BR112021000519A2

BR112021000519A2 - Dispositivo de aquisição e comunicação de dados entre colunas de poços de petróleo ou de gás

Info

Publication number: BR112021000519A2
Application number: BR112021000519-6A
Authority: BR
Inventors: Sylvie DUBOIS-DECOOL; Daniel Khoda Rahmi; Eric Donzier; Emmanuel Tavernier
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-04-06
Also published as: EP3830391A1; US11542813B2; US20210310350A1; MX2021001259A; CN112771246A; CA3106172A1; JP2021533290A; FR3084692B1; FR3084692A1; WO2020025667A1; AR115900A1

Abstract

a presente invenção refere-se a poções (estruturas) de petróleo e/ou de gás e mais especialmente a dispositivos (componentes) e método de aquisição e de transmissão de dados nos poços baseado em componente tubular equipado (1) que compreende uma superfície interna (2), uma superfície exterior (3) e um eixo principal (x), uma antena interna (4) situada no lado da superfície interna (2), uma antena exterior (5) situada no lado da superfície exterior (3), que pode compreender uma abertura (6) que se estende da superfície exterior (3) e que desemboca na superfície interna (2), um condutor elétrico se estendendo nessa abertura (6).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPO- SITIVO DE AQUISIÇÃO E COMUNICAÇÃO DE DADOS ENTRE CO- LUNAS DE POÇOS DE PETRÓLEO OU DE GÁS".

[0001] A presente invenção refere-se aos poços de petróleo e/ou de gás e mais especialmente a um dispositivo de aquisição e de transmissão de dados nos poções.

[0002] Um poço de petróleo ou gás compreende geralmente uma pluralidade de colunas tubulares. Ele compreende pelo menos duas delas, uma coluna de revestimento (em inglês “casing string”) e uma coluna de extração (em inglês “tubing string”). Uma estrutura de poço compreende na maior parte das vezes duas colunas de revestimento ou mais e uma coluna de extração. Os espaços entre duas colunas tubulares adjacentes ou entre a coluna tubular de maior diâmetro de um poço e a formação rochosa são chamados de espaços anulares. Esses espaços anulares podem ser pelo menos parcialmente cheios com cimento ou com fluidos de enchimento e retenção das paredes. É útil vigiar os parâmetros físicos ou químicos dentro desses espaços, tais como a pressão e a temperatura, o pH, a concentração em sulfeto de di-hidrogênio, a concentração em dióxido de carbono, em cloretos ou em água de maneira a detectar acontecimentos anormais dentro do poço, como um vazamento, uma subida indesejável de fluido ou de gás ou o aparecimento de condições de emprego não previstas por ocasião da construção.

[0003] Os tubos que servem para a construção dos poços de pe- tróleo ou gás são geralmente feitos de aço, e compreendem tubos de grande comprimento, quer dizer de comprimento superior a 6 metros e tubos de menos comprimento chamados de luvas que conectam os tubos de grande comprimento entre si. As conexões rosqueadas cor- respondentes são chamadas de rosqueadas acopladas (ou em inglês threaded & coupled — T&C). Existem também tubos de grande com-

primento conectados diretamente uns com os outros via conexões chamadas de integrais (ou em inglês integrals) nas quais partes fê- meas e machos são realizadas no próprio tubo.

[0004] As colunas tubulares são destinadas a ser utilizadas duran- te vários anos dentro de um poço de petróleo ou gás. A resistência ao envelhecimento é estudada de maneira aprofundada de acordo com o tipo de aço utilizado, as características dos tubos e das conexões dos mesmos, e também as condições de ambiente e de utilização dos equipamentos. Existe uma necessidade de vigiar a evolução das con- dições de ambiente e de utilização dentro do poço.

[0005] São conhecidos dispositivos de vigilância que utilizam ca- bos instalados sobre os tubos, mas essas soluções são difíceis de ins- talar, em especial para as colunas de revestimentos.

[0006] É conhecido através de US2018058208 um dispositivo de transmissão de dados ao longo de uma coluna de perfuração e que utiliza ondas acústicas transmitidas na parede do tubo. Esse dispositi- vo não permite estabelecer uma transmissão de dados entre colunas de um mesmo poço, e não permite vigiar diferentes espaços anulares de um poço.

[0007] Esses dispositivos conhecidos não permitem vigiar os dife- rentes espaços anulares de um poço.

[0008] Os dispositivos conhecidos não permitem vigiar as condi- ções dentro do poço a diferentes profundidades e para diferentes es- paços anulares do poço. Existe uma necessidade de ter um dispositivo que permite que um operador vigie parâmetros relativos às condições de operação dos equipamentos em diferentes espaços anulares e que esse dispositivo permita a recuperação dos dados relativos às condi- ções dentro dos diferentes espaços anulares sem operação pesada de desmontagem ou sem que seja necessário instalar equipamentos complexos na cabeça de poço ou no fundo de poço.

