaum ou mais transdutores piezelétricos, mostrado em 158 e146. O um ou mais transdutores piezoelétricos 158, 146estão dispostos a para experimentar estresse (econsequentemente desenvolver uma voltagem através deles)como um resultado de certos tipos de vibrações, tais comolateral, axial ou torsional, induzidas na seqüência decolunas de perfuração (20 na FIG 1. ). Um dos transdutorespiezoelétricos 146, 158, que pode ser referido porconveniência, como um transdutor longitudinal e que émostrado em 158, poderá incluir uma pluralidade de cristaispiezoelétricos empilhados extremidade terminal aextremidade, polarizados na direção de sua espessura (aolongo da dimensão longitudinal dimensão do colar deperfuração 50), e acoplado em uma das extremidadesterminais da pilha relativamente a uma superfície maisinferior da câmara 156. Disposto como mostrado na FIG. 8, *otransdutor longitudinal 158 pode ser sensível às vibraçõesaxiais geradas durante a perfuração à medida que a broca deperfuração perfura através das formações subterrâneas.Assim, o transdutor longitudinal 158 pode gerar energiaelétrica a partir das vibrações axiais induzidas pela brocaou outras vibrações axiais induzidas na seqüência decolunas de perfuração (20 na Figura 1).Um segundo dos transdutores piezelétricos mostradosem 146, pode ser feito a partir de uma pluralidade decristais piezoelétricos substancialmente planarespolarizados na direção de sua espessura. O segundotransdutor 146 pode ser acoplado em uma face relativamentea uma blindagem metálica protetora 144, e a blindagem 144colocada em contato com uma superfície exterior do tubo 161que está adjacente à passagem interior 148 para fluxo dofluido de perfuração (30 na Figura 1). Disposto comomostrado na Figura 8, o segundo transdutor 14 6 pode sersensível às vibrações na seqüência de colunas de perfuração(20 na FIG. 1)provocadas pelo fluxo de lama pela através dapassagem 148 no colar 150. As vibrações induzidas no colar150 pelo fluxo de lama (30 na FIG. 1) pode, portanto,15 resultar na geração de energia elétrica por meio do segundotransdutor 146.
Um terceiro transdutor piezoelétrico 140 pode serrevestido de elastômero 142, tal como a borracha paraexcluir dele fluido ao mesmo tempo em que permite aotransdutor 140 a permanecer sensível às variações depressão no ambiente em que se encontra. O terceirotransdutor 140 pode estar disposto em um recesso 141formados no exterior do colar 150. O terceiro transdutor140 pode ser eletricamente acoplado a circuitos elétricosna câmara 156 usando uma passagem elétrica direta 165vedada por pressão dos tipos bem conhecidos na arte paraimpedir a entrada de fluido na câmara 156. Disposto comomostrado na FIG. 8, o terceiro 140 transdutor pode gerarenergia elétrica por causa das vibrações laterais induzidasna seqüência de colunas de perfuração (20 na Figura 1) e/oudevido às vibrações criadas pelas variações de pressão nofluxo de lama em um espaço anular (Figura 1) entre oexterior da seqüência de colunas de perfuração (20 naFigura 1) e as paredes do poço.
Em alguns exemplos, os materiais piezelétricosusados para fazer os transdutores podem ser cristais oumateriais cerâmicos, com elevadas constantes dielétricas,alta sensibilidade e altas constantes eletromecânicas.Exemplos dos mencionados incluem os materiais cerâmicos dotipo titanato zirconato de chumbo (PZT) com constantedielétrica extremamente alta e altos coeficientes deacoplamento, e cristais piezoelétricos simples de niobatode chumbo magnésio-titanato de chumbo (PMN-PT) e niobatozirconato de chumbo-titanato de chumbo (PZN-PT) , os quaisambos possuem constantes de carga extremamente altas, altoscoeficientes de acoplamento eletromecânico e altasconstantes dielétricas.
O débito elétrico de cada um dos transdutores 158,146, 140 pode ser acoplado a circuitos de condicionamentode energia 160 dispostos dentro da câmara 156. Os circuitosde condicionamento de energia 160 podem incluir adequadoselementos de comutação, retificação e armazenamento deenergia (por exemplo, capacitores, não mostradosseparadamente) tal que a energia elétrica gerada pelostransdutores seja armazenada e tornada disponível para osoutros componentes da seqüência de colunas de perfuração.
