Un método para recibir y/o transmitir información en un pozo perforado en una formación geológica (12) entre un primer punto y un segundo punto;

dicho pozo comprende una tubería de revestimiento (11) que comunica con la formación geológica (12). El método consiste en

(i) colocar un primer transductor (14) localizado en el primer punto; este primer transductor contiene dos electrodos, que son los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142); los electrodos descendentes primero y segundo están en contacto eléctrico con la tubería de revestimiento (11);

(ii) colocar un segundo transductor (15) localizado en el segundo punto; este segundo transductor contiene dos electrodos, que son los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152),

(iii) transmitir una señal eléctrica con el primer transductor (14) aplicando dicha señal entre los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) o respectivamente con el segundo transductor (15) aplicando la señal entre los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152), y

(iv) recibir la señal eléctrica con el segundo transductor (15) detectando la señal entre los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152) o respectivamente con el primer transductor (14) detectando la señal entre los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142)

Método y aparato para transmitir o recibir información entre un equipo de fondo de pozo y la superficie.

Campo de la invención

La invención se relaciona en general con la telemetría inalámbrica. En lo particular, la invención tiene que ver con un aparato y un método relacionado para transmitir y recibir información entre un equipo de fondo de pozo conectado a una tubería subterránea o de revestimiento y un dispositivo en la superficie.

Descripción de la técnica anterior

La construcción de pozos petroleros y de gas es costosa por lo que resulta ventajoso operarlos lo mas eficientemente posible Una manera de lograr mayor eficiencia en la operación de pozos es colocar equipos de fondo de pozo en el orificio de perforación controlándolos con otros equipos localizados en la superficie. Estos equipos pueden ser sensores de medición, los cuales proporcionan información útil para la posterior explotación del pozo, como por ejemplo, datos acerca de la presión, el tipo de só1idos y fluidos hallados, la temperatura, etc. Asimismo, pueden ser equipos controlables o de supervisión que suministran ordenes importantes desde la superficie para controlar diversos parámetros del pozo o del yacimiento con dispositivos tales como válvulas, cubiertas protectoras, etc. Por ello es importante poder transmitir información desde la superficie a los distintos equipos de fondo de pozo. Anteriormente se han desarrollado distintos métodos para proporcionar comunicación eléctrica o electromagnéticamente entre los equipos de superficie y los equipos de fondo de pozo.

Tradicionalmente algunos de los sistemas anteriores han colocado cables en el orificio del pozo para proporcionar un medio de comunicación y para dar energía eléctrica a los equipos de fondo de pozo. La colocación segura y precisa de los cables en el interior del orificio del pozo junto a las tuberías o la sarta de tuberías es una tarea difícil que consume mucho tiempo. Además, se requiere la utilización de equipos que aumentan los costos relacionados al pozo. Los orificios de pozo son entornos difíciles en los que los mecanismos experimentan numerosas fallas que hacen que la confiabilidad de los sistemas sea extremadamente baja. Por otra parte, en todas las situaciones no es posible bajar un cable equipado con sensores o conectado a dispositivos de control a una profundidad considerable. Instalar semejante cable es posible cuando se está completando el pozo, pero se hace prácticamente imposible una vez que este ya ha sido completado. En especial, no es posible bajar el cable cuando las válvulas o los dispositivos de separación no pueden ser cruzados por un cable equipado o no con sensores.

Otros sistemas anteriores han intentado utilizar sistemas de comunicación inalámbricos basándose en la naturaleza coaxial inherente del orificio del pozo y la estructura de la tubería o de la sarta de tubos dispuesta en el interior del orificio. Sin embargo estos sistemas anteriores, par lo general, proporcionan una señal muy alta de datos de frecuencia. Comúnmente, estos sistemas emplean bobinas toroidales o conjuntos de inductores ferromagnéticas colocados en la estructura de la tubería o en la sarta de tubos a fin de suministrar una impedancia en serie lo suficientemente grande para que las señales de datos electrifiquen una predeterminada porción de la tubería o de la sarta de tubos. La Patente US 4.839 644 describe un método y un sistema de comunicación inalámbrica en un orificio de perforación revestido con una sarta de tubos.