[0009] A invenção refere-se a um componente tubular equipado que compreende uma superfície interna, uma superfície exterior e um eixo principal (X), uma antena interna situada no lado da superfície in- terna, uma antena exterior situada no lado da superfície exterior. Essa disposição permite receber e transmitir um sinal da parte de dentro pa- ra o exterior ou do exterior para a parte de dentro do componente tu- bular equipado de acordo com a invenção. Ela permite por outro lado receber e transmitir um sinal da parte de dentro para o exterior de um conjunto de componentes tubulares ou inversamente receber ou transmitir um sinal do exterior para a parte de dentro de um conjunto de componentes tubulares.

[0010] De acordo com um aspecto, o componente tubular equipa- do pode compreender uma abertura que se estende da superfície ex- terior e que desemboca na superfície interna, um condutor elétrico se estendendo na dita abertura.

[0011] De acordo com um aspecto, a dita abertura compreende uma superfície de estanqueidade de tipo metal-metal, o que permite prevenir um vazamento de líquido ou gás de um espaço anular para o outro pela abertura.

[0012] De acordo com um aspecto, o componente tubular equipa- do pode compreender um módulo sensor, o que permite efetuar medi- ções dentro de um espaço anular dado.

[0013] O dito módulo sensor pode compreender pelo menos um sensor escolhido entre um sensor de pressão, um sensor de tempera- tura, um sensor de vazão de fluido, um sensor de pH, um sensor de concentração em sulfeto de di-hidrogênio, de concentração em dióxido de carbono, em cloretos ou em água.

[0014] Em uma variante, o módulo sensor compreende um sensor de pressão, um sensor de temperatura, e um sensor de vazão de flui- do.

[0015] O módulo sensor pode ser disposto sobre a superfície exte- rior do componente tubular equipado, de maneira a efetuar as medi- ções dentro do espaço anular dado.

[0016] De acordo com um aspecto, o componente tubular equipa- do pode compreender por outro lado um módulo de comunicação que compreende uma eletrônica disposta para emitir um sinal de dados através de uma antena interna ou exterior.

[0017] De acordo com um outro aspecto, a antena interna é uma bobinagem interna de um fio condutor e a antena exterior é uma bobi- nagem exterior de um fio condutor.

[0018] O componente tubular equipado pode compreender pelo menos uma bolsa exterior própria para alojar o módulo sensor e/ou o módulo de comunicação.

[0019] O componente tubular equipado pode compreender um re- forço externo sobre a superfície exterior para proteger a antena interna de detritos e do fluxo de fluidos que circulam no exterior do componen- te.

[0020] O componente tubular equipado pode compreender pelo menos uma cavidade na superfície exterior. O número de cavidades é de preferência compreendido entre 2 e 20. As cavidades são vantajo- samente distribuídas circunferencialmente em torno do componente tubular equipado. De preferência, as cavidades se estendem axialmen- te de modo similar à primeira bolsa exterior. As cavidades são tipica- mente ranhuras axiais. Essas cavidades permitem melhorar a integri- dade estrutural do componente tubular equipado.

[0021] O componente tubular equipado pode compreender uma luva de travamento disposta para bloquear axialmente a antena interna em posição.

[0022] O componente tubular equipado pode compreender um rosqueamento situado em pelo menos uma de suas extremidades e configurado de maneira a permitir uma ligação por atarraxamento com um outro componente tubular que compreende um rosqueamento complementar.

[0023] O componente tubular equipado é destinado à construção de poços de petróleo ou gás.

[0024] A invenção também se refere a uma estrutura de poço de petróleo ou gás que compreende pelo menos uma primeira e uma se- gunda colunas tubulares e pelo menos um primeiro e um segundo componentes tubulares equipados de acordo com a invenção, o pri- meiro componente tubular equipado sendo montado em uma primeira coluna tubular e o segundo componente tubular equipado sendo mon- tado em uma segunda coluna tubular, a primeira coluna tubular sendo diretamente adjacente e concêntrica à segundo coluna tubular rosque- ada.

[0025] A invenção também se refere a uma estrutura de poço de petróleo ou gás e que compreende pelo menos um primeiro compo- nente tubular equipado de acordo com a invenção no qual a antena interna é uma primeira antena interna, a antena exterior é uma primei- ra antena exterior, e pelo menos um segundo componente tubular equipado de acordo com a invenção, no qual a antena interna é uma segunda antena interna, a antena exterior é uma segunda antena exte- rior, o primeiro componente tubular sendo montado a uma profundida- de dada dentro de uma primeira coluna do poço de petróleo ou gás, o segundo componente tubular sendo montado dentro de uma segunda coluna do dito poço de petróleo ou gás adjacente à primeira coluna, na dita profundidade dada, de maneira a permitir a transmissão de um sinal entre os primeiro e segundo componentes tubulares equipados. À estrutura de poço de petróleo ou gás pode compreender mais de dois componentes tubulares equipados de acordo com a invenção.

[0026] A estrutura de poços de petróleo ou gás de acordo com a invenção pode formar um dispositivo de aquisição e de comunicação de dados entre as colunas do poço.

