MXPA02008507A - Puntos de arranque de energia electrica de una tuberia de revestimiento de un pozo petrolero. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un aparato de suministro de energia para suministrar energia y comunicaciones dentro de una primer estructura de tuberia. Se coloca un primer dispositivo externo de transferencia de energia (42) alrededor de la primer estructura de tuberia (24) y se conecta magneticamente a un dispositivo interno de transferencia de energia (44) El dispositivo interno de transferencia de energia (44) se coloca alrededor de una segunda estructura de tuberia dispuesta dentro de la primer estructura de tuberia (24). una corriente superficial principal que fluye sobre la primer estructura de tuberia (24) induce una primer corriente superficial dentro del dispositivo externo de transferencia de energia (42). La primer corriente superficial provoca que una segunda corriente superficial sea inducida dentro del dispositivo interno de transferencia de energia (44).

Description

PUNTOS DE ARRANQUE DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE UNA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE UN POZO PETROLERO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a un pozo de petróleo que tiene una tubería de revestimiento que se utiliza como una via conductora para transmitir energia eléctrica de corriente alterna y señales de comunicación desde la superficie hacia los equipos para el fondo de pozo ubicados cerca de la tubería de revestimiento, y de manera particular en donde el suelo de la formación se utiliza como una via de retorno para el circuito de corriente alterna. 2. Descripción de la Técnica Relacionada La comunicación entre dos ubicaciones en un pozo de petróleo o gas se ha establecido utilizando cables y fibras ópticas para transmitir señales entre las ubicaciones. En un pozo de petróleo, es por supuesto, altamente indeseable y dificil en Ja práctica, utilizar un cable a lo largo de la sarta de tubería ya sea de manera integral con la sarta de tubería o de manera espaciada en el espacio anular entre la sarta de tubería y la tubería de revestimiento. El uso de un cable presenta dificultades para los operadores del pozo Ref: 141673 al montar e insertar la sarta de tubería dentro de una perforación de pozo. De manera adicional, el cable es sometido a la corrosión y a un fuerte desgaste debido al movimiento de la sarta de tubería dentro de la perforación de pozo. En el documento PCT/EP97/01621 se describe un ejemplo de un sistema de comunicación para el fondo de pozo que utiliza un cable. La Patente Norteamericana No. 4,839,644 describe un método y un sistema para las comunicaciones inalámbricas de dos vías en una perforación de pozo con revestimiento que posee una sarta de tubería. Sin embargo, este sistema describe un esquema de comunicación para conectar la energía electromagnética en un modo TEM que utiliza el espacio anular entre la tubería de revestimiento y la tubería de producción. Esta conexión requiere un fluido sustancialmente no conductor tal como petróleo crudo en el espacio anular entre la tubería de revestimiento y la tubería de producción. Por lo tanto, la invención descrita en la Patente Norteamericana No. 4,839,644 no ha sido adoptada de manera amplia como un esquema práctico para la comunicación de dos vías para el fondo de pozo. Se describe otro sistema para la comunicación para el fondo de pozo que utiliza la telemetría de impulsos de lodo de perforación en las Patentes Norteamericana Nos. 4,648,471 y 5,887,657. Aunque la telemetría de impulsos de lodo de perforación puede ser exitosa con bajas velocidades de datos, posee una utilidad limitada cuando se requiere de velocidades altas de datos o cuando no es deseable tener equipos complejos de telemetría de impulsos de lodo de perforación, para el fondo de pozo. Otros métodos de comunicación dentro de una perforación de pozo se describen en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,468,665; 4,578,675; 4,739,325; 5,130,706; 5,467,083; 5,493,288; 5,576,703; 5,574,374; y 5,883,516. La Solicitud de Patente PCT WO 93/26115 describe de manera general un sistema de comunicación para una instalación de tubería submarina. Como aspecto importante, cada instalación submarina, tal como un cabezal de pozo, debe tener su propia fuente de energía independiente. En la incorporación preferida, la fuente de energía es un paquete de baterías para las operaciones de puesta en marcha y un generador de energía termoeléctrica para las operaciones continuas. Para las comunicaciones, el documento PCT WO 93/26115 aplica una señal electromagnética VLF o ELF a la tubería que comprende un nivel de voltaje que oscila aproximadamente en un nivel de voltaje de corriente continua. Las Figuras 18 y 19 y el texto que las acompaña en las páginas 40 a 42, describen un sistema y método simple para obtener las mediciones de presión y temperatura para el fondo de pozo. Sin embargo, los sensores de presión y temperatura son pasivos (franja Bourdon y bi-metálica) en donde el desplazamiento de un elemento sensor varía un circuito para producir frecuencias resonantes en relación con la temperatura y presión. ün barrido de frecuencia en el cabezal del pozo explora las espigas indicadoras de presión y temperatura. Los datos en el cabezal de pozo son transmitidos hacia la superficie con un cable o con el sistema de comunicación de la tubería de acuerdo con el documento PCT WO 93/26115. Por lo tanto, sería un avance significativo en la operación de pozos de petróleo si se contará con un medio alternativo para la comunicación y el suministro de energía para el fondo de pozo. Además, sería un avance significativo si fuera posible colocar dispositivos, tales como sensores y válvulas controlables, para el fondo de pozo que estuvieran comunicados con los equipos en la superficie del pozo recibiendo el suministro de energía desde estos equipos . Todas las referencias citadas en la presente invención se incorporan a modo de referencia hasta los límites máximos permitidos por la Ley. En el caso en que una referencia no pudiera ser incorporada de manera completa en la presente invención, se incorpora a modo de referencia para los propósitos de antecedentes y para indicar el conocimiento de un experto en la técnica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El problema de la comunicación y suministro de energía para el fondo de pozo en un pozo de petróleo se soluciona con la presente invención. Al conectar corriente alterna a una tubería de revestimiento ubicada dentro de la perforación del pozo, es posible suministrar energía y señales de comunicación dentro de la tubería de revestimiento a través del uso de un dispositivo externo de transferencia de energía y un dispositivo interno de transferencia de energía. La energía y las señales de comunicación que se suministran dentro de la tubería de revestimiento pueden utilizarse luego para operar y controlar Jos diferentes dispositivos para el fondo de pozo. Un aparato de suministro de energía de acuerdo con la presente invención, incluye un dispositivo externo de transferencia de energía configurado para colocarse alrededor de una primer estructura de tubería y un dispositivo interno de transferencia de energía configurado para colocarse alrededor de una segunda estructura de tubería. El dispositivo externo de transferencia de energía recibe una primer corriente superficial desde la primer estructura de tubería. El dispositivo externo de transferencia de energía se conecta magnétiqamente al dispositivo interno de transferencia de energía, de modo que la primer corriente superficial induce una corriente secundaria en el dispositivo interno de transferencia de energía. En otra modalidad de la presente invención, un aparato de suministro de energía incluye un dispositivo externo similar de transferencia de energía y un dispositivo Interno de transferencia de energía dispuestos alrededor de una primer estructura de tubería y una segunda estructura de tubería, respectivamente. Nuevamente, los dos dispositivos de transferencia de energía se conectan magnéticamente. El dispositivo interno de transferencia está configurado par recibir una primer corriente en el fondo de pozo, en donde esta primer corriente para el fondo de pozo induce una segunda corriente para el fondo de pozo en el dispositivo externo de transferencia de energía. Un pozo de petróleo de acuerdo con la presente invención incluye una tubería de revestimiento y una sarta de tubería que se encuentran dentro de una perforación del pozo, en donde la sarta de tubería se coloca y se extiende longitudinalmente dentro de la tubería de revestimiento. El pozo de petróleo incluye de manera adicional un dispositivo externo de transferencia de energía colocado alrededor de la tubería de revestimiento y conectado magnéticamente a un dispositivo interno de transferencia de energía que se encuentra colocado alrededor de la sarta de tubería.

