BRPI1007045B1

BRPI1007045B1 - junta de ferramenta de fundo de poço, e, método para fornecer múltiplos trajetos redundantes de comunicação em uma rede de fundo de poço através de uma junta de ferramenta de fundo de poço

Info

Publication number: BRPI1007045B1
Application number: BRPI1007045-1A
Authority: BR
Inventors: Jeff Bray; David Bartholomew
Original assignee: Intelliserv International Holding, Ltd.
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2021-01-26
Also published as: WO2010083373A2; EP2380252B1; US8109329B2; BRPI1007045A2; WO2010083373A3; EP2380252A4; US20100175890A1; EP2380252A2

Abstract

ACOPLADOR ANULAR, FERRAMENTA DE FURO ABAIXO, E, MÉTODO PARA TRANSMITIR DADOS ATRAVÉS DE UMA JUNTA DE FERRAMENTA. Um acoplador anular para transmitir dados através de uma junta de ferramenta pode incluir um primeiro segmento de acoplador transpondo uma primeira porção da circunferência do acoplador anular. O acoplador anular pode incluir ainda um segundo segmento de acoplador, eletricamente isolado com relação ao primeiro segmento de acoplador, que transpõe uma segunda porção da circunferência•do acoplador anular. Em aspectos selecionados, as primeira e segunda porções não se sobrepõem entre si ao longo da circunferência. Em certos aspectos, o primeiro e segundo segmentos de acoplador, cada, transpõem cerca de cinqüenta por cento da circunferência do acoplador anular. Assim, cada segmento de acoplador pode perfazer aproximadamente metade do acoplador anular.

Description

ANTECEDENTES CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere à perfuração de fundo de poço, e mais particularmente a aparelho e métodos para transmitir dado ao longo de uma coluna de perfuração de fundo de poço.

DESCRIÇÃO DA ARTE RELACIONADA

[002] Durante meio século, a indústria de petróleo e gás tem procurado desenvolver sistemas de telemetria de fundo de poço que permitam avaliação de formação com alta definição e navegação no fundo de poço durante a perfuração, em tempo real. A capacidade de transmitir grandes quantidades de dados sub-superficiais para a superfície tem o potencial de diminuir significantemente os custos de perfuração por permitir que os operadores direcionem mais precisamente a coluna de perfuração para os depósitos de hidrocarboneto. Tal informação pode também melhorar um segurança e reduzir os impactos ambientais da perfuração. Esta tecnologia pode também ser desejável para tirar vantagem de inúmeros avanços no projeto de ferramentas e técnicas para exploração de petróleo e gás, e pode ser usada para prover acesso em tempo real a dados, tais como temperatura, pressão, inclinação, salinidade, e similares, durante a perfuração.

[003] A fim de transmitir dados a altas velocidades ao longo de uma coluna de perfuração, várias propostas foram tentadas ou sugeridas. Uma abordagem que está atualmente mostrando promessa é incorporar uma “rede” de cabos de transmissão de dado e outros equipamentos de comunicação dentro da coluna de perfuração. Devido ao comprimento das colunas de perfuração, que pode exceder a 20.000 pés, uma tal rede pode exigir a colocação de “nós” de rede a intervalos selecionados ao longo da coluna de perfuração. Esses nós podem atuar como repetidores para amplificar o sinal de dado e prover pontos de coleta de dado ao longo da coluna de perfuração. Elementos de comunicação, tais como acopladores magnéticos, podem ser incorporados nas extremidades das ferramentas de fundo de poço para transmitir dado através das juntas de ferramenta. Linhas de transmissão, tais como cabos elétricos, podem ser incorporadas nas ferramentas de fundo de poço para transmitir dados ao longo das mesmas.

[004] Infelizmente, diferentemente de redes convencionais acima do solo, uma rede de fundo de poço é limitada pelas limitações físicas da coluna de perfuração de fundo de poço. Em particular, uma coluna de perfuração de fundo de poço é uma estrutura linear, tornando muito difícil estabelecer redundância (e assim confiabilidade) na rede de fundo de poço. Como um resultado, qualquer interrupção ou funcionamento defeituoso no trajeto de transmissão de dados ao longo da coluna de perfuração pode fazer com que a comunicação seja perdida entre a superfície e componentes de fundo de poço. Visto que a coluna de perfuração pode incluir muitas centenas de componentes de fundo de poço (por exemplo, secções de tubo de perfuração, colar de perfuração, componentes de conjunto de fundo de poço, etc.), uma única interrupção ou funcionamento defeituoso em qualquer componente de fundo de poço pode interromper o trajeto de comunicação e causar com que a rede perca muito, senão toda, de sua funcionalidade.