[0027] Finalmente, a invenção tem também como objeto um méto- do de vigilância e de comunicação dentro de um poço de petróleo ou gás que compreende as etapas de: — medir a uma certa profundidade condições de temperatu- ra e de pressão dentro de um primeiro espaço anular com um primeiro módulo sensor disposto em um primeiro componente tubular equipado, — medir na dita certa profundidade condições de temperatu- ra e de pressão dentro de um segundo espaço anular com um segun- do módulo sensor disposto em um segundo componente tubular equi- pado, — transmitir os dados medidos pelo segundo módulo sensor do segundo componente tubular equipado ao primeiro componente tubular equipado.

Lista das figuras

[0028] A figura 1 mostra esquematicamente uma estrutura clássica de poço de petróleo ou de gás.

[0029] A figura 2 mostra esquematicamente uma estrutura de poço e um exemplo de utilização de um sistema de aquisição e de comuni- cação de acordo com a invenção.

[0030] A figura 3 mostra esquematicamente uma estrutura de poço e um segundo exemplo de utilização de um sistema de aquisição e de comunicação de acordo com a invenção.

[0031] A figura 4 mostra em corte parcial um componente tubular equipado de acordo com um modo de realização da invenção.

[0032] A figura 5 mostra um detalhe em corte de um componente tubular equipado de acordo com um modo de realização da invenção.

[0033] A figura 6 mostra em corte parcial um componente tubular equipado de acordo com um outro modo de realização da invenção.

[0034] A figura 7 mostra em corte parcial um componente tubular equipado de acordo com mais um outro modo de realização da inven- ção. Descrição detalhada

[0035] O poço da figura 1 é representado de maneira esquemática e apresenta uma das estruturas correntes de poço de petróleo ou gás com 5 colunas tubulares.

[0036] Uma coluna compreende geralmente componentes tubula- res que compreendem tubos de grande comprimento, de 8 metros a metros, ligados no caso dos sistemas rosqueados e acoplados, por componentes de comprimento curto, chamados de luvas, em geral de 0,8 metro a 2 metros de comprimento. Em um outro caso, os tubos são diretamente ligados entre si. As uniões são feitas por rosqueamento.

[0037] A coluna tubular 21 é uma coluna de extração por exemplo composta por tubos com diâmetro nominal externo de 139,70 mm (cin- co polegadas e meia), por exemplo com uma conexão de tipo Thread & Couple (T&C), tal como um T&C VAMº 21. A coluna 22 é uma colu- na de revestimento de tubos por exemplo com diâmetro nominal de 250,83 mm (9 7/8 polegadas). A coluna 23 é uma coluna de revesti- mento de tubos por exemplo com diâmetro nominal de 346,08 mm (13 5/8 polegadas). A coluna 24 é uma coluna de revestimento de superfí- cie por exemplo de tubos com diâmetro nominal de 508,00 mm (20 po- legadas) por exemplo com uma conexão de tipo T&C e de modelo VAMº BIG OMEGA?. A coluna 25 é uma coluna de superfície de tubos por exemplo com diâmetro nominal de 762 mm (30 polegadas).

[0038] A coluna mais longa pode ter o comprimento total do poço e a coluna mais curta pode ter um comprimento compreendido entre 20 m e 200 m.

[0039] O número de colunas, os diâmetros de tubo, os modelos de conexão, o tipo de aço utilizados dependem de múltiplos parâmetros e variam bastante de um poço para o outro.

[0040] Essas colunas dispostas concentricamente definem entre si espaços anulares entre a parede exterior de uma coluna de um menor diâmetro e a superfície interna de uma coluna de maior diâmetro ime- diatamente adjacente por exemplo, as colunas 21 e 22 definem um espaço anular 31, as colunas 22 e 23 definem um espaço anular 32, as colunas 23 e 24 definem um espaço anular 33, as colunas 24 e 25 definem um espaço anular 34. Os espaços anulares podem conter ci- mento que serve para solidificar a estrutura do poço, ou então líquidos como lamas de perfuração, lamas de estabilização, ou ainda uma fase gasosa. A descrição se apoiará na sequência nesse exemplo de estru- tura geral de poço de maneira não limitativa no que diz respeito ao número de colunas tubulares, diâmetros, conexões utilizadas e equi- pamentos utilizados.

[0041] A figura 2 mostra um poço 40a que compreende compo- nentes tubulares equipados de acordo com um primeiro modo de reali- zação da invenção. O poço 40a compreende em pelo menos duas co- lunas, quer dizer 4 colunas (21, 22, 23, 24) no modo de realização da figura 2, componentes tubulares equipados (46, 47, 48, 49) de acordo com a invenção e que compreendem dispositivos de medição e de comunicação.

[0042] Esses componentes são preferencialmente situados a uma pequena profundidade, por exemplo a uma profundidade de 10 m a 50 m abaixo do nível de uma cabeça de poço.

[0043] O componente tubular interno equipado 46 compreende um primeiro módulo sensor disposto para medir parâmetros relativos às condições dentro de um espaço anular. Os parâmetros medidos po- dem ser escolhidos entre a pressão, a temperatura, a vazão de fluido, o pH, a concentração em sulfeto de di-hidrogênio, em dióxido de car- bono, em cloretos ou em água. Na sequência do relatório, por preocu-

pação com a simplicidade, a pressão e a temperatura são escolhidas como parâmetros vigiados. Assim, no exemplo da figura 2, o primeiro módulo sensor compreende um sensor de pressão e de temperatura dispostos para medir a pressão e a temperatura dentro do primeiro es- paço anular 31.