Un método para suministrar corriente dentro de una primer estructura de tubería incluye la etapa de suministrar un dispositivo externo de transferencia de energía y un dispositivo interno de transferencia de energía que se conecta inductivamente al dispositivo externo de transferencia de energía . El dispositivo externo de transferencia de energía se coloca alrededor de la primer estructura de tubería y se conecta inductivamente a la primer estructura de tubería, mientras que el dispositivo interno de transferencia de energía se coloca alrededor de una segunda estructura de tubería . El método incluye de manera adicional las .etapas de conectar una corriente superficial principal con la primer estructura de tubería e inducir una primer corriente superficial dentro del dispositivo exte:cno de transf erencia de energía. La primer corriente superficial realiza la etapa final de inducir una segunda corriente superficial dentro del dispositivo interno de transferencia de energía. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es una representación esquemática de un pozo de petróleo o gas que posee puntos múltiples de arranque de energía de acuerdo con la presente invención, en donde el pozo posee una sarta de tubería y una tubería de revestimiento que se encuentran colocadas dentro de una perforación de pozo. La FIG. 2 es una representación esquemática detallada de un dispositivo externo de transferencia de energía instalado alrededor de una superficie exterior de la tubería de revestimiento de la FIG. 1. La FIG. 3 es una representación esquemática detallada que muestra una conexión magnética entre el dispositivo externo de transferencia de energía de la FIG. 2 y un dispositivo interno de transferencia de energía colocado dentro de la tubería de revestimiento. La FIG. 4 es una gráfica que ilustra los resultados de un análisis de diseño de una espiral transformadora toroidal con un número óptimo de vueltas secundarias sobre la ordenada como una función de frecuencia operativa de corriente alterna sobre la abscisa. Número óptimo de retornos; secundarios OS=30.48 cm (12"), ID=24.76 cm (9.75"), longitud=6.98 c (2.75"), corriente primaria=l aippere, permeabilidad relativa=100, 000, carga=10 hms. La FIG. 5 es una gráfica que ilustra los resultados de un análisis de diseño para una espiral transformadora toroidal con una corriente de salida sobre la ordenada como una función de la permeabilidad relativa sobre la abscisa. Salida toroidal vs Permeabilidad relativa OD=30.48 cm (12"), ID=24.76 c (9.75"), longitud=6.98 at (2.75"), corriente primaria=l ampere, caraga=10 hms. El apéndice A es una descripción de una análisis de diseño para un diseño de espiral transformadora de solenoide y un diseño de espiral transformadora toroidal. El apéndice B es una serie de gráficas que muestran la energía disponible con una función de frecuencia y de profundidad (o longitud) en un pozo de petróleo bajo diferentes condiciones para la conductividad del cemento y roca. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Co o se utiliza en la presente solicitud, una "estructura de tubería" puede ser una sola tubería, una sarta de tubería, una tubería de revestimiento del pozo, un vastago de bombeo, una serie de tuberías interconectadas, vastagos, armaduras, enrejados, soportes, una extensión ramificada o lateral de un pozo, una red de tubos interconectados, u otras estructuras conocidas para los expertos en la técnica. La modalidad preferida, utiliza la invención en el contexto de un pozo de petróleo en donde la estructura de tubería comprende una tubería o sartas de tubería tubular, metálica, y eléctricamente conductora, sin que esto sea una limitación para la presente invención. Para la presente invención, por lo menos una porción de la estructura de tubería necesita ser eléctricamente conductora, en donde esta porción eléctricamente conductora puede ser la totalidad de la estructura de tubería (como por ejemplo, tuberías de acero o tuberías de cobre) o una porción eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente y que se combina con una porción no conductora que se extiende longitudinalmente. En otras palabras, una estructura de tubería eléctricamente conductora es aquella estructura que proporciona una vía de conducción eléctrica desde un lugar en donde se conecta eléctricamente una fuente de energía con otro lugar en donde se conecta eléctricamente un dispositivo y/o un retorno eléctrico. La estructura de tubería será normalmente una tubería metálica redonda convencional, aunque la geometría en sección transversal de la estructura de tubería, o de cualquier porción de la misma, puede variar en cuanto a la forma (como por ejemplo, redonda, rectangular, cuadrada u ovalada) y en cuanto al tamaño (como por ejemplo, longitud, diámetro o grosor de pared) a lo largo de cualquier porción de la estructura de tubería. Una "válvula" es cualquier dispositivo que funciona para regular el flujo de un fluido. Los ejemplos de válvulas incluyen, pero sin limitarse, las válvulas de extracción artificial por gas del tipo de fuelle y las válvulas controlables de extracción artificial por gas, en donde cada una puede ser utilizada para regular el flujo del gas de extracción artificial dentro de una sarta de tubería de un pozo. Las operaciones internas de las válvulas pueden variar en gran medida, y en la presente solicitud, no se pretende limitar las válvulas descritas a cualquier configuración particular, siempre y cuando la válvula funcione para regular el flujo. Algunos de los diversos tipos de mecanismos reguladores de flujo incluyen, pero sin limitarse, las configuraciones de válvula de bola, las configuraciones de válvula de aguja, las configuraciones de válvula de compuerta y las configuraciones de válvula de cámara. Los métodos para la instalación de las válvulas discutidas en la presente solicitud pueden variar en gran medida. Las válvulas pueden ser montadas en el fondo de pozo en un pozo, en varias formas diferentes, algunas de las cuales incluyen las configuraciones de montaje transportado de tubería, las configuraciones de mandril de bolsa lateral, o las configuraciones de montaje permanente tal como el montaje de la válvula en una cápsula aumentada de tubería. El término "módem" se utiliza de manera genérica en la presente invención y se refiere a cualquier dispositivo de comunicaciones para transmitir y/o recibir señales eléctricas de comunicación a través de un conductor eléctrico (como por ejemplo, un