[005] Em vista do precedente, o que são necessários são aparelhos e métodos para prover múltiplos trajetos redundantes de comunicação em uma rede de fundo de poço. Tais aparelhos e métodos podem ser usados para melhorar significantemente a confiabilidade de redes de comunicação de fundo de poço.

SUMÁRIO

[006] A invenção foi desenvolvida em resposta ao presente estado da arte e, em particular, em resposta aos problemas e necessidades na arte que ainda não foram totalmente solucionados pelas redes de fundo de poço atualmente disponíveis. Por conseguinte, a invenção foi desenvolvida para prover sistemas e métodos para estabelecer redundância nas redes de fundo de poço. As características e vantagens da invenção se tornarão mais completamente aparentes da seguinte descrição e reivindicações anexas, ou pode ser aprendida pela prática da invenção como exposta daqui em diante.

[007] Em um aspecto da invenção, um acoplador anular para transmitir dado através de uma junta de ferramenta pode incluir um primeiro segmento de acoplador transpondo uma primeira porção da circunferência do acoplador anular. O acoplador anular pode ainda incluir um segundo segmento de acoplador, eletricamente isolado com relação ao primeiro segmento de acoplador, que transpõe uma segunda porção da circunferência do acoplador anular. Em aspectos selecionados, a primeira e a segunda porções não se sobrepõem entre si ao longo da circunferência. Em certos aspectos, o primeiro e segundo segmentos de acoplador, cada, transpõem cerca de cinqüenta por cento da circunferência do acoplador anular. Assim, cada segmento de acoplador pode perfazer aproximadamente metade do acoplador anular.

[008] Em outro aspecto, uma ferramenta de fundo de poço de acordo com a invenção pode incluir um acoplador anular instalado em uma extremidade da mesma. O acoplador anular pode incluir um primeiro segmento de acoplador transpondo uma primeira porção da circunferência do acoplador anular e um segundo segmento de acoplador, eletricamente isolado com relação ao primeiro segmento de acoplador, transpondo uma segunda porção da circunferência do acoplador anular. O primeiro segmento de acoplador pode ser acoplado a uma primeira linha de transmissão para transmitir dado ao longo da ferramenta de fundo de poço. O segundo segmento de acoplador pode ser acoplado a uma segunda linha de transmissão para transmitir dado ao longo da ferramenta de fundo de poço.

[009] Em ainda outro aspecto da invenção, um método para transmitir dado através de uma junta de ferramenta pode incluir instalar um acoplador anular em um dentre um ombro primário e secundário de uma ferramenta de fundo de poço. Instalar o acoplador anular pode incluir instalar um primeiro segmento de acoplador no ombro primário ou secundário que transpõe uma primeira porção da circunferência do acoplador anular. Instalar o acoplador anular pode também incluir instalar um segundo segmento de acoplador no ombro primário ou secundário que transpõe uma segunda porção da circunferência do acoplador anular. O primeiro segmento de acoplador pode ser eletricamente isolado em relação ao segundo segmento de acoplador. Em aspectos selecionados, o primeiro segmento de acoplador perfaz cerca de cinqüenta por cento da circunferência do acoplador anular e o segundo segmento de acoplador perfaz cerca dos outros cinqüenta por cento da circunferência do acoplador anular.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] Para que as vantagens da invenção sejam facilmente entendidas, uma descrição mais particular da invenção brevemente descrita acima será dada pela referência aos aspectos específicos ilustrados nos desenhos anexos. A compreensão desses desenhos representa somente aspectos típicos da invenção e não devem ser considerados, por conseguinte, limitativos de seu escopo, a invenção será descrita e explicada com especificidade adicional e detalhes através do uso dos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é uma vista em perspectiva em seção transversal mostrando duas linhas de transmissão e um acoplador anular de bobina à derivação central incorporado na extremidade macho de uma ferramenta de fundo de poço; a figura 2 é uma vista em perspectiva de múltiplos acopladores anulares conectados por linhas de transmissão; a figura 3 é uma vista em perspectiva de um aspecto de um acoplador anular de bobina à derivação central de acordo com a invenção; a figura 4 é uma vista recortada em perspectiva de um acoplador anular de bobina à derivação central instalado em uma superfície de conjugação de uma ferramenta de fundo de poço; a figura 5 é uma vista recortada em perspectiva do acoplador anular de bobina à derivação central da figura 4; a figura 6 é uma vista esquemática mostrando segmentos de acoplador rotacionalmente alinhados um com o outro; e a figura 7 é uma vista esquemática mostrando segmentos de acoplador rotacionalmente desalinhados um com o outro.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Será imediatamente entendido que os componentes da presente invenção, como geralmente descritos e ilustrados nas figuras, poderiam ser arranjados e projetados em uma ampla variedade de configurações diferentes. Assim, a seguinte descrição mais detalhada de aspectos de aparelhos e métodos da presente invenção, como representados nas figuras, não é destinado a limitar o escopo da invenção, como reivindicada, mas é meramente representativa dos vários aspectos selecionados da invenção.