[0044] É preciso compreender que o módulo sensor pode compre- ender um ou vários sensores escolhidos entre um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um sensor de vazão de fluido, um sensor de pH, um sensor de concentração em sulfeto de di-hidrogênio, em dióxido de carbono, em cloretos ou em água. De modo que, os diferen- tes componentes tubulares equipados utilizados dentro de um poço podem ter diferentes sensores de maneira a vigiar parâmetros diferen- tes a diferentes profundidades dentro de um poço.

[0045] As medições efetuadas podem ser estocadas em uma me- mória integrada a uma eletrônica de tratamento do módulo sensor.

[0046] O componente tubular interno equipado 46 compreende um primeiro módulo de transmissão de sinal disposto para receber sinais de informação enviados por um primeiro componente tubular interme- diário equipado 47.

[0047] Em uma primeira variante representada na figura 2, o pri- meiro módulo de transmissão de sinal pode compreender um módulo de comunicação de dados para a superfície, disposto sobre a superfí- cie interna do componente tubular equipado 46 de maneira a poder se comunicar com uma sonda 51 posicionada na mesma profundidade que o componente tubular equipado interno 46. A sonda 51 é ligada a uma unidade de superfície 59 disposta para tratar os dados medidos pelos componentes tubulares equipados.

[0048] Em uma variante alternativa também representada na figura 2, o primeiro módulo de transmissão de sinal pode compreender um elemento de comunicação de dados para a superfície disposto sobre a superfície exterior do componente tubular equipado interno 46 de ma- neira a poder comunicar por um cabo 50 a uma unidade de superfície 59 que compreende uma eletrônica disposta para recuperar o conjunto dos dados medidos pelos componentes tubulares equipados. O cabo 50 pode ser fixado ao longo do componente tubular no exterior desse último.

[0049] O dito módulo de comunicação corresponde a uma unidade de transmissão.

[0050] O primeiro componente tubular equipado intermediário 47 compreende um segundo módulo sensor disposto para medir a pres- são, a temperatura e o pH, dentro do segundo espaço anular 32 e um primeiro módulo de transmissão de sinal disposto para receber sinais de informação enviados por um segundo componente tubular interme- diário equipado 48.

[0051] O segundo componente tubular equipado intermediário 48 compreende um terceiro módulo sensor disposto para medira a pres- são e a temperatura dentro do terceiro espaço anular 33, e um primei- ro módulo de transmissão de sinal disposto para receber sinais de in- formação de dados enviados por um componente tubular exterior equipado 49 e que compreende uma memória disposta para estocar os dados correspondentes.

[0052] O componente tubular exterior equipado 49 compreende um segundo módulo sensor disposto para medira a pressão e a tem- peratura dentro do quarto espaço anular 34 e um primeiro módulo de transmissão de sinal disposto para enviar e receber sinais de informa- ção com o segundo componente tubular intermediário equipado 48.

[0053] Um módulo de transmissão pode ser disposto para enviar e/ou receber sinais de informação para e/ou em proveniência do ou dos dois módulos de transmissão situados nas colunas adjacentes na mesma profundidade.

[0054] A figura 3 mostra uma coluna de poço de perfuração 40b de acordo com um segundo exemplo de execução da invenção. A coluna 40b compreende pelo menos duas colunas e a uma primeira profundi- dade componentes tubulares equipados (461, 471, 481, 491) de acor- do com a invenção e que compreendem dispositivos de medição e de comunicação. A coluna 40b compreende também a pelo menos uma segunda profundidade componentes tubulares equipados (462, 472, 482) de acordo com a invenção e que compreendem dispositivos de medição e de comunicação. A coluna 40b compreende também, a pelo menos uma terceira profundidade componentes tubulares equipados (463, 473) de acordo com a invenção e que compreendem dispositivos de medição e de comunicação.

[0055] É compreendido que visto que as colunas de um poço não têm o mesmo comprimento, pode haver um número diferente de colu- nas presentes para uma profundidade dada e, portanto, pode haver uma quantidade diferente de componentes tubulares equipados dis- postos na mesma profundidade, para uma profundidade dada. No en- tanto, deve pelo menos haver dois componentes tubulares equipados em colunas diferentes posicionados substancialmente na mesma pro- fundidade. Pela expressão “substancialmente na mesma profundida- de”, é possível entender uma profundidade idêntica a mais ou menos 2 metros, é chamado de um grupo de componentes tubulares equipados um conjunto de componentes tubulares equipados situados substanci- almente na mesma profundidade.