metal) . Por lo tanto, el término no se limita al acrónimo para un modulador (dispositivo que convierte una señal de voz o de datos en una forma que puede ser transmitida) o un desmodulador (un dispositivo que recupera una señal original después de haber modulado un portador de alta frecuencia) . Además, el término "módem", tal como se utiliza en la presente invención, no se limita a los módems convencionales para computadora que convierten las señales digitales en señales análogas y viceversa (como por ejemplo, para enviar las señales de datos digitales sobre una Red Telefónica de Conexión Pública) . Por ejemplo, si un sensor emite mediciones en un formato analógico, estas mediciones sólo tendrán que ser moduladas (como por ejemplo, una modulación de amplio espectro) y transmitidas, por lo que no se necesitará una conversión de formato analógico a digital. Como otro ejemplo, un módem o dispositivo de comunicación de relé/captura sólo necesitará identificar, filtrar, amplificar y/o retransmitir una señal recibida. El término "sensor" como se utiliza en la presente solicitud se refiere a cualquier dispositivo que detecta, determina, supervisa, registra o detecta de otro modo el valor absoluto o cambio de una cantidad física. Los sensores de acuerdo con lo descrito en la presente solicitud, pueden ser utilizados para medir la temperatura, presión (tanto absoluta como diferencial) , velocidad de flujo, datos sísmicos, datos acústicos, nivel de pH, niveles de salinidad, posiciones de la válvula o casi todos los demás datos físicos. Como se utiliza en la presente solicitud, "inalámbrico" se refiere a la ausencia de un conductor alámbrico convencional aislado que se extiende por ejemplo desde un dispositivo en el fondo de pozo hasta la superficie. El uso de la tubería y/o tubería de revestimiento como un conductor, se considera que es "inalámbrico" . El término "módulo electrónico" en la presente solicitud se refiere a un dispositivo de control. Los módulos electrónicos pueden existir en varias configuraciones y pueden montarse en el fondo de pozo en varias formas diferentes. En una configuración de montaje, el módulo electrónico se encuentra situado realmente dentro de una válvula y proporciona el control para la operación de un motor dentro de la válvula. Los módulos electrónicos pueden ser montados asimismo de manera externa en relación con cualquier válvula particular. Algunos módulos electrónicos estarán montados dentro de mandriles de bolsa lateral o bolsas aumentadas de tubería, mientras que otros módulos pueden estar unidos de manera permanente con la sarta de tubería. Los módulos electrónicos se conectan con frecuencia eléctricamente con sensores y ayudan en la retransmisión de la información de los sensores hacia la superficie del pozo. Es concebible que los sensores asociados con un módulo electrónico particular puedan estar incorporados incluso dentro del módulo electrónico. Finalmente, el módulo electrónico con frecuencia se relaciona estrechamente con un módem y realmente puede contener el mismo para recibir, enviar y retransmitir comunicaciones desde y hacia la superficie del pozo. Las señales que son recibidas desde la superficie por el módulo electrónico se utilizan frecuentemente para realizar cambios dentro de los dispositivos controlables para el fondo de pozo tales como válvulas. Las señales enviadas o retransmitidas hacia la superficie por el módulo electrónico contienen generalmente la información sobre las condiciones físicas para el fondo de pozo, que es suministrada por los sensores . De acuerdo con la terminología convencional de la práctica de un campo petrolero, las descripciones "superior", "inferior", "superficie de pozo" y "para el fondo de pozo" como se utilizan en la presente invención son descripciones relativas y se refieren a la distancia a lo largo de la profundidad de la perforación desde la superficie, en donde esta distancia en los pozos desviados u horizontales puede o no coincidir con la elevación vertical medida en relación con un plano de referencia planimétrica.

Con referencia a la FIG. 1 de los dibujos, se observa un pozo petrolero 10 que tiene una pluralidad de puntos de arranque de energía 12. El pozo petrolero 10 incluye una perforación de pozo 1 que se extiende desde una superficie 16 hacia dentro de una zona de producción 18 que se encuentra ubicada en el fondo de pozo. Una tubería de revestimiento, o primer estructura de tubería 24, se encuentra colocada en la perforación de pozo 14 y es del tipo que se utiliza de manera convencional en la industria de petróleo y gas. La tubería de revestimiento 24 se encuentra instalada comúnmente en secciones y se asegura dentro de la perforación de pozo 14 durante la terminación del pozo con cemento 20. Una sarta de tubería, o segunda estructura de tubería 26, o tubería de producción, comprende de manera generalmente convencional una pluralidad de secciones tubulares alargadas de tubería unidas por medio de conexiones roscadas en cada extremo de las secciones de tubería. La sarta de tubería 26 se suspende dentro de la perforación de pozo 14 por medio de un suspensor de tubería 28 de tal manera que la sarta de tubería 26 queda ubicada de forma concéntrica dentro de la tubería de revestimiento 24. Se forma un espacio anular 30 entre la sarta de tubería 26 y la tubería de revestimiento 24. El petróleo o gas producido por el pozo petrolero 10 es suministrado normalmente hacia la superficie 16 por medio de la sarta de tubería 26. La sarta de tubería 26 soporta a varios dispositivos para el fondo de pozo 40, en donde algunos de los mismos pueden incluir dispositivos de comunicaciones inalámbricas tales como módems o transceptores de amplio espectro, sensores que miden las condiciones del fondo de pozo tales como la presión o temperatura, y/o dispositivos de control tales como válvulas motorizadas. Los dispositivos para el fondo de pozo 40 pueden tener varias funciones y usos diferentes, en donde algunas de estas funciones y usos se describen en las solicitudes incorporadas en la presente invención a modo de referencia. El objetivo general de los dispositivos para el fondo de pozo 40 es el de ayudar a aumentar y mantener la producción eficiente del pozo. Esta función se realiza con el uso de sensores que pueden supervisar las condiciones físicas para el fondo de pozo y comunicar el estado de estas condiciones hacia la superficie del pozo. Las válvulas controlables ubicadas en el fondo de pozo se utilizan