[0012] Os aspectos ilustrados da invenção serão mais bem entendidos pela referência aos desenhos, em que as mesmas partes são designadas pelos mesmos números de referência por toda a descrição. Aqueles de conhecimento comum na arte, evidentemente, apreciarão que várias modificações nos aparelhos e métodos descritos aqui podem ser facilmente feitos sem fugir das características essenciais da invenção, como descritas em conexão com as figuras. Assim, a seguinte descrição das figuras é feita somente a título de exemplo, e simplesmente ilustra certos aspectos selecionados, consistentes com a invenção como reivindicada aqui.

[0013] A figura 1 mostra um par de linhas de transmissão 102a, 102b e um acoplador anular de bobina à derivação central 104 incorporado na extremidade macho 108 de uma ferramenta de fundo de poço 100. No aspecto ilustrado, a ferramenta de fundo de poço 100 é uma seção de tubo de perfuração 100. Todavia, a ferramenta de fundo de poço 100 pode também incluir outros componentes tubulares, tais como tubo de perfuração pesado, colares de perfuração, extensões para fundeio, motores de lama, estabilizadores, abridores de furo, subconjuntos, alargadores à medida inferior, percussores de Perfuração, absorvedores de choques de perfuração, ligações de rede, ferramentas de medição de fundo de poço, ou outras ferramentas de fundo de poço conhecidas por aqueles de conhecimento na arte.

[0014] As linhas de transmissão 102a, 102b e acoplador anular 104 proveem múltiplos trajetos redundantes de comunicação ao longo da ferramenta de fundo de poço 100. Consequentemente, se comunicação é perdida ou interrompida em uma linha de transmissão 102a, a outra linha de transmissão 102b pode ainda transmitir dado ao longo da ferramenta de fundo de poço 100. Uma tal configuração pode ser usada para prover múltiplos trajetos de comunicação em uma rede de fundo de poço, um exemplo da qual é exposta na Patente US N.° 7.041.908 de Hall et al. e intitulada “Sistema de Transmissão de Dado para um Componente de Fundo de Poço”, que é aqui incorporada pela referência in its totalidade.

[0015] No aspecto ilustrado da invenção, o acoplador anular 104 é um acoplador indutivo 104 configurado para transmitir dado através de uma junta de ferramenta como um sinal magnético. Dois acopladores anulares 104, magneticamente acoplados, (como ocorreria com dois acopladores anulares 104 comunicando-se através da junta de ferramenta) criam um “transformador”, neste caso um transformador de sinal de RF. Todavia, em outros aspectos, o acoplador anular 104 pode usar outros métodos para transmitir dado através da junta de ferramenta. Por exemplo, o acoplador anular 104 pode ser um acoplador acústico, um acoplador de fibra óptica, ou um acoplador elétrico para a comunicação ou transmissão de um sinal (ou seja, um sinal acústico, óptico, ou elétrico) através da junta de ferramenta.

