BRPI0718338A2 - DRILLING DRILL SET - Google Patents
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Description
CONJUNTO DE BROCA DE PERFURAÇÃODRILLING DRILL SET
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a brocas de perfuração, especificamente conjuntos de brocas de perfuração 5- para o uso em perfuração de óleo, gás, geotérmica e horizontal. A capacidade de ajustar com exatidão a direção de perfuração em aplicações de perfuração furo-abaixo é desejável dirigir o furo do poço para alvos específicos. Uma série de sistemas de direcionamento foi planejada para esta finalidade.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to drill bits, specifically drill bit assemblies 5- for use in oil, gas, geothermal and horizontal drilling. The ability to accurately adjust the drilling direction in downhole drilling applications is desirable to direct the wellbore to specific targets. A number of steering systems have been designed for this purpose.
Tal sistema é apresentado na patente norte- americana n° . 5.803.185, a qual é aqui incorporada a título de referência por tudo o que contém. Ela apresenta um sistema de perfurando rotativo direcionável com um conjunto inferior 15 de furos que inclui, além da broca de perfuração, uma unidade de impulsão modulada e a uma unidade de controle, em que a unidade de impulsão compreende uma série de acionadores hidráulicos em torno da periferia da unidade, cada um dos quais tem um membro impulsor móvel que é hidraulicamente 20 deslocável para fora para ocorrer o acoplamento com a formação do furo do poço que está sendo perfurado. Cada acionador pode ser conectado, através de uma válvula de controle, a uma fonte do fluido de perfuração sob pressão e a operação da válvula é controlada pela unidade de controle de "25 modo a modular a pressão de fluido fornecida aos acionadores enquanto a unidade de impulsão gira. Se a válvula de controle for operada em sincronismo com a rotação da unidade de impulsão, os membros impulsores aplicam uma impulsão lateral à unidade de impulsão, e desse modo à broca de perfuração,Such a system is disclosed in US patent no. No. 5,803,185, which is hereby incorporated by reference herein. It features a steerable rotary drilling system with a lower set of holes 15 which includes, in addition to the drill bit, a modulated drive unit and a control unit, wherein the drive unit comprises a series of hydraulic actuators around it. from the periphery of the unit, each of which has a movable pusher member which is hydraulically displaceable outwardly to engage coupling with the formation of the wellbore being drilled. Each actuator can be connected via a control valve to a source of the drilling pressurized fluid and valve operation is controlled by the "25" control unit to modulate the fluid pressure supplied to the actuators while If the control valve is operated in sync with the rotation of the drive unit, the drive members apply a side push to the drive unit, and thus to the drill bit,
3 0 para controlar a direção de perfuração.3 0 to control the drilling direction.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO Em um aspecto da presente invenção, um conjunto de broca de perfuração tem uma parte de corpo intermediária a uma parte de haste e uma parte de trabalho. A parte de trabalho tem pelo menos um elemento de corte, e pelo menos uma parte de um eixo mecânico é disposta dentro da parte de corpo e se projeta da parte de trabalho. 0 eixo mecânico tem 5- uma extremidade distai isolada rotacionalmente da parte de corpo e fica em comunicação com uma formação subterrânea. Um motor é adaptado para controlar rotacionalmente à extremidade distai.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION In one aspect of the present invention, a drill bit assembly has an intermediate body portion to a shank portion and a working portion. The working part has at least one cutting element, and at least one part of a mechanical shaft is disposed within the body part and protrudes from the working part. The mechanical shaft has 5- a distally rotationally isolated distal end of the body part and is in communication with an underground formation. A motor is adapted to rotationally control the distal end.
0 motor pode ser um motor elétrico, um motor hidráulico, um motor de deslocamento positivo, ou combinações dos mesmos. O motor elétrico é um motor escalonador, um motor de corrente alternada, um motor universal, um motor de indução de corrente alternada corrente alternada bifásico, um motor síncrono de corrente alternada trifásico, um servomotor de corrente alternada bifásico, um motor de indução de corrente alternada unifásico, um motor síncrono de corrente alternada unifásico, um motor de torque, um motor de ímã permanente ímã, um motor de corrente contínua, um motor de corrente contínua sem escovas, um motor de corrente contínua sem núcleo, um motor linear, um motor de alimentação dupla ou simples, ou combinações dos mesmos. O motor pode alimentado por uma turbina, uma bateria, ou por um sistema de transmissão de energia da superfície ou furo-abaixo.The motor may be an electric motor, a hydraulic motor, a positive displacement motor, or combinations thereof. The electric motor is a stepper motor, an alternating current motor, a universal motor, a two-phase alternating current induction motor, a three-phase alternating current motor, a two-phase alternating current servomotor, a current induction motor single phase AC motor, single phase AC motor, torque motor, permanent magnet motor, direct current motor, brushless direct current motor, coreless direct current motor, linear motor, double or single feed motor, or combinations thereof. The engine can be powered by a turbine, a battery, or a surface or down-hole power transmission system.