para realizar cambios en la producción del pozo. Al supervisar las condiciones físicas en el fondo de pozo y comparar los datos con modelos de pozos obtenidos de manera teórica y empírica, una computadora en la superficie 16 del pozo puede cambiar los ajustes de las válvulas controlables, ajustando de esta manera la producción general del pozo. La energía y las señales de comunicación se envían hacia los dispositivos para el fondo de pozo 40 en los puntos de arranque global 12. Cada punto de arranque 12 incluye un dispositivo externo de transferencia de energía 42 que se encuentra ubicado concéntricamente alrededor de una superficie exterior de la tubería de revestimiento 24 y un dispositivo interno de transferencia de energía 44 que se encuentra ubicado concéntricamente alrededor de la sarta de tubería 26. El dispositivo externo de transferencia de energía 42 se instala en el momento en que se ?nstala la tubería de revestimiento 24 en la perforación de pozo 14 y antes de colocar el cemento de acabado 20. Durante la terminación del pozo, el cemento 20 es vertido dentro de un espacio entre el agujero de perforación 14 y la tubería de revestimiento 24, y sirve para asegurar de manera adicional el dispositivo externo de transferencia de energía 42 en relación con la tubería de revestimiento 24. El dispositivo interno de transferencia de energía 44 se coloca alrededor de la sarta de tubería 26 de tal manera que el dispositivo interno de transferencia de energía 44 queda alineado axialmente con el dispositivo externo de transferencia de energía 42. üna fuente de bajo voltaje y alta tensión de corriente alterna 60 se conecta con la tubería de revestimiento 24 del pozo y el suelo de la formación 61. La corriente suministrada por la fuente 60 viaja a través de la tubería de revestimiento y se disipa de manera progresiva a través del cemento 20 en el suelo de la formación 61, puesto que el cemento 20 forma una vía de resistencia de corriente entre la tubería de revestimiento 24 y el suelo de la formación 61, es decir, el cemento limita el flujo de corriente aunque ya que no es un aislante eléctrico ideal. Por lo tanto, la corriente de la tubería de revestimiento en cualquier punto específico en el pozo es la diferencia entre la corriente aplicada por la fuente 60 y la corriente disipada a través del cemento 20 en el suelo de la formación 61 entre la superficie 16 y el punto específico en el pozo.

Con referencia a la FIG. 2 de los dibujos, se ilustra de manera más detallada el dispositivo externo de transferencia de energía 42. Cada dispositivo externo de transferencia de energía 42 comprende una espiral transformadora toroidal 62 enrollada sobre un núcleo de alta permeabilidad magnética, y una espiral transformadora primaria de solenoide 64. El enrollado de la espiral transformadora toroidal 62 se conecta eléctricamente con el enrollado de la espiral transformadora primaria de solenoide 64 de tal manera que la corriente en los enrollados de la espiral transformadora toroidal 62 pasa a través de los enrollados de la espiral transformadora primaria de solenoide 64. Una sección 65 de la tubería de revestimiento 24 que pasa a través del dispositivo externo de transferencia de energía 42, se fabrica con un material no magnético tal como acero inoxidable. Durante la operación, se suministra una corriente superficial principal hacia la tubería de revestimiento 24. Por lo general, la corriente superficial principal será suministrada por la fuente 60, aunque es concebible que una señal de comunicaciones originada en la superficie o uno de los dispositivos para el fondo de pozo 40, sea retransmitida a lo largo de la tubería de revestimiento 24. La corriente superficial principal tiene un campo magnético asociado que induce una primer corriente superficial en los enrollados de la espiral transformadora toroidal 62. La primer corriente superficial inducida en la espiral transformadora toroidal 62 es -conducida luego a través del enrollado de la espiral transformadora primaria de solenoide 64 para crear un campo magnético solenoidal dentro de la tubería de revestimiento 24. Se puede insertar una espiral transformadora secundaria de solenoide 66 dentro de este campo magnético como se ilustra en la Fig. 3. El campo magnético solenoidal dentro de la tubería de revestimiento 24 induce una segunda corriente superficial en los enrollados de la espiral transformadora secundaria de solenoide 66 (FIG. 3) . Esta segunda corriente superficial inducida puede utilizarse para suministrar energía y comunicación a los dispositivos para el fondo de pozo dentro "de la perforación del pozo (como por ejemplo sensores, válvulas y módulos electrónicos) . Con referencia a la FIG. 3 de los dibujos, se ilustra de manera más detallada el dispositivo interno de transferencia de energía 44 y el dispositivo externo de transferencia de energía 42. El dispositivo interno de transferencia de energía 44 comprende la espiral transformadora secundaria de solenoide 66 enrollada sobre un núcleo de alta permeabilidad magnética 68. El dispositivo interno de transferencia de energía 44 se coloca de tal manera que la espiral transformadora secundaria de solenoide 66 queda sumergida en el campo magnético solenoidal generado por la espiral transformadora primaria de solenoide 64 alrededor de la tubería de revestimiento 24. El conjunto total que comprende la espiral transformadora toroidal 62, la espiral transformadora primaria de solenoide 64 y la espiral transformadora secundaria de solenoide 66 forma un medio de transferencia de la energía que fluye sobre la tubería de revestimiento 24 hacia un punto de uso dentro de la tubería de revestimiento 24. Resulta notable que esta transferencia de energía es insensible a la presencia de los fluidos conductores tales como salmuera dentro del espacio anular 30 entre la tubería de revestimiento 24 y la sarta de tubería '26. La energía y las señales de comunicaciones que se suministran en el punto de arranque de energía 12 son enviadas hacia uno o más de los dispositivos para el fondo de pozo 40. En la FIG. 3, la energía es enviada hacia un módulo electrónico 70 que se conecta eléctricamente con una pluralidad de sensores 72 y una válvula controlable 74. El módulo electrónico 70 distribuye la energía y las señales de comunicación hacia los sensores 72 y la válvula controlable 74 en la medida en que se necesita para obtener la información de los sensores y, para controlar y suministrar energía a la válvula.