[0016] No aspecto ilustrado, a extremidade macho 108 da ferramenta de fundo de poço 100 é mostrada. Neste exemplo, a extremidade macho 108 é um projeto de ombro duplo, que foi achado ser particularmente apropriado para implementar um acoplador anular 104 de acordo com a invenção. Um exemplo de uma ferramenta de fundo de poço de ombro duplo é descrito na Patente N.° 5.908.212 de Smith et al. e intitulada “Junta de Ferramenta de Ombro Duplo de Torque Ultra Alto”. Não obstante, o acoplador anular 104 não é limitado as juntas de ferramenta de ombro duplo, mas pode ser incorporado em juntas de ferramenta tendo uma extensa variedade de configurações diferentes.

[0017] Como mostrado, o acoplador anular 104 é instalado em uma fenda ou rebaixo formado no ombro secundário 106 da extremidade macho 108 da ferramenta de fundo de poço 100, Em outros aspectos, o acoplador anular 104 pode ser instalado em um ombro primário ou outras superfícies de conjugação da ferramenta de fundo de poço 100. Um correspondente acoplador anular (não mostrado) pode ser instalado na extremidade fêmea da ferramenta de fundo de poço 100. Em aspectos selecionados, as linhas de transmissão 102a, 102b podem ser conduzidas através de furos (por exemplo, furos perfurados por perfuração a jato) formados na extremidade macho e extremidade fêmea respectivamente, uma vez que a espessura de parede dessas áreas é tipicamente maior. Onde a espessura de parede é mais delgada, tal como ao longo de o comprimento da ferramenta de fundo de poço 100 entre a extremidade macho e extremidade fêmea, as linhas de transmissão 102a, 102b podem ser conduzidas através do furo central 110 da ferramenta de fundo de poço 100. Em aspectos selecionados, as linhas de transmissão 102a, 102b podem ser mantidas sob tensão para minimizar o movimento das linhas de transmissão 102a, 102b dentro do furo central 110, e para manter as linhas de transmissão 102a, 102b contra parede do furo central 110,

[0018] Com referência à figura 2, uma vista em perspectiva de múltiplos acopladores anulares de bobina à derivação central 104a-d, conectados por linhas de transmissão 102a-d, é ilustrada. Um primeiro conjunto de acopladores anulares 104a, 104b e linhas de transmissão 102a, 102b pode ser instalado em uma primeira ferramenta de fundo de poço, e um segundo conjunto de acopladores anulares 104c, 104d e linhas de transmissão 102c, 102d podem ser instalados em uma segunda ferramenta de fundo de poço fisicamente acoplada à (por exemplo, rosqueada na) primeira ferramenta de fundo de poço. Um par de acopladores anulares 104b, 104c pode se comunicar um com o outro através da junta de ferramenta.

[0019] Como mostrado, um par de linhas de transmissão 102 pode se comunicar com cada acoplador anular 104. Cada linha de transmissão 102 pode se comunicar com um diferente segmento de acoplador eletricamente isolado 200, como será explicado em mais detalhe doravante. Por exemplo, uma primeira linha de transmissão 102c pode se comunicar com um primeiro segmento de acoplador 200a, e uma segunda linha de transmissão 102d (que é eletricamente isolada com relação à primeira linha de transmissão 102c) pode se comunicar com um segundo segmento de acoplador 200b (que é eletricamente isolado com relação ao primeiro segmento de acoplador 200a). No caso de um dos segmentos de acopladores 200a apresentar curto ou cessar de funcionar por alguma razão o outro segmento de acoplador 200b e linha de transmissão 102d podem continuar a funcionar. Desta maneira, redundância pode ser estabelecida na rede de fundo de poço por prover múltiplos trajetos de comunicação através de cada ferramenta de fundo de poço.