[0056] Um modo de realização de poços que compreendem vários grupos de componentes tubulares equipados de acordo com a inven- ção e cada um desses grupos sendo disposto a diferentes profundida- des dentro do poço permite que se tenha uma melhor precisão das medições, que são nesse caso efetuadas a diferentes profundidades, mas pode ser mais exigente em sua execução sobre o controle correto dos comprimentos dos componentes inseridos dentro de uma coluna e dos registros de componente de maneira a obter que os componentes tubulares equipados estejam substancialmente na mesma profundida- de. Os componentes tubulares equipados de acordo com a invenção permitem compensar decalagens de alguns metros de profundidade para permitir a transmissão do sinal de um componente tubular equi- pado para um outro componente tubular equipado.

[0057] Uma vantagem da utilização de antenas sob a forma de so- lenoides permite também que se tenha uma transmissão de dados mais importantes do componente tubular equipado de maior diâmetro para o componente tubular equipado de menor diâmetro graças à pro- priedade de maior uniformidade dos campos magnéticos dentro ou ao longo do eixo de um solenoide. É possível assim obter uma vazão de dados em sentido inverso de valor menor mas suficiente para enviar instruções de funcionamento aos módulos de comunicação e módulos sensores dos outros componentes tubulares equipados, por exemplo ordens relativas a pedidos de transmissão de medições estocadas, ou pedidos de modificação de frequência de medição, ou pedidos de di- agnóstico sobre o estatuto de funcionamento da eletrônica, e reservas de energia.

[0058] Na figura 4, um componente tubular equipado 1 de acordo com a invenção compreende um corpo tubular 11 que tem uma super- fície interna 2, uma superfície exterior 3 e compreende duas extremi- dades rosqueadas 17, 18 separadas por uma porção central 11b do corpo tubular 11, o corpo 11 é feito de metal, de preferência feito de aço.

[0059] O componente tubular equipado 1 compreende uma primei- ra antena exterior 5 situada no lado da superfície exterior 3, uma pri- meira antena interna 4 situada no lado da superfície interna 2. Em um modo de realização, a antena interna 4 é situada mais próximo de uma primeira extremidade 17 do componente tubular enquanto que a ante- na exterior 5 é situada mais próximo de uma segunda extremidade 18 do componente tubular. Em um outro modo de realização a antena in- terna 4 e a antena exterior 5 estão situadas ambas mais próximo da mesma extremidade do componente tubular, seja a primeira extremi- dade 17, seja a segunda extremidade 18.

[0060] O componente tubular equipado 1 compreende também uma abertura 6 que se estende da superfície exterior 3 até a superfície interna 2.

[0061] A abertura 6 pode se estender a partir de uma primeira bol- sa exterior 7 situada na superfície exterior 3.

[0062] O componente tubular equipado 1 pode compreender pelo menos uma cavidade 71 na superfície exterior 3. O número de cavida- des 71 é de preferência compreendido entre 2 e 20, e mais de prefe- rência entre 5 e 20. Quando o número de cavidades 71 é igual ou su- perior a 2, as cavidades 71 são vantajosamente distribuídas circunfe- rencialmente em torno do componente tubular equipado. As cavidades 71 e a bolsa exterior 7 são vantajosamente distribuídas a equidistância umas das outras. De preferência, as cavidades 71 se estendem axial- mente de modo similar à primeira bolsa exterior 7. A figura 6 ilustra uma variante desse modo de realização na qual a segunda bolsa exte- rior 13 é alongada e substancialmente paralela ao eixo X do tubo e as cavidades 71 são ranhuras paralelas ao eixo X do componente tubular equipado 1.

[0063] A abertura 6 abriga um condutor elétrico que se estende a partir da superfície exterior 3 ou da bolsa exterior 7 até a primeira an- tena interna 4.

[0064] O componente tubular equipado 1 pode compreender uma bainha 8 para proteger o condutor elétrico

[0065] O componente tubular equipado 1 compreende um módulo sensor 12. O módulo sensor 12 pode compreender um sensor de pressão e de temperatura, ou um sensor de fluxo de fluido, de pH, ou outro. O módulo sensor 12 pode ser localizado dentro de uma segunda bolsa exterior 13 feita na superfície exterior 3. O módulo sensor 12 po- de compreender uma bateria destinada a alimentar o sensor assim como um relógio que permite desencadear tomadas de medida a in- tervalos de tempo predefinidos, esses intervalos podem ir de 200 mm a vários dias, semanas ou meses.

[0066] A superfície exterior 3 pode compreender uma sobre- espessura 14 destinada a poder fazer as primeira e segunda bolsas exteriores (7 e 13) ao mesmo tempo em que preserva a resistência mecânica ou estrutural do componente tubular.

[0067] O módulo sensor 12 pode ser retido dentro da segunda bol- sa exterior 13 por aparafusamento ou por enfiamento à força. O módu- lo sensor 12 pode também ser parcialmente encapsulado no epóxi, de maneira a deixar uma face livre para permitir as medições.

[0068] O componente tubular equipado 1 compreende uma primei- ra unidade de transmissão 15 situada na proximidade de uma antena. No modo de realização da figura 4, a unidade de transmissão é dis- posta dentro da segunda bolsa exterior 13 na proximidade da antena exterior 5.