Se entenderá con claridad que aunque la descripción de la presente invención utilizó la transmisión de energía desde la tubería de revestimiento hasta el módulo interno como su enfoque principal, el sistema completo es reversible de tal manera que es posible transferir asimismo la energía y las señales de comunicaciones desde el dispositivo interno de transferencia de energía hasta la tubería de revestimiento. En este tipo de sistema, una señal de comunicaciones tal como una información de un sensor es enviada desde el módulo electrónico 70 hasta la espiral transformadora secundaria de solenoide 66. La señal es enviada hacia la espiral transformadora 66 como una primer corriente para el fondo de pozo. La primer corriente para el fondo de pozo posee un campo magnético solenoidal asociado, que induce una segunda corriente para el fondo de pozo en los arrollamientos de la espiral transformadora solenoidal primaria 64. La segunda corriente para el fondo de pozo pasa en los enrollamientos de la espiral transformadora toroidal 62 que induce una corriente principal para el fondo de pozo en la tubería de revestimiento 24. La corriente principal para el fondo de pozo comunica luego la señal original desde el módulo electrónico 70 hacia otros dispositivos para el fondo de pozo 40 o hacia los equipos en la superficie 16 del pozo. Existen varias formas de implementación posible en donde, por ejemplo, el módulo electrónico 70 puede incluir un dispositivo de almacenamiento de energía tal como una batería o un capacitor. La batería o capacitor se carga durante la operación normal. Cuando se desea una comunicación desde el módulo 70, la batería o capacitor suministra la energía. Debe hacerse notar que el uso de los términos "primario" y "secundario" en relación con las espirales transformadoras de solenoide 64 y 66, se refieren solamente a formalismos y no deben interpretarse como limitaciones para la dirección de la transferencia de energía entre las espirales transformadoras de solenoide 64 y 66. Es necesario tener en mente varias consideraciones prácticas en relación con el diseño de la espiral transformadora toroidal 62 y la espiral transformadora primaría de solenoide 64. A fin de protegerlas contra daños mecánicos durante la instalación y contra la corrosión durante el servicio, las espirales se encuentran encapsuladas dentro de una lámina de epóxido reforzada con fibra de vidrio o un material no conductor equivalente, y los enrollamientos de las espirales se rellenan con epóxido o un material similar para eliminar fugas dentro del montaje de enrollamiento. Para permitir la compatibilidad con la perforación de pozo existente y las combinaciones de diámetros de la tubería de revestimiento, el diámetro externo del montaje completo de la espiral (es decir, el dispositivo externo de transferencia de energía 42) no debe ser mayor que el diámetro de los collares de la tubería de revestimiento. Para facilitar la fabricación, o para reducir los costos, podría ser deseable componer la espiral transformadora toroidal 62 con una serie de componentes toroidales que se insertan en la tubería de revestimiento y cuyas salidas se conectan para agregar una mayor transferencia de energía. De manera normal, la longitud agregada del conjunto de collarines estará en el orden de dos metros, que es una longitud relativamente grande en comparación con la práctica de fabricación convencional para los transformadores toroidales, y por esta razón y quizás por otras razones resulta deseable la capacidad para dividir el conjunto total en sub-unidades . Los análisis " de diseño para la espiral transformadora toroidal 62 y la espiral transformadora primaria de solenoide 64 se derivan de la práctica convencional para el diseño de transformadores tomando en cuenta las geometrías novedosas de la presente invención. La tubería de revestimiento es tratada como un circuito primario transportador de corriente de una sola vuelta para los análisis de diseño del transformador toroidal. En el Apéndice A se presenta el tratamiento matemático de este análisis de diseño. La FIG. 4 ilustra los resultados de este análisis de diseño, en donde en este caso se ilustra que el número óptimo de vueltas en la espiral transformadora toroidal 62 depende de la frecuencia de la energía de corriente alterna que se suministra en la tubería de revestimiento 24. La FIG. 5 muestra los resultados de un análisis que ilustra la forma en que la permeabilidad relativa del material de núcleo toroidal afecta la corriente disponible en una carga de 10 ohmios, para tres frecuencias representativas de energía de 50 Hz, 60 Hz y 400 Hz . Estos resultados muestran el beneficio de la selección de materiales de alta permeabilidad para el núcleo transformador toroidal. Los materiales Permalloy, Supermalloy y Supermalloy-14 son ejemplos específicos de los materiales elegibles, aunque de manera general se requiere un material que exhiba un bajo nivel de excitación de Oersted y un campo magnético de alta saturación. Los resultados muestran también el beneficio obtenido por la selección de la frecuencia y el número de vueltas del enrollamiento de collarín para alcanzar la impedancia de carga. El análisis de diseño para la conducción eléctrica a lo largo de la tubería de revestimiento requiere el conocimiento de la velocidad con la que se pierde la energía desde la tubería de revestimiento hacia dentro de la formación. Se puede diseñar un modelo semi-analítico para pronosticar la propagación de la corriente eléctrica a lo largo de este pozo con tubería de revestimiento. La solución puede expresarse como un número entero, que se ha evaluado numéricamente. Los resultados generados por el modelo fueron comparados con los datos publicados y exhiben una excelente concordancia. El problema sometido a consideración comprende un pozo rodeado por una roca homogénea con cemento colocado entre ellos. Se aplica un voltaje constante a la pared externa de la tubería de revestimiento. En relación con la presente invención, se asume que el pozo tiene una longitud infinita, aunque se puede proyectar asimismo una solución de un pozo con una longitud finita. Los resultados obtenidos analizando ambos modelos, demuestran que los efectos finales son insignificantes par los casos considerados. Los objetivos principales de los análisis para la conducción eléctrica a lo largo de la tubería de revestimiento son los siguientes: - calcular la corriente transmitida a lo largo del pozo; determinar la profundidad máxima en donde se podría observar una corriente significativa; estudiar la influencia de los parámetros de control, especialmente, la conductividad de la roca y la frecuencia.

A fin de simplificar el problema, se asume que el grosor de la tubería de revestimiento es mayor que su profundidad superficial, lo cual es válido para todos los casos considerados. En consecuencia, el pozo puede ser modelado como una barra sólida. Cada material (tubo, cemento y roca) se caracteriza por un conjunto de constantes electromagnéticas: conductividad s, permeabilidad magnética µ y "constante dieléctrica e. Las propiedades metálicas son muy conocidas. Sin embargo, las propiedades de la roca al igual que las del cemento varían de manera significativa y dependen de la sequedad, la saturación de agua y la saturación de petróleo. Por lo tanto se consideraron varios casos diferentes. El parámetro principal que controla la propagación de la corriente a lo largo de la tubería de revestimiento del pozo, es la conductividad de la roca. Por lo general, esta conductividad de la roca varía desde 0.001 mho/m hasta 0.1 mho/m. En este estudio se consideraron tres casos: sro a = 0.01, 0.05 y 0.1 mho/m. A fin de estudiar la influencia de la conductividad del cemento en relación con la conductividad de la roca, se analizaron dos casos: scemento = Croca- y sCemento = sr?ca/16 (cemento resistente) . Además, se asumió que la tubería estaba hecha ya sea de acero al carbono con una resistencia de aproximadamente 18 x 10~8 ohmios-m y una permeabilidad magnética relativa que variaba desde 100 a 200, o acero inoxidable con una resistencia de aproximadamente 99 x 10-8 ohmios-m y una permeabilidad magnética relativa de 1. Una serie de gráficas que muestran la energia disponible como una función de frecuencia y de profundidad (o longitud) en un pozo de petróleo bajo diferentes condiciones para la conductividad de roca y de cemento se ilustra en el Apéndice B. Los resultados de los modelos pueden resumirse de la siguiente manera: - Se demostró que se podría observar una corriente significativa (valor mínimo de ÍA correspondiente a 100V aplicados) a profundidades de hasta 3000 m. Si la roca no es muy conductora (sroca = 0.01 o un valor menor) , sería posible utilizar un intervalo amplio de frecuencias (hasta 60 Hz o incluso frecuencias mayores) .