[0020] Uma vantagem significante dos acopladores de “bobina à derivação central” 104 mostrados na figura 2 é que, se um primeiro segmento de acoplador 200a cessar de funcionar, não é provável que cause com que o segundo segmento de acoplador 200b também pare de funcionar. Por exemplo, se os segmentos de acoplador 200a, 200b estivessem em estreita proximidade uns aos outros (tal como dois segmentos se sobrepondo), uma falha de um segmento de acoplador 200a poderia também causar a falha dos outros 200b. Por exemplo, a raspa de metal, seixo, ou outro material que interfere com, e que forma um curto-circuito com um primeiro segmento de acoplador 200a seria também provável que entrasse em curto-circuito com os outros segmento de acoplador 200b, uma vez que está em estreito contato físico com os mesmos. Pela divisão do acoplador anular 104 em segmentos 200a, 200b, os segmentos 200a, 200b podem ser fisicamente e eletricamente separados uns dos outros para reduzir a chance que uma falha e um irá causar a falha do outro.

[0021] Com referência à figura 3, um aspecto de um acoplador anular de bobina à derivação central 104 de acordo com a invenção é ilustrado. Neste aspecto, o acoplador anular 104 é dividido em um par de segmentos de acoplador 200a, 200b, embora mais segmentos de acoplador (e linhas de transmissão associadas) sejam também possíveis. Neste aspecto, cada segmento de acoplador 200a, 200b perfaz cerca de cinqüenta por cento da circunferência do acoplador anular 104. Outras relações são possíveis e estão dentro do escopo da invenção.

[0022] No aspecto ilustrado, cada segmento de acoplador 200a, 200b inclui metade de uma espira condutora 300a, 300b (ou seja, conjuntamente formando uma “bobina à derivação central”). Cada espira 300a, 300b é parcialmente circundada por elementos eletricamente isolantes, magneticamente condutores (MCEI), que podem ser inseridos em um alojamento anular 304. As espiras condutoras 300a, 300b podem ser acopladas a porções retas condutoras 302a, 302b, que podem ser eletricamente acopladas (por solda, contato, ou outros meios) às linhas de transmissão 102. As outras extremidades das espiras 300a, 300b podem ser aterradas. Por exemplo, uma extremidade 306 pode ser aterrada por meio de soldagem fraca, soldagem, ou contato direto com o alojamento anular 304 (isto faz uma espira de ^ volta que é um circuito completo). O alojamento anular 304 pode ser aterrado por meio de contato direto com a ferramenta 100. Em certos aspectos, as espiras 300a, 300b e porções retas 302a, 302b podem ser peças de fio metálico que são encurvadas ou formadas nos formatos ilustrados. Em certos aspectos, o acoplador anular inteiro 104 é pré- montado antes de ser instalado na ferramenta de fundo de poço 100,

[0023] Com referência à figura 4, uma vista de seção transversal, em perspectiva, de um aspecto de um acoplador anular de bobina à derivação central 104 de acordo com a invenção é ilustrada. Em aspectos selecionados, o acoplador anular 104 pode incluir um alojamento anular 304 formando um cuba. Elementos de MCEI 400 podem ser colocados dentro do cuba. Em certos aspectos, os elementos de MCEI 400 são fabricados de um material de ferrita ou outro material com similares propriedades magnéticas e elétricas. Similarmente, os elementos de MCEI 400 podem ser formados em um formato em U que é dimensionado e formado para se ajustar dentro do alojamento anular 304. O alojamento anular 304 pode prover uma armação durável em que, para alojar os elementos de MCEI relativamente frágeis 400, a espira condutora 300 pode ser provida dentro dos elementos de MCEI formados em U 400 para transportar corrente elétrica. Em aspectos selecionados, a espira condutora 300 é revestida com um material eletricamente isolante 402. Por exemplo, a espira condutora 300 pode ser feita de cobre ou aço chapeado em prata, revestido com cobre, que pode ser isolado com verniz, esmalte, ou polímero. Em outros aspectos, a espira 300 é isolada com um polímero tenaz, flexível, tal como polietileno de alta densidade ou tetrafluoretano polimerizado (PTFE).