[0069] A primeira unidade de transmissão 15 compreende uma eletrônica disposta para emitir e receber sinais para e em proveniência das primeiras antenas interna 4 e exterior 5. A primeira unidade de transmissão compreende uma memória disposta para estocar os da- dos relativos às medições efetuadas pelo módulo sensor 12. A primei- ra unidade de transmissão 15 é ligada a uma bateria 16 para estocar a energia de funcionamento da unidade de transmissão 15. A primeira unidade de transmissão pode compreender um emissor disposto para emitir um sinal a uma primeira frequência predefinida.

[0070] A bateria 16 pode também alimentar com energia a unidade sensor 12. Alternativamente, uma segunda bateria pode ser instalada e dedicada à unidade sensor 12.

[0071] Vantajosamente, a unidade de transmissão 15 pode com- preender uma eletrônica de conversão, que compreende um conversor de energia para estocar eletricidade na bateria 16 a partir de correntes geradas nas antenas por um campo eletromagnético exterior, o que permite recarregar as baterias e alongar o tempo de vida do equipa- mento. A eletrônica de conversão pode também ser disposta para ge- rar uma corrente em uma antena a uma frequência de carregamento destinada a gerar em uma antena de um componente tubular equipado adjacente uma carga. Dentro de um poço, é nesse caso possível re- carregar o componente tubular interno 46 por contato direto com o ca- bo 50 ou através de uma corrente induzida na primeira antena interna por ondas eletromagnéticas geradas pela sonda do primeiro compo- nente tubular intermediário 47, e o segundo componente tubular equi- pado intermediário 48 pode em seguida gerar um campo de carga por sua antena exterior de maneira a carregar o primeiro componente tu- bular equipado intermediário 47, e assim por diante até o componente tubular equipado de maior diâmetro do grupo de componentes tubula- res equipados de uma profundidade dada. Isso permite evitar uma operação de manutenção que obriga a uma custosa interrupção da produção.

[0072] A primeira antena interna 4 pode ser uma bobina circular e pode compreender um fio eletricamente condutor encapsulado em um material de tipo polímero, polieteretercetona (PEEK), silicone ou polie- tercetona.

[0073] A primeira antena interna 4 pode se estender axialmente por uma distância de 15 cm a 80 cm.

[0074] A primeira antena exterior 5 pode ser uma bobina circular e pode compreender um fio eletricamente condutor encapsulado em um material de tipo polímero, polieteretercetona (PEEK), silicone ou polie- tercetona.

[0075] A primeira antena exterior 5 pode se estender axialmente por um comprimento axial de 40 centímetros a 3 metros. O fio condu- tor da antena pode dar entre 50 e 500 voltas sobre esse comprimento axial.

[0076] A abertura 6 pode ter um diâmetro compreendido entre 2 e 4 mm. A abertura 6 pode ser realizada por perfuração. A abertura 6 pode ter um eixo principal orientado perpendicularmente em relação ao eixo principal (X) do componente tubular. Alternativamente, a aber- tura 6 pode ter uma orientação que forma um ângulo entre 15º e 75º em relação ao eixo principal (X) do componente tubular equipado.

[0077] Em um modo de realização, o componente tubular equipa- do 1 é uma luva que compreende uma primeira unidade de transmis- são 15 que inclui uma eletrônica disposta para emitir e receber sinais na direção e em proveniência das primeiras antenas interna 4 e exteri- or 5, uma abertura 6, que se estende a partir de uma primeira bolsa exterior 7 situada sobre a superfície exterior 3, e um módulo sensor 12 que compreende sensores de pressão e de temperatura ou de fluxo de fluido, de pH ou ainda sensor de tensões ou outro. Em certos casos, calibres dimensionais podem ser utilizados com uma montagem dedi- cada. A abertura 6 abriga um condutor elétrico que se estende a partir da superfície exterior 3 ou da bolsa exterior 7 até a primeira antena interna 4. O condutor elétrico é também ligado à primeira unidade de transmissão 15. A luva de acordo com a invenção compreende uma seção central alongada de maneira a acolher as antenas interna e ex- terior.

[0078] A primeira bolsa exterior 7 pode ter uma parede orientada 55 de 50 a 80º em relação ao eixo principal (X) do componente tubular equipado 1, na qual pode desembocar a abertura 6. No lado oposto, a abertura 6 pode desembocar na superfície interna em uma ranhura anular 56 destinada a acolher um conector na direção da primeira an- tena interna 4.

[0079] O componente tubular equipado pode compreender um re- forço externo 9 sobre a superfície exterior para proteger a antena in- terna 4 de detritos e do fluxo de fluidos que circulam no exterior do componente, quer dizer no exterior da coluna. O reforço externo 9 po- de ser um elemento de inserção circular montado no componente tu- bular.

[0080] A abertura 6 visível em detalhe na figura 5 pode compreen- der uma primeira seção 52 com um primeiro diâmetro, uma segunda seção 53 com um segundo diâmetro, e uma terceira seção 54 com um terceiro diâmetro menor do que os primeiro e segundo diâmetros. De preferência, a primeira e a segunda seção têm o mesmo diâmetro.