Esto podría ser el "caso de un yacimiento que contiene petróleo. Para una roca con menor conductividad, las frecuencias podrían ser menores de aproximadamente 12 Hz. - En general, se prefiere el acero inoxidable para la tubería de revestimiento. El acero al carbono sólo posee ventajas para frecuencias muy bajas (menores de 8 Hz) . La presencia del cemento resistente entre la tubería de revestimiento y la roca es de ayuda en aquellas situaciones en que la conductividad de la roca es elevada. Aunque muchos de los ejemplos descritos en la presente invención son aplicaciones de la presente invención en pozos petroleros, la presente invención puede aplicarse asimismo en otros tipos de pozos que incluyen, pero sin limitaciones, los pozos de agua y los pozos de gas natural.

Los expertos en la técnica observarán que la presente invención puede aplicarse en muchas áreas en donde existe la necesidad de proveer un sistema de comunicación o de suministrar energía dentro de una perforación de pozo, un pozo, o cualquier otra área de difícil acceso. Además, los expertos en la técnica reconocerán que la presente invención puede ser aplicada en muchas áreas en donde ya existe una estructura de tubería conductora y la necesidad de enviar energía y señales de comunicaciones hacia un lugar sobre la estructura de tubería. Un sistema o una red de rociadores de agua en un edificio para la extinción de incendios es un ejemplo de una estructura de tubería que ya podría existir y que podría tener una vía idéntica o similar a la vía deseada para enviar energía y señales de comunicaciones. En este caso, es posible utilizar otra estructura de tubería u otra porción de la misma estructura de tubería para utilizarla como retorno eléctrico. La estructura de acero de un edificio puede utilizarse asimismo como una estructura de tubería y/o como retorno eléctrico para transmitir energía y señales de comunicaciones de acuerdo con la presente invención. La barra de refuerzo de acero en una represa de concreto o en una calle puede utilizarse como una estructura de tubería y/o como un retorno eléctrico para la transmisión de energía y señales de comunicaciones de acuerdo con la presente invención. Las líneas de transmisión y la red de tuberías entre los pozos o a través de grandes extensiones de tierra pueden ser utilizadas como una estructura de tubería y/o como un retorno eléctrico para la transmisión de energía y señales de comunicaciones de acuerdo con la presente invención. Las redes de tuberías de producción de refinería en la superficie pueden ser utilizadas como una estructura de tubería y/o como un retorno eléctrico para la transmisión de energía y señales de comunicaciones de acuerdo con la presente invención. Por lo tanto, existen numerosas aplicaciones de la presente invención en muchas áreas o campos diferentes para su uso. Con la descripción anterior quedará evidente que se ha presentado una invención que posee ventajas significativas. Aunque la invención se ilustra sólo en algunas de sus formas, estas formas no constituyen limitaciones sino que la invención es susceptible a varios cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu de la invención.

APÉNDICE A Diseño de transformador de solenoide El modelo desarrollado en la siguiente descripción calculará el voltaje y la corriente de entrada para una carga y voltaje de salida requeridos, o calculará el voltaje de salida y corriente de entrada para una carga y voltaje de entrada fijos. Estos cálculos se basan en los siguientes parámetros de entrada: Dimensiones: Longitud del núcleo interno, /?pcr, diámetro mínimo de núcleo interno, Dm?nr ±nt r diámetro máximo del núcleo interno, Dmax,?nc?, amplitud de abertura entre los núcleos interno y externo, Wabertu a diámetro máximo del núcleo externo, DmaXf ext no r longitud de las espirales, /espiral diámetro máximo de la espiral externa, DmaX/ esp?ra? - número de vueltas primarias, Npr?mr y número de vueltas secundarias, Nsec.

Constantes de Material El factor de relleno de los alambres de cobre, Ku, resistencia específica de cobre de alambre magnético, Pcur la permeabilidad relativa de los núcleos interno y externo, Ur-mcr y Ux-extemor pérdida de núcleo específica en términos ae Cespec -núcleo ~ 31 ti Condiciones de operación Temperatura, T, frecuencia, F, resistencia de carga, Rcarga y el voltaj e de entrada o salida requerido, Ventradar o v salida - La reluctancia (resistencia magnética) de un núcleo es dada por: núcleo m,núcleo C A núcleo en donde Inúcieo es la longitud y Anúcieo es el área en sección transversal. Para la espiral primaria, la reluctancia magnética es la suma de la reluctancia del núcleo externo y la reluctancia combinada de la vía de fuga y la vía a través de la abertura y el núcleo interno. La reluctancia total del núcleo primario (o externo) es por lo tanto, dada por: D _ D \ » núcleo int emo + 2R m,espac?o , ,pr?m m ,n?cleoextemo + -m uga ?n,fuga + R m*n?cleo t erno 2R„ en donde Rm, abertura es duplicada debido a que la abertura es dos veces cruzada. De manera similar, la reluctancia de la segunda espiral es dada por: R m.fuga I \R m.núcleoexlemo 4- 2 ^?m,espac?o ) ) R -W.S---C = R mjtúcleomt emo + R m ga 4- R m,nucleo?exlemo 4- 9 R m.espacio El área en sección transversal del núcleo externo es dada por: i exte o - D m2ax.espiral - y la longitud del núcleo externo es j _ j max,ext msx,esp?ral ma-yncr abertura max,esp?ral ext ~ l espiral ~ ' "Z El área en sección transversal del núcleo interno es dada por : A mar ~ = - ? D m2m,?ncr y la longitud del núcleo interno es / =/ +n , mm',pcr espiral mzx.incr El área en sección transversal de la abertura es dada por: -^ Aabertura = "w-( K^T abertura ?- W abertura \ A(l' incr - l espiral J a "" El área en sección transversal para el cálculo de reluctancia de fuga es dada por: y la longitud de la abertura de fuga es T _ mcr espiral fugo ~ davg-pn y davg,Sec son desarrolladas por : j n maxfixtemo + n max ¿ncr + 2 _W_ abertura avg,pr?m --, max,?ncr mmjncr avg,sec La inductancia de las dos espirales está dividida en los componentes de fuga y principal (m) .