[0024] Quando corrente flui através da espira 300, um fluxo ou campo magnético pode ser criado ao redor da espira 300, os elementos de MCEI em forma de U 400 podem conter o fluxo magnético criado pela espira 300 e prevenir fuga de energia para os materiais circundantes. A forma de U dos elementos de MCEI 400 pode também servir para transferir corrente magnética para um elemento de MCEI similarmente formado 400 em um acoplador anular adjacente 04. Uma vez que os materiais tais como ferritas podem ser muito quebradiços, os elementos de MCEI em forma de U 400 podem ser providos em segmentos 404a, 404b para previr a formação de fissuras ou quebra, o que poderia ocorrer usando uma peça monolítica de ferrita. Em aspectos selecionados, esses segmentos 404a, 404b podem ser mantidos juntos usando um material resiliente, tal como um epóxi, uma borracha natural, politetrafluoretileno (PTFE), perfluoroalcoxi (PFA), um composto de fibra de vidro ou de carbono, um poliuretano, ou similar.

[0025] Como foi previamente discutido, um rebaixo anular 406 pode ser provido na superfície de conjugação 408 da ferramenta de fundo de poço 100, tal como no ombro secundário 408 da ferramenta de fundo de poço 100. O rebaixo 406 pode ser posicionado de forma a ficar situado substancialmente eqüidistante entre o diâmetro interno e o externo do ombro secundário ou face. O acoplador anular 104 pode ser inserido, e retido, dentro do rebaixo 406. Em aspectos selecionados, o rebaixo 406 pode incluir um mecanismo de travamento para permitir que o alojamento anular 304 seja retido dentro do rebaixo 406. Por exemplo, em um aspecto, um mecanismo de travamento pode incluir uma fenda 410 ou rebaixo 410 formado dentro do maior rebaixo 406. Um correspondente ombro 412 pode ser formado ao longo do alojamento anular 304. Este ombro 412 pode engatar a fenda 410, retendo assim o acoplador anular 104 dentro do rebaixo 406.

[0026] A fim de fechar quaisquer interstícios entre acopladores anulares 104 na extremidade macho e extremidade fêmea de ferramentas de fundo de poço 100 constituindo uma junta de ferramenta, um acoplador anular 104 pode ser tensionado com relação à superfície de conjugação 408. Isto é, o acoplador anular 104 pode ser tensionado em uma direção 414 com relação à superfície de conjugação 408. Em aspectos selecionados, superfícies anguladas 416, 418 do rebaixo 406 e do alojamento anular 304, juntamente com os diâmetros do alojamento anular 304 e do rebaixo 406, podem prover uma “força de mola” na direção 414. Isto pode ser pode ser realizado por fazer o diâmetro do alojamento anular 304 ligeiramente menor que o diâmetro do rebaixo 406 e então pressionando o alojamento anular 304 para dentro do rebaixo 406 até o ombro 412 encaixar dentro da fenda 410. A superfície superior do acoplador anular 104 pode se dividir ligeiramente acima da superfície de conjugação 408, mas pode se deslocar para baixo para dentro do rebaixo 406 ao contatar um correspondente acoplador anular 104 de uma ferramenta de fundo de poço adjacente 100. A força de mola pode manter os acopladores anulares 104 em contato firme um com o outro, melhorando sua capacidade de transmitir um sinal através da junta de ferramenta.

[0027] Com referência à figura 5, outra vista recortada do acoplador anular de bobina à derivação central 104 da figura 4 é ilustrada. Como mostrado, o acoplador anular 104 inclui um alojamento anular 304, formando uma cuba, com múltiplos elementos de MCEI 400 situados dentro da cuba. Os elementos de MCEI 400 são em formato de U, com um tamanho e formato para se ajustar dentro do alojamento anular 304. Uma espira condutora 300 é conduzida através de os elementos de MCEI em formato de U 400. Um material eletricamente isolante 402 é usado para revestir a espira condutora 300. Um ombro 412 é formado ao longo do diâmetro interno do alojamento anular 304 para permitir que o ombro 412 engate em uma correspondente fenda 410 no rebaixo anular da ferramenta de fundo de poço 100,