Otros sistemas anteriores se fundamentan en la transmisión de ondas electromagnéticas guiadas mediante una tubería metálica; este sistema de transmisión aparece descrito en detalle en la Patente US 5.394.141 (Figura 1). Se coloca un transmisor 3 en el fondo del pozo para que aplique señales eléctricas entre dos puntos 1 y 2 en una tubería metálica 4. La señal eléctrica puede fluir a través de la tubería metálica 4, la tubería de revestimiento 5 ó hasta por el fluido conductor 6 que llena el pozo; pero gracias a la impedancia suficiente de la tubería metálica, la señal eléctrica se transmite a un transceptor en la superficie 8. Se citarán ahora ejemplos adicionales de la técnica anterior. El documento US 2002/0105334 describe una sarta de perforación o taladro que es equipada con medios de transmisión de información en un orificio de perforación. La sarta de perforación o taladro consiste en varias varillas huecas de material conductor que tienen su superficie interior cubierta con una capa aislante. Los medios de transmisión comprenden al menos un electrodo que se afianza a la capa aislante de la sarta de perforación o taladro, mediante el cual el electrodo está en contacto eléctrico con el barro dentro de la sarta de perforación o taladro. Una segunda unidad eléctrica en el extremo superior de la sarta de perforación o taladro es adaptada para recibir la información transmitida por la corriente eléctrica. El documento US. 2003/0102980 describe un sistema que incluye repetidores de señales para detectar una perturbación momentánea en la carga de la superficie en una tubería del taladro. El sistema se utiliza para transmitir datos desde pozos profundos y entornos de formaciones a un punto cerca de la superficie. El repetidor de señales está por eso montado en el interior de la tubería del taladro. El documento US 2001/0033164 describe un sistema para medir la resistividad de una formación utilizando cuellos de estrechamiento de inducción para formar secciones de estructuras de tuberías aisladas eléctricamente que se usan como electrodos de contacto de formaciones para la corriente de tiempo variante. El documento US 2003/0151977 describe un método para transmitir la información desde el fondo del pozo que utiliza más de un canal de comunicación, incluyendo un canal de telemetría electromagnético, con el que una herramienta de "medición mientras taladra" puede incluir un dispositivo de telemetría electromagnético, siendo la herramienta parte de la sarta de perforación o taladro. Sin embargo, la impedancia suficiente necesaria depende considerablemente de las características geométricas del pozo y de la impedancia del entorno; el fluido de relleno, la tubería metálica, la tubería de revestimiento, la formación, etc. Es mejor limitar o controlar la dependencia de esos parámetros. Por ejemplo, si la resistividad de ciertas capas es inaceptable, tal como ocurre con ciertas rocas sedimentarias, terciarias o pericontinentales como las que se encuentran en el Mar del Norte o en el Golfo de México, la atenuación puede llegar a ser excesiva en el pozo, lo que imposibilita el uso de un dispositivo en la mayoría de los pozos de mar adentro a menos que se pueda aceptar una drástica reducción en el flujo de la información transmitida.

En consecuencia, seria provechoso proporcionar un sistema mejorado para la comunicación inalámbrica en un orificio de pozo que no dependa de todos estos parámetros.