Um transmissor de energia 162 pode ser usado para convertera energia elétrica armazenada nos elementos dearmazenamento (por exemplo, um banco de capacitores - nãomostrado) nos circuitos de condicionamento de energia 160na adequada corrente alternada para transmissão utilizandoo acoplamento eletromagnético 164. O transmissor de.energia162 pode ser omitido se a energia elétrica é comunicadadiretamente através de um eletrodo galvânico (nãomostrado). Os transdutores de exemplo, mostrados na Figura8 são todavia apenas mostrados em lados opostos do colar 50para os propósitos de clareza da ilustração. Em algunsexemplos, uma pluralidade de transdutorescircunferencialmente segmentados 158, 146, 140 podem serdispostos substancialmente ao redor da inteiracircunferência das superfícies associadas acima dentro dacâmara 156 e no exterior do colar 150.
A invenção como explicado acima pode ser usada emconjunto com uma série de outros dispositivos de perfuraçãoe de medição conhecidos na arte. Exemplos não limitantes detais outros dispositivos podem incluir os seguintes.Instrumentações de perfilagem de poços configuráveis porcabeamento podem ser inseridas dentro de uma manga ou umcolar de perfuração para a proteção delas de seremdanificadas durante o movimento de rotação e/ou movimentolateral, e podem permitir ao fluido bombeado desde asuperfície a fluir em torno delas para propósitos deresfriamento.
Uma manga ou colar de perfuração podem cobrir menosque a totalidade da seqüência de instrumentação deperfilagem de poço, permitindo desse modo que as secções daseqüência de instrumentação entrem em contato direto com asformações (11 na FIG. 1) para os propósitos de medição oude extração de amostras.
Uma broca de perfuração pode ser acrescentada àparte mais inferior· da seqüência de instrumentação deperfilagem de poço para permitir a perfuração continuarenquanto da perfilagem ou entre as operações deperfilagem/amostragem em conjunto com um motor deperfuração. Um sistema motor e/ou um sistema de perfuraçãorotativo com direcionamento por dirigibilidade pode serincluso entre a broca de perfuração e a instrumentação deperfilagem de poço para melhorar a eficiência de perfuraçãoe permitir o controle da trajetória do poço (18 na FIG. 1).
Instrumentação de perfilagem durante perfuração(xLWD') e/ou de medição durante perfuração (^MWD')conhecidos na arte podem ser incluídos em qualquer posiçãona seqüência de colunas tubulares cabeadas (20 na FIG. 1)para permitir medidas alternativas, ou como umacontingência para a falha da seqüência de instrumentação deperfilagem do. poço ou falha da comunicação utilizandoseqüência de colunas tubulares cabeadas.
Estabilizadores, escareadores ou bandas de desgastepodem ser colocadas na manga mencionada ou em um colar deperfuração para o controle direcional, condicionamento dopoço, abertura do furo ou por outros motivos.
A tecnologia de telemetria de medição duranteperfuração existente (telemetria por modulação da pressãoda lama) pode ser usada como uma comunicação bidirecionalcom a superfície em lugar da seqüência de colunas tubularescabeadas ou como uma contingência para a falha da seqüênciade colunas tubulares cabeadas.
Embora a invenção tenha sido descrita com respeitoa um número limitado de modalidades, aqueles usualmenteversados na técnica, tendo o benefício dessa revelação,irão perceber que outras modalidades podem ser concebidasas quais não se afastam do escopo da invenção como aquirevelado. Assim, o escopo da invenção deve ser limitadosomente pelas reivindicações em anexo.