[0028] Com referência às figuras 6 e 7, uma vantagem da presente invenção é que comunicação pode ser mantida, independentemente do sincronismo dos acopladores anulares 104. Por exemplo, com referência à figura 6, onde os acopladores anulares 104a, 104b estão substancialmente alinhados, um segmento de acoplador 200a do acoplador anular 104a será alinhado com o segmento de acoplador 200c do acoplador anular 104b. Similarmente, um segmento de acoplador 200b do acoplador anular 104a será alinhado com o segmento de acoplador 200d do acoplador anular 104b. Se um dos segmentos de acoplador 200a, 200c perder funcionalidade, a comunicação pode, não obstante, ser mantida entre os outros segmentos de acoplador 200b, 200d. Similarmente, se um dos segmentos de acoplador 200b, 200d perder a funcionalidade, a comunicação pode ser mantida entre o segmentos de acoplador 200a, 200c. Neste cenário, a maior parte, senão toda, da intensidade de sinal a partir do segmento de acoplador 200a será transmitida to o segmento de acoplador 200c, e a maior parte, senão toda da intensidade de sinal a partir do segmento de acoplador 200b será transmitida para o segmento de acoplador 200d.

[0029] Por outro lado, onde os acopladores anulares 104a, 104b estão desalinhados, os acopladores anulares 104a, 104b podem ainda manter a comunicação. Por exemplo, com referência à figura 7, considere um caso onde um segmento de acoplador 200a do acoplador anular 104a está desalinhado com o segmento de acoplador 200c do acoplador anular 104b, e um segmento de acoplador 200b do acoplador anular 104a está desalinhado com o segmento de acoplador 200d do acoplador anular 104b. Se um segmento de acoplador 200a perder a funcionalidade, a comunicação pode, não obstante, ser mantida entre o segmentos de acoplador 200b, 200d. Comunicação pode também existir entre o segmento de acoplador 200b e o segmento de acoplador 200a do acoplador anular 104b. A diferença entre este cenário e aquele ilustrado na figura 6 é que energia transmitida a partir do segmento de acoplador 200b será dividida em alguma proporção entre o segmentos de acoplador 200a, 200d. Assim, os acopladores anulares 104a, 104b podem manter a comunicação independentemente do sincronismo entre os acopladores anulares 104a, 104b. Em qualquer caso (figura 6 ou 7), uma queda em intensidade de sinal (que não impediria que a rede funcionasse corretamente) poderia ser usada como um aviso que uma junta de ferramenta tem uma falha em um dos dois trajetos de comunicação.

[0030] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem fugir de suas características essenciais. Os aspectos descritos devem ser considerados em todos os casos somente como ilustrativos e não restritivos. O escopo da invenção, por conseguinte, é indicado pelas reivindicações anexas, ao invés de pela descrição precedente. Todas as alterações que caem dentro do significado e faixa de equivalência das reivindicações devem ser abrangidas dentro de seu escopo.

Claims

1. Junta de ferramenta de fundo de poço formada por uma extremidade fêmea de uma primeira ferramenta de fundo de poço (100) e uma extremidade macho (108) de uma segunda ferramenta de fundo de poço (100), a junta de ferramenta caracterizadapor compreender: um primeiro acoplador anular (104b) tendo uma circunferência e sendo disposto em um rebaixo anular (406) em uma superfície (408) da primeira ferramenta de fundo de poço (100), em que o primeiro condutor anular (104) inclui: um primeiro segmento acoplador (200a) conectado a uma primeira linha de transmissão (102a) e transpondo uma primeira porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b); e um segundo segmento acoplador (200b) conectado a uma segunda linha de transmissão (102b), o segundo segmento acoplador (200b) do primeiro acoplador anular (104b) sendo eletricamente isolado com relação ao primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b), e transpondo uma segunda porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b); e um segundo acoplador anular (104c) tendo uma circunferência e sendo disposto em um rebaixo anular (406) em uma superfície (408) da segunda ferramenta de fundo de poço (100), em que o segundo condutor anular (104) inclui: um primeiro segmento acoplador (200a) conectado a uma terceira linha de transmissão (102c) e transpondo uma primeira porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c); e um segundo segmento acoplador (200b) conectado a uma quarta linha de transmissão (102d), o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) sendo eletricamente isolado do primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e transpondo uma segunda porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c); em que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) se sobrepõe circunferencialmente com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) de modo que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) seja configurado para se comunicar com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c); em que o segundo segmento acoplador (200b) do primeiro acoplador anular (104b) se sobrepõe circunferencialmente com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) de modo que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) seja configurado para se comunicar com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c); em que o primeiro acoplador anular (104b) e o segundo acoplador anular (104c) são configurados para transmitir dados através da junta de ferramenta; em que o primeiro acoplador anular (104b) é polarizado em contato com o segundo acoplador anular (104c).

2. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a primeira porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b) não sobrepõe a segunda porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b); e em que a primeira porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c) não sobrepões a segunda porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c).

3. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que a primeira porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b) compreende cinquenta por cento da circunferência do primeiro acoplador anular (104b) e a segunda porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b) compreende os outros cinquenta por cento da circunferência do primeiro acoplador anular (104b).

4. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) é configurado para transmitir dados na forma de sinais magnéticos ao primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c); e em que o segundo segmento acoplador (200b) do primeiro acoplador anular (104b) é configurado para transmitir dados na forma de sinais magnéticos ou sinais elétricos ao segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c).

5. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o primeiro e o segundo segmentos de acoplador (200a, 200b) do primeiro acoplador anular (104b) e o primeiro e o segundo segmentos de acoplador (200a, 200b) do segundo acoplador anular (104c) compreendem espiras condutoras (300a, 300b) inseridas em um material eletricamente isolante, magneticamente condutor (400).

6. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que pelo menos uma da primeira ferramenta de fundo de poço (100) e da segunda ferramenta de fundo de poço (100) é selecionada dentre o grupo consistindo em uma seção dentre tubo de perfuração, tubo de perfuração pesado, um colar de perfuração, uma extensão para fundeio, um motor de lama, um estabilizador, um abridor de furo, um subconjunto, um alargador à medida inferior, um percussor de perfuração, e um absorvedor de choque de perfuração.

7. Junta de ferramenta de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a primeira linha de transmissão (102c) e a segunda linha de transmissão (102d) são incorporadas, cada uma, na primeira ferramenta de fundo de poço (100) e em que a terceira linha de transmissão (102a) e a quarta linha de transmissão (102b) são incorporadas, cada uma, na segunda ferramenta de fundo de poço (100).

8. Método para fornecer múltiplos trajetos redundantes de comunicação em uma rede de fundo de poço através de uma junta de ferramenta de fundo de poço formada por uma extremidade fêmea de uma primeira ferramenta de fundo de poço (100) e uma extremidade macho de uma segunda ferramenta de fundo de poço (100), caracterizadopelo fato de compreender: instalar um primeiro acoplador anular (104b) em um rebaixo anular (406) em uma superfície (408) da primeira ferramenta de fundo de poço (100), o primeiro acoplador anular (104b) tendo uma circunferência, em que instalar o primeiro acoplador anular (104b) compreende: instalar um primeiro segmento acoplador (200a) transpondo uma primeira porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b); e instalar um segundo segmento acoplador (200b) eletricamente isolado do primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) e transpondo uma segunda porção da circunferência do primeiro acoplador anular (104b); conectar o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) a uma primeira linha de transmissão (102a) e conectar o segundo segmento acoplador (200b) do primeiro acoplador anular (104b) a uma segunda linha de transmissão (102b); instalar um segundo acoplador anular (104c) em um rebaixo anular (406) em uma superfície (408) da segunda ferramenta de fundo de poço (100), o segundo acoplador anular (104c) tendo uma circunferência, em que instalar o segundo acoplador anular (104c) compreende: instalar um primeiro segmento acoplador (200a) transpondo uma primeira porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c); e instalar um segundo segmento acoplador (200b) eletricamente isolado do primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e transpondo uma segunda porção da circunferência do segundo acoplador anular (104c); conectar o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) a uma terceira linha de transmissão (102c) e conectar o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) a uma quarta linha de transmissão (102d); em que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) se sobrepõe circunferencialmente com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) de modo que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro acoplador anular (104b) seja configurado para se comunicar com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c); em que o segundo segmento acoplador (200b) do primeiro acoplador anular (104b) se sobrepõe circunferencialmente com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c) de modo que o primeiro segmento acoplador (200a) do primeiro anular o acoplador (104c) seja configurado para se comunicar com o primeiro segmento acoplador (200a) do segundo acoplador anular (104c) e o segundo segmento acoplador (200b) do segundo acoplador anular (104c); e polarizar o primeiro acoplador anular (104b) em contato com o segundo acoplador anular (104c).