Sumario de la invención

La invención proporciona un método para recibir y/o transmitir información en un pozo perforado en una formación geológica entre un primer punto y un segundo punto; dicho pozo comprende una tubería de revestimiento que comunica con la formación geológica. El método consiste en (i) colocar un primer transductor localizado en el primer punto; este primer transductor contiene dos electrodos, que son los electrodos descendentes primero y segundo; los electrodos descendentes primero y segundo están en contacto eléctrico con la tubería de revestimiento; (ii) colocar un segundo transductor localizado en el segundo punto; este segundo transductor contiene dos electrodos, que son los electrodos ascendentes primero y segundo; (iii) transmitir una señal eléctrica con el primer transductor aplicando dicha señal entre los electrodos descendentes primero y segundo o respectivamente con el segundo transductor aplicando la señal entre los electrodos ascendentes primero y segundo; (iv) recibir la señal eléctrica con el segundo transductor detectando la señal entre los electrodos ascendentes primero y segundo o respectivamente con el primer transductor detectando la señal entre los electrodos descendentes primero y segundo.

En otra realización, el pozo cuenta con un tercer transductor que se encuentra localizado en un tercer punto y que está equipado con dos electrodos, que son los electrodos de pozo primero y segundo. Estos electrodos de pozo primero y segundo están en contacto eléctrico sustancial con la tubería de revestimiento; y el método consiste en el paso de; (i) transmitir una segunda señal eléctrica con el tercer transductor aplicando dicha segunda señal entre...

1. Un método para recibir y/o transmitir información en un pozo perforado en una formación geológica (12) entre un primer punto y un segundo punto; dicho pozo comprende una tubería de revestimiento (11) que comunica con la formación geológica (12). El método consiste en

2. El método de la reivindicación 1, en el que el pozo también comprende un tercer transductor que se encuentra localizado en un tercer punto y que está equipado con dos electrodos, que son los electrodos de pozo primero y segundo; estos electrodos de pozo primero y segundo están en contacto eléctrica sustancial con la tubería de revestimiento (11); y el método consiste en el paso de:

3. El método de la reivindicación 2, en el que pozo también comprende una serie de transductores adicionales.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el pozo también comprende un transductor de relé que se encuentra localizado en un tercer punto y que está equipado con dos electrodos, que son los electrodos de pozo primero y segundo. Estos electrodos de pozo primero y segundo están en contacto eléctrico sustancial con la tubería de revestimiento (11); y el método consiste en el paso de

5. El método de la reivindicación 4, en el que pozo también comprende una serie de transductores de relé adicionales.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer punto se encuentra en el pozo y el segundo punto se encuentra en la superficie del suelo (20) de la formación geológica (12).

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los puntos primero y segundo se encuentran en el pozo.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que tercer punto se encuentra en el pozo.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el pozo comprende una tubería (13) y, por lo menos, uno de los electrodos tornados de la siguiente lista: primer electrodo descendente, (141) segundo electrodo descendente (142), primer electrodo ascendente (151), segundo electrodo ascendente (152), primer electrodo de pozo, segundo electrodo de pozo, electrodos de los otros transductores, está aislado eléctricamente de la tubería (13).

10. El método de la reivindicación 9 en el que por lo menos un electrodo está también aislado de otros elementos conductores del pozo.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) están separados entre sí por una primera distancia d₁, dicha distancia d₁ depende de la intensidad de la señal eléctrica y de la distancia entre los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) y los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152).

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) están separados entre sí por una primera distancia d₁, dependiendo dicha distancia d₁ de la intensidad de la señal eléctrica y de la distancia entre los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) y los electrodos de pozo primero y segundo.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que los electrodos de pozo primero y segundo están separados entre sí por una tercera distancia d₃, dicha distancia d₃ depende de la intensidad de la señal eléctrica y de la distancia entre los electrodos de pozo primero y segundo y los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152).

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152) están en contacto eléctrico con la formación (12) en la superficie del suelo (20).

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el pozo comprende una tubería (13) y en el que el primer electrodo ascendente (151) está en contacto eléctrico con la tubería (13) y el segundo electrodo ascendente (152) está en contacto eléctrico con la formación (12) en la superficie del suelo (20).

16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, por lo menos, uno de los transductores tornados de la siguiente lista: primer transductor (14), segundo transductor (15), tercer transductor y transductor de relé está conectado a un sensor de medición y/o un equipo de control/monitorización.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la señal eléctrica lleva la información proveniente del sensor de medición y/o hasta el equipo de control/monitorización.