Claims (22)
1. SISTEMA DE INSTRUMENTAÇÃO DE USO EM POÇOS,caracterizado por compreender:uma seqüência de colunas tubulares que se estendedesde a superfície do terreno até uma profundidadeselecionada no poço, a seqüência de colunas tubularescompreendendo tubos de perfuração cabeadascomunicativamente acoplados em cada junta;um adaptador Asub' acoplado à seqüência de colunastubulares nas proximidades de uma extremidade terminalinferior da seqüência de colunas tubulares, o adaptadorxsub' incluindo em seu interior uma fonte de energiaelétrica; epelo menos um instrumento de uso em poçosconfigurável por cabeamento acoplado ao adaptador ' sub' emum lado oposto da seqüência de colunas tubulares.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a fonte de energia elétrica incluir umaturbina para converter o fluxo de fluido passante naseqüência de colunas tubulares em energia para operar opelo menos um instrumento de uso em poços.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por a turbina recarregar uma bateriarecarregável capaz de fornecer energia elétrica a pelomenos um instrumento de uso em poços configurável porcabeamento.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por o adaptador ^ub' possuir válvulas dedesvio posicionadas abaixo da turbina proporcionandocomunicação fluida entre o interior do adaptador ^ub' e umanel externo ao adaptador Asub'.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado por as portas de descarga de fluido seremcontroladas por meio de sinais de controle transmitidosatravés da tubulação de perfuração cabeadas.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por a turbina estar funcionalmente acoplada aum gerador elétrico.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por a turbina estar posicionada no interiordo adaptador *sub' e estar conectada a uma bobina degerador posicionada dentro da carcaça do adaptador λ sub'.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a seqüência de colunas tubularescompreender segmentos tubulares acoplados de formarosqueada uma extremidade terminal na outra, cada segmentotubular incluindo pelo menos um dispositivo de comunicaçãodo sinal em uma sua extremidade terminal longitudinal paraacoplar sinais a um dispositivo acoplado ao segmentotubular.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado por adicionalmente compreender uma telemetriaconvertida configurada para receber sinais provenientes dopelo menos iam instrumento configurável por cabeamento ereformatar o sinal para transmissão através de um canal decomunicação na seqüência de colunas tubulares.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a fonte de energia elétrica compreenderum dispositivo de armazenamento de energia.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a fonte de energia compreender bobinasgeradoras dispostas nas proximidades do correspondentesmagnetos dispostos na seqüência de colunas tubulares, oadaptador xSub' configurado para girar relativamente àseqüência de colunas tubulares tal que os magnetos induzamcorrente nas bobinas geradoras.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a fonte de energia compreender um cristalpiezoelétrico configurado para converter pelo menos um devibrações tubulares e variações da pressão de fluido naforma de energia elétrica.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a fonte de energia ser uma bateriarecarregável.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o adaptador Asub' ser acoplado a ummódulo conversor de energia que converte a saida da fontede energia em uma forma adequada para operar o pelo menosum instrumento configurável por cabeamento.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por uma bateria estar conectada de modoremovível ao módulo conversor de energia e capaz desubstituição sem a remoção da seqüência de colunastubulares do poço.
16. MÉTODO PARA PERFILAGEM DE POÇOS, caracterizadopor compreender:movimentar pelo menos um instrumento de uso no poçoconfigurável por cabeamento ao longo da extensão de um poçoem uma extremidade terminal de uma seqüência de colunastubulares segmentada, a seqüência de colunas tubularesincluindo possuir um canal de comunicação associado a ela;fornecer energia elétrica nas proximidades de umaextremidade terminal da seqüência de colunas tubulares nointerior do poço para operar o instrumento de uso no poço;comunicar as medições provenientes do pelo menos umsensor na instrumentação ao canal de comunicação do sinal;edetectar as medições comunicadas pelo canal decomunicação para as proximidades de uma extremidadeterminal na superfície.
17. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado por adicionalmente compreender oarmazenamento de pelo menos uma parte das medições em umdispositivo de armazenamento de dados nas proximidades doinstrumento de perfilagem do poço.
18. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado por o fornecimento da energia elétricaincluir converter o fluxo de fluido passante através daseqüência de colunas tubulares em energia para operar opelo menos um instrumento de perfilagem do poço.
19. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por a conversão compreender a rotação de umgerador.
20. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado por a conversão compreender fazer girar umaturbina, a rotação incluindo o ajuste de uma resposta daturbina para compensar a carga de energia transmitida peloinstrumento de perfilagem do poço.
21. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado por o fornecimento compreender fazer girar aseqüência de colunas tubulares relativamente ao instrumentode uso no poço para induzir energia elétrica nas bobinasgeradoras dispostas no instrumento.
22. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado por o fornecimento compreender converter pelomenos um de vibração na seqüência de colunas tubulares evariação da pressão do fluido em estresse sobre um cristalpiezoelétrico.
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