L=Lm + Lfuga El componente principal se denota por la m subíndice. Los componentes, por lo tanto, son derivados por: R* ,/uga pnm,m ^ pnm R m. uga + R m. ,núcteo + 2i? m„ .abeiiura R m.núcleoml 4- 9 R m,fuga r -lpnm,f ga = / prtm R m,fi?ga + /? m,n?cleo + 2R m,abertura R m uga sec.m sec D , D 4- 9 ? m,fuga ?m,n?clesext ?m,abertura R m,n?cleoextemo 4- R m,espac?o sec.fuga sec D ,f ?u.g-.a? " _1r" í m-, ,núcleoextemo 4- 9 /? m^?ertura La inductancia mutua de las dos espirales es dada por: y el coeficiente de conexión es definido por la relación: y puede escribirse como La pérdida de resistencia de núcleo de esta configuración es muy pequeña comparado con la perdida del núcleo inductivo, y por lo tanto no se tomará en consideración . Las pérdidas de núcleo son dadas por: -^núcleo ~ espec - incr * O lncy despee - externo V O externo ff Donde las pérdidas de núcleo específicas son derivadas por: <x t¡ß P Pec = "faB Puesto que Permalloy se utiliza en este modelo para ambos núcleos, la ecuación anterior funciona para ambos núcleos . Para Permalloy, las constantes de material son: a = 2.4 a = 1.79 ß = 2.01 µr = 35.000 B es dada por : V.. B = - 1 ' 8 secAnn?ú.cleo Las pérdidas de núcleo en las partes de los núcleos, donde los núcleos interno y externo están cerca, son difíciles de calcular, ya que ninguna densidad de flujo uniforme existe en estas partes. Para estimar estas perdidas, se asume una densidad de flujo idéntica como en las partes medias de los centros. El volumen efectivo de estas partes donde las pérdidas de núcleo ocurren, es por tanto determinado por la condición que el flujo total a través de estas partes sea idéntico al flujo total a través de las partes medias. Los volúmenes efectivos totales de los dos centros para el cálculo de la pérdida de núcleo, están dados por: VOT rncr - --- — Q D t2nax,?ncr D m ,mcr # p VOL externo = -A"-exte no i espiral ( VD max, incr + 2W aberturas JD max,esp?ral Los valores para la resistencia del núcleo disipan cantidades aproximadamente iguales de energía, así que los valores son dados por: n 2V externo -^nucleo.scc p núcleo O 2V e2xterno N P2">" núcleo, pnm # P n .cel ,o N J ' s2ec El transformador puede describirse como una función de transferencia y puede darse en una representación de la matriz: donde Combinando los resultados para los transformadores toroidal y solenoidal, la función de transferencia de todo el sistema es : donde las matrices S y T siguen las definiciones dadas anteriormente.

K) t o f,Hz FIG. t o f.Hz FIG.2 cp o f.Hz Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para ia manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.

Claims (34)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un aparato de suministro de energía, caracterizado porque comprende: un dispositivo externo de transferencia de energía que está configurado para ser colocado alrededor de una primer estructura de tubería, en donde el dispositivo externo de transferencia de energía está configurado para recibir una primer corriente alterna desde la primer estructura de tubería; un dispositivo interno de transferencia de energía que está configurado para ser colocado dentro de la primer estructura de tubería" cerca del dispositivo externo de transferencia de energía, en donde el dispositivo interno de transferencia de energía puede operarse para producir una segunda corriente inducida cuando se suministra la primer corriente alterna hacia el dispositivo externo de transferencia de energía. 2. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primer corriente recibida por el dispositivo externo de transferencia de energía es inducida por una corriente principal que fluye dentro de la primer estructura de tubería.
3. 3. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato- incluye una segunda estructura de tubería configurada para ser colocada dentro de la primer estructura de tubería y para llevar el dispositivo interno de transferencia de energía de tal manera que el dispositivo interno de transferencia de energía queda alineado axialmente con el dispositivo externo de transferencia de energía.
4. 4. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una sección de la primer estructura de tubería cerca del dispositivo externo de transferencia de energía está hecha con un material no magnético.
5. 5. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoidé.
6. 6. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoide; y la primer corriente es inducida en la espiral transformadora toroidal por una señal principal de corriente alterna aplicada a la primer estructura de tubería.
7. 7. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo interno de transferencia de energía incluye una espiral transformadora secundaria de solenoide.
8. 8. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoide; el dispositivo interno de transferencia de energía incluye una espiral transformadora secundaria de solenoide; la primer señal de corriente alterna es inducida en la espiral transformadora toroidal por una señal principal de corriente alterna que fluye en la primer estructura de tubería; y la segunda señal de corriente alterna es inducida en la espiral transformadora secundaria de solenoide por la primer señal de corriente alterna que fluye a través de la espiral transformadora primaria de solenoide.
9. 9. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primer estructura de tubería es una tubería de revestimiento colocada dentro de una perforación de pozo, de un pozo petrolero.
10. 10. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la segunda estructura de tubería es una sarta de tubería colocada dentro de una perforación de pozo, de un pozo petrolero.
11. 11. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: la primer estructura de tubería es una tubería de revestimiento colocada dentro de una perforación de pozo, de un pozo petrolero; el dispositivo interno de transferencia de energía se conecta a una sarta de tubería colocada dentro de la tubería de revestimiento; y la segunda señal de corriente alterna inducida en el dispositivo interno de transferencia de energía se utiliza para suministrar energía a un dispositivo para el fondo de pozo.
12. 12. El aparato de suministro de energía de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo para el fondo de pozo es un sensor para determinar una característica física.
13. 13. Un pozo petrolero que tiene una perforación de pozo, caracterizado porque comprende: una tubería de revestimiento que se encuentra colocada y se extiende longitudinalmente dentro de la perforación de pozo; una sarta de tubería que se encuentra colocada y se extiende longitudinalmente dentro de la tubería de revestimiento; un dispositivo externo de transferencia de energía colocado alrededor de la tubería de revestimiento; y un dispositivo interno de transferencia de energía que se encuentra colocado alrededor de la sarta de tubería y que se puede colocar cerca y alineada axialmente con el dispositivo externo de transferencia de energía de tal modo que el dispositivo interno de transferencia de energía queda conectado magnéticamente con el dispositivo externo de transferencia de energía con una corriente alterna aplicada al dispositivo externo de transferencia de energía.