18. Un aparato para recibir y/o transmitir información en un pozo perforado en una formación geológica (12) entre un primer punto y un segundo punto; dicho pozo comprende una tubería de revestimiento (11) que comunica con la formación geológica (12); dicho aparato consiste en:

19. El aparato de la reivindicación 18 que además, por lo menos, comprende un tercer transductor que se encuentra localizado en un tercer punto y que está equipado con dos electrodos, que son los electrodos de pozo primero y segundo; estos electrodos de pozo primero y segundo están en contacto eléctrico con la tubería de revestimiento (11).

20. El aparato de la reivindicación 19, en el que el tercer transductor es un transductor de relé.

21. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20 en el que primer punto se encuentra en el pozo y el segundo punto se encuentra en la superficie del suelo (20) de la formación geológica (12).

22. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que los puntos primero y segundo se encuentran en el pozo.

23. El aparato de la reivindicación 19 ó 20, en el que tercer punto se encuentra en el pozo.

24. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, en el que el pozo comprende una tubería (13) y, por lo menos, uno de los electrodos tornados de la siguiente lista: primer electrodo descendente (141), segundo electrodo descendente (142), primer electrodo ascendente (151), segundo electrodo ascendente (152), primer electrodo de pozo y segundo electrodo de pozo, está aislado eléctricamente de la tubería (13).

25. El aparato de la reivindicación 24, en el que por lo menos un electrodo está también eléctricamente aislado de otros elementos conductores del pozo.

26. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que los electrodos ascendentes primero (151) y segundo (152) están en contacto eléctrico con la formación (12) en la superficie del suelo (20).

27. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, en el que el pozo comprende una tubería (13) y en el que el primer electrodo ascendente (151) está en contacto eléctrico con la tubería (13) y el segundo electrodo ascendente (152) está en contacto eléctrico con la formación (12) en la superficie del suelo (20).

28. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 27, en el que el primer electrodo descendente (141) es uno cualquiera escogido de la siguiente lista; una capa fina de compacto de diamante policristalino (PDC), un resorte en arco metálico y un calibrador metálico.

29. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 28, en el que el segundo electrodo descendente (142) es uno cualquiera escogido de la siguiente lista: una capa fina de compacto de diamante policristalino (PDC), un resorte en arco metálico y un calibrador metálico.

30. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 29 en el que el primer electrodo de pozo es cualquiera escogido de la siguiente lista: una capa fina de compacto de diamante policristalino (PDC), un resorte en arco metálico y un calibrador metálico.

31. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 30, en el que el segundo electrodo de pozo es cualquiera escogido de la siguiente lista: una capa fina de compacto de diamante policristalino (PDC), un resorte en arco metálico y un calibrador metálico.

32. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 31, en el que el primer electrodo descendente (141) está localizado en un primer tapón (20').

33. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 32, en el que el segundo electrodo descendente (142) está localizado en un segundo tapón (20'').

34. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 31, en el que los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) están localizados en un tapón descendente.

35. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 34, en el que el primer electrodo de pozo está localizado en un tercer tapón.

36. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 35, en el que el segundo electrodo de pozo está localizado en un cuarto tapón.

37. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 34, en el que los electrodos de pozo primero y segundo están localizados en un tapón de pozo.

38. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 37 en el que el despliegue del tapón tomado de la lista siguiente; primer tapón (20'), segundo tapón (20''), tercer tapón, cuarto tapón, tapón descendente o tapón de pozo, es controlado por la diferencia de voltaje entre los electrodos descendentes primero (141) y segundo (142) y/o los electrodos de pozo primero y segundo.

39. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 38, en el que por lo menos, uno de los transductores tornados de la siguiente lista: primer transductor (14), segundo transductor (15), y por lo menos otro transductor está conectado a un sensor de medición y/o un equipo de control/monitorización.