[0081] A primeira seção da abertura 6 é ligada à terceira seção por uma seção de superfície cônica disposta para realizar uma superfície de estanqueidade.

[0082] O condutor elétrico compreende um cabo do qual uma se- ção é engastada em uma bainha. A dita bainha compreende uma su- perfície cônica de estanqueidade própria para operar junto com a se- ção de superfície cônica 57 da abertura 6. A bainha pode compreender um rosqueamento para permitir o atarraxamento da bainha na abertura 6 na primeira seção 52 que compreende nesse caso um rosqueamen- to correspondente, ou então na segunda seção 53 que compreende se for o caso um rosqueamento correspondente. Os rosqueamentos são dispostos para que, por ocasião do atarraxamento, a superfície cônica da bainha entre em interferência com a seção cônica da abertura 6 para estabelecer uma estanqueidade metal-metal.

[0083] O módulo sensor 12 pode compreender pelo menos um sensor escolhido entre um sensor de pressão, um sensor de tempera- tura, um sensor de vazão de fluido. De preferência o módulo sensor compreende um sensor de pressão e um sensor de temperatura. Ain- da de preferência, o módulo sensor compreende um sensor de pres- são, um sensor de temperatura, um sensor de vazão de fluido. O mó- dulo sensor pode também compreender um sensor de pH ou ainda um sensor de concentração em sulfetos de di-hidrogênio, em dióxido de carbono, em cloretos ou em água. Por exemplo o módulo sensor pode compreender microssensores de tipo MEMS para as medições de pressões e de temperaturas.

[0084] O módulo sensor pode compreender uma bateria e uma memória para estocar as medições efetuadas no decorrer do tempo.

[0085] O componente tubular equipado pode compreender um módulo de comunicação 15. O módulo de comunicação 15 é ligado à primeira antena interna e à primeira antena exterior. O módulo de co- municação 15 é ligado ao módulo sensor e é disposto para transmitir o conteúdo da memória do módulo sensor pelas antenas interna e exte- rior. O módulo de comunicação 15 compreende uma eletrônica dispos- ta para receber um sinal em proveniência da antena interna ou da an- tena exterior, amplificar o dito sinal recebido e enviar o sinal amplifica- do via a antena exterior ou a antena interna respectivamente.

[0086] Em um modo de realização, o componente tubular equipa- do 1 compreende uma luva de travamento 19 disposta para bloquear axialmente a antena interna 4 em posição. Preferencialmente, a ex- tremidade 17 do componente tubular equipado 1 que está mais próxi- ma da antena interna 4 possui um primeiro rosqueamento 20 e a luva de travamento 19 possui um segundo rosqueamento 20a complemen- tar ao primeiro rosqueamento 20 e a luva de travamento 19 é fixada por atarraxamento sobre o componente tubular equipado 1. A figura 7 ilustra uma variante desse modo de realização na qual o primeiro ros-

queamento 20 se situa sobre a superfície exterior 3 do componente tubular 1 e o segundo rosqueamento 20a se situa sobre a superfície interna 2a da luva de travamento 19. Assim, a antena interna 4 pode ser inserida dentro do componente tubular equipado 1, e depois a luva de travamento 19 pode ser atarraxada sobre o componente tubular equipado 1. Esse modo de realização facilita a inserção da antena in- terna 4 e permite evitar sua deformação por ocasião da inserção.

[0087] A invenção pode também ser aplicada ao domínio dos con- dutos de transporte de fluidos, e mais especialmente os condutos de petróleo e gás em meio terrestre ou marítimo. Um conduto pode assim compreender um componente tubular equipado de acordo com a in- venção de maneira a transmitir um sinal para fora do conduto, o dito sinal podendo compreender jogos de dados que correspondem a me- dições efetuadas dentro do conduto.

[0088] A invenção também se refere a um método de aquisição e de comunicação de dados em um conjunto de componentes tubulares que compreende pelo menos um componente tubular equipado 1 e que compreende as etapas de: — receber pela primeira antena exterior 5 um primeiro sinal que compreende uma informação representativa de parâmetros físicos ou químicos, — emitir por uma primeira antena interna 4 um segundo si- nal correspondente e que compreende a dita informação representati- va de parâmetros físicos ou químicos.

[0089] Vantajosamente, o primeiro sinal é recebido a uma primeira frequência, e o segundo sinal é emitido a uma segunda frequência.

Assim, a transmissão de sinal pode ser otimizada.

[0090] Em um outro modo de realização o dito método pode ser executado em um conjunto de componentes tubulares que compreen- de pelo menos dois componentes tubulares equipados e pode com-

preender as etapas suplementares de: — receber por uma segunda antena exterior o segundo sinal que compreende a dita informação representativa de parâmetros físi- cos ou químicos, — emitir por uma segunda antena interna um terceiro sinal correspondente e que compreende a dita informação representativa de parâmetros físicos ou químicos.