14. 14. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque una primer señal de corriente alterna que fluye dentro del dispositivo externo de transferencia de energía induce una segunda señal de corriente alterna dentro del dispositivo interno de transferencia de energía.
15. 15. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque una primer corriente para el fondo de pozo que fluye dentro del dispositivo interno de transferencia de energía, induce una segunda corriente para el fondo de pozo dentro del dispositivo externo de transferencia de energía.
16. 16. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado por-que el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoide.
17. 17. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo interno de transferencia de energía incluye una espiral transformadora secundaria de solenoide.
18. 18. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoide; el dispositivo interno de transferencia de energía incluye una espiral transformadora secundaria de solenoide; una señal principal de corriente alterna que fluye dentro de la tubería de revestimiento, induce una primer señal de corriente alterna en la espiral transformadora toroidal, en donde la primer serial de corriente alterna fluye desde la espiral transformadora toroidal hasta la espiral transformadora primaria de solenoide; y la primer señal de corriente alterna que fluye dentro de la primer espiral transformadora primaria de solenoide, induce una segunda señal de corriente alterna dentro de la espiral transformadora secundaria de solenoide.
19. 19. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la señal principal de corriente alterna es suministrada a la tubería de revestimiento desde un equipo situado en una superficie del pozo .
20. 20. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la señal principal de corriente alterna es una señal de comunicaciones suministrada a la tubería de revestimiento desde un dispositivo para el fondo de pozo.
21. 21. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la segunda señal de corriente alterna, suministra la energía y señales de comunicaciones hacia un dispositivo para el fondo de pozo.
22. 22. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: el dispositivo externo de transferencia de energía incluye una espiral transformadora toroidal que se conecta eléctricamente a una espiral transformadora primaria de solenoide; - el dispositivo interno de transferencia de energía incluye una espiral transformadora secundaria de solenoide; una primer corriente para el fondo de pozo que fluye dentro de la espiral transformadora secundaria de solenoide induce una segunda corriente para el fondo de pozo en la espiral transformadora primaria de solenoide; y la segunda corriente para el fondo de pozo que fluye dentro de la espiral transformadora toroidal induce una corriente principal para el fondo de pozo dentro de la tubería de revestimiento.
23. 23. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la primer corriente para el fondo de pozo es suministrada hacia la espiral transformadora secundaria de solenoide desde un dispositivo para el fondo de pozo.
24. 24. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la corriente principal para el fondo de pozo es una señal de comunicaciones para proveer la comunicación entre un dispositivo para el fondo de pozo y un equipo en una superficie del pozo petrolero.
25. 25. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la corriente principal para el fondo de pozo es una señal de comunicaciones para proveer la comunicación entre un primer dispositivo para el fondo de pozo y un segundo dispositivo para el fondo de pozo.
26. 26. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque una sección de la tubería de revestimiento debajo del dispositivo externo de transferencia de energía está elaborada de un material no magnético.
27. 27. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque una sección de la tubería de revestimiento debajo del dispositivo externo de transferencia de energía está elaborada de acero inoxidable.
28. 28. Un método para producir una señal remota de corriente alterna dentro de una primer estructura de tubería, caracterizado porque comprende: proporcionar un dispositivo externo de transferencia de energía que está configurado para ser colocado alrededor de la primer estructura de tubería; proporcionar un dispositivo interno de transferencia de energía que está configurado para ser colocado dentro de la primer estructura de tubería; conectar una señal principal de corriente alterna con la primer estructura de tubería; inducir una primer señal de corriente alterna dentro del dispositivo externo de transferencia de energía utilizando una conexión inductiva entre la primer estructura de tubería y el dispositivo externo de transferencia de energía; e inducir una señal remota de corriente alterna dentro del dispositivo interno de transferencia de energía utilizando una conexión inductiva entre el dispositivo externo de transferencia de energía y el dispositivo interno de transferencia de energía.
29. 29. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la etapa de proporcionar un dispositivo externo de transferencia de energía comprende adicionalmente las etapas de: colocar una "espiral transformadora toroidal alrededor de la primer estructura de tubería; colocar una espiral transformadora primaria de solenoide alrededor de la primer estructura de tubería; y conectar eléctricamente la espiral transformadora toroidal con la espiral transformadora primaria de solenoide.
30. 30. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la etapa de proporcionar un dispositivo interno de transferencia de energía comprende adicionalmente la etapa de colocar una espiral transformadora secundaria de solenoide alrededor de una segunda estructura de tubería colocada dentro de la primer estructura de tubería, en donde la espiral transformadora secundaria de solenoide queda alineada axialmente con el dispositivo externo de transferencia de energía.
31. 31. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque las etapas de proporcionar los dispositivos interno y externo de transferencia de energía comprenden adicionalmente las etapas de: colocar una espiral transformadora toroidal alrededor de la primer estructura de tubería; colocar una espiral transformadora primaria de solenoide alrededor de la primer estructura de tubería; conectar eléctricamente la espiral transformadora toroidal a la espiral transformadora primaria de solenoide; y colocar una espiral transformadora secundaria de solenoide alrededor de una segunda estructura de tubería colocada dentro de la primer estructura de tubería de tal manera que la espiral transformadora secundaria de solenoide queda alineada axialmente con la espiral transformadora primaria de solenoide.
32. 32. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las etapas de inducir una primer señal de corriente alterna y una señal remota de corriente alterna, comprenden adicionalmente las etapas de: inducir la primer señal de corriente alterna dentro de la espiral transformadora toroidal utilizando la señal principal de corriente alterna que fluye dentro de la primer estructura de tubería; pasar la primer señal de corriente alterna desde la espiral transformadora toroidal hacia la espiral transformadora primaria de solenoide; e inducir la señal remota de corriente alterna dentro de la espiral transformadora secundaria de solenoide utilizando la primer señal de corriente alterna que fluye dentro de la espiral transformadora primaria de solenoide.
33. 33. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque la primer estructura de tubería es una tubería de revestimiento colocada dentro de una perforación de pozo, de un pozo petrolero y la segunda estructura de tubería es una sarta de tubería colocada dentro de la tubería de revestimiento.
34. 34. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque incluye proporcionar la energía y señales de comunicaciones para suministrar energía a un dispositivo para el fondo de pozo utilizando la señal remota de corriente alterna.