[0091] O dito segundo sinal e o dito terceiro sinal podem compre- ender uma informação representativa suplementar de parâmetros físi- cos ou químicos provenientes de sensores montados sobre os primei- ro e segundo componentes tubulares equipados respectivamente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Componente tubular equipado (1), caracterizado pelo fa- to de que compreende uma superfície interna (2), uma superfície exte- rior (3) e um eixo principal (X), uma antena interna (4) situada no lado da superfície interna (2), uma antena exterior (5) situada no lado da superfície exterior (3).

2. Componente tubular equipado de acordo com a reivindi- cação 1 e caracterizado pelo fato de que compreende uma abertura (6) que se estende da superfície exterior (3) e que desemboca na su- perfície interna (2), um condutor elétrico se estendendo na dita abertu- ra (6).

3. Componente tubular equipado de acordo com a reivindi- cação 2, caracterizado pelo fato de que a abertura (6) compreende uma superfície de estanqueidade de tipo metal-metal (57).

4. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de que compre- ende um módulo (12).

5. Componente tubular equipado de acordo com a reivindi- cação 4, caracterizado pelo fato de que o módulo sensor (12) compre- ende pelo menos um sensor escolhido entre um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um sensor de vazão de fluido, um sensor de pH, um sensor de concentração em sulfeto de di-hidrogênio, em dióxido de carbono, em cloretos ou em água.

6. Componente tubular equipado de acordo com a reivindi- cação 4, caracterizado pelo fato de que o módulo sensor (12) compre- ende um sensor de pressão, um sensor de temperatura, e um sensor de vazão de fluido.

7. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6 caracterizado pelo fato de que o módulo sensor (12) é disposto sobre a superfície exterior do componente tubu-

lar equipado.

8. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7 caracterizado pelo fato de que compre- ende pelo menos uma bolsa exterior (7, 13) própria para alojar o mó- dulo sensor (12).

9. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7 caracterizado pelo fato de que compre- ende um módulo de comunicação (15) que consiste de dispositivos eletrônicos para emitir sinal de dados através de uma antena interna (4) ou exterior (5).

10. Componente tubular equipado de acordo com a reivin- dicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma bolsa exterior (7, 13) própria para alojar o módulo de comunica- ção (15).

11. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a antena interna (4) consiste de bobinagem interna de um fio condutor e a antena exterior (5) consiste de bobinagem exterior de um fio condu- tor.

12. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende um reforço externo (9) sobre a superfície exterior para proteger a antena interna (4) de detritos e do fluxo de fluidos que circu- lam no exterior do componente.

13. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12 caracterizado pelo fato de que compre- ende pelo menos uma cavidade (71) na superfície exterior (3).

14. Componente tubular equipado de acordo com a reivin- dicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende entre 2 e 20 cavidades (71) e pelo fato de que as cavidades (71) são distribuídas circunferencialmente em torno do componente tubular equipado.

15. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que com- preende uma luva de travamento (19) disposta para bloquear axial- mente a antena interna (4) em posição.

16. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que com- preende um rosqueamento situado em pelo menos uma de suas ex- tremidades (17, 18) e pelo fato de que o rosqueamento é configurado de maneira a permitir uma ligação por atarraxamento com um outro componente tubular que compreende um rosqueamento complemen- tar.

17. Componente tubular equipado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que é desti- nado à construção de poços de petróleo ou gás.

18. Estrutura de poço de petróleo ou gás que compreende pelo menos uma primeira e uma segunda colunas tubulares e pelo menos um primeiro e um segundo componentes tubulares equipados como definidos em qualquer uma das reivindicações precedentes, ca- racterizada pelo fato de que o primeiro componente tubular equipado é montado em uma primeira coluna tubular e o segundo componente tubular equipado é montado em uma segunda coluna tubular, a primei- ra coluna tubular sendo diretamente adjacente e concêntrica à segun- do coluna tubular rosqueada.

19. Estrutura de poço de petróleo ou gás caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um primeiro componente tubular equipado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, no qual a antena interna (4) é uma primeira antena interna, a antena exterior (5) é uma primeira antena exterior, e pelo menos um segundo componente tubular equipado como definido em qualquer uma das rei-

vindicações 1 a 17, no qual a antena interna (4) é uma segunda ante- na interna, a antena exterior (5) é uma segunda antena exterior, o pri- meiro componente tubular sendo montado a uma profundidade dada dentro de uma primeira coluna do poço de petróleo ou gás, o segundo componente tubular sendo montado dentro de uma segunda coluna do dito poço de petróleo ou gás adjacente à primeira coluna, na dita pro- fundidade dada, de maneira a permitir a transmissão de um sinal entre os primeiro e segundo componentes tubulares equipados.

20. Método de vigilância e de comunicação dentro de um poço de petróleo ou gás, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: — medir a uma certa profundidade condições de temperatu- ra e de pressão dentro de um primeiro espaço anular com um primeiro módulo sensor (12) disposto em um primeiro componente tubular equipado (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, — medir na dita certa profundidade condições de temperatu- ra e de pressão dentro de um segundo espaço anular com um segun- do módulo sensor (12) disposto em um segundo componente tubular equipado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, — transmitir os dados medidos pelo segundo módulo sensor do segundo componente tubular equipado ao primeiro componente tubular equipado (1).