0 motor pode estar em comunicação com um gerador *25 furo-abaixo. 0 gerador pode ter ímãs feitos de cobalto e samário.The motor may be in communication with a 25-hole downstream generator. The generator may have magnets made of cobalt and samarium.
Um conjunto de engrenagens pode ficar intermediário e em comunicação com o eixo mecânico e o motor. O eixo mecânico pode ficar em comunicação com o motor através de umA set of gears can be intermediate and in communication with the mechanical shaft and the motor. The mechanical shaft can be in communication with the motor through a
3 0 segundo conjunto de engrenagens. O segundo conjunto de engrenagens pode ser um sistema de engrenagens planetárias. O segundo conjunto de engrenagens pode ter uma relação de engrenagens de pelo menos 2:1. O eixo mecânico pode se projetar da parte de trabalho de 6 a 20 polegadas. Um sensor disposto dentro do conjunto de broca de perfuração pode medir a orientação do eixo com respeito ao conjunto de broca de perfuração. A 5- extremidade distai pode ser assimétrica.30 The second set of gears. The second gear assembly may be a planetary gear system. The second gear assembly may have a gear ratio of at least 2: 1. The mechanical shaft can project from 6 to 20 inch working part. A sensor disposed within the drill bit assembly can measure shaft orientation with respect to the drill bit assembly. The distal 5-end may be asymmetric.
Um sensor fixado ao conjunto de broca de perfuração pode medir e manter a orientação do conjunto de broca de perfuração com respeito a uma formação subterrânea. O sensor pode ser um giroscópio, um inclinômetro, um magnetômetro, ou 10 combinações dos mesmos. O conjunto de broca de perfuração pode estar em comunicação com um sistema de telemetria furo- abaixo .A sensor attached to the drill bit assembly can measure and maintain the orientation of the drill bit assembly with respect to an underground formation. The sensor can be a gyroscope, an inclinometer, a magnetometer, or 10 combinations of them. The drill bit assembly may be in communication with a hole-down telemetry system.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A Figura 1 é um diagrama em seção transversal de uma realização de uma coluna de perfuração suspensa em um furo do furo.Figure 1 is a cross-sectional diagram of an embodiment of a drill string suspended in a bore hole.
A Figura 2 é um diagrama em seção transversal de uma realização de um conjunto de broca de perfuração.Figure 2 is a cross-sectional diagram of one embodiment of a drill bit assembly.
A Figura 3 é um diagrama em seção transversal deFigure 3 is a cross-sectional diagram of
2 0 uma outra realização de um conjunto de broca de perfuração.20 is another embodiment of a drill bit assembly.
A Figura 4 é um diagrama em seção transversal de uma realização de uma parte de uma coluna de ferramenta.Figure 4 is a cross-sectional diagram of an embodiment of a part of a tool column.
Figura 5 é um diagrama secional de uma realização de um conjunto de engrenagens em um componente da coluna de *25 ferramenta furo-abaixo.Figure 5 is a sectional diagram of an embodiment of a gear assembly in a component of the hole-down tool column.
A Figura 6 é um diagrama esquemático de uma realização de um gerador em comunicação com uma carga.Figure 6 is a schematic diagram of an embodiment of a generator communicating with a load.
A Figura 7 é um diagrama esquemático de uma outra realização de um gerador em comunicação com uma carga.Figure 7 is a schematic diagram of another embodiment of a generator in communication with a load.
3 0 A Figura 8 é um diagrama em seção transversal de3 0 Figure 8 is a cross-sectional diagram of
uma outra realização de uma parte de um conjunto de broca de perfuração.another embodiment of a part of a drill bit assembly.
A Figura 9 é um diagrama secional de uma outra realização de um conjunto de engrenagens em um conjunto de broca de perfuração.Figure 9 is a sectional diagram of another embodiment of a gear assembly in a drill bit assembly.
A Figura 10 é um diagrama em seção transversal de uma outra realização de uma coluna de perfuração suspensa em 5- um furo do furo.Figure 10 is a cross-sectional diagram of another embodiment of a drill string suspended in a 5-hole bore.
A Figura 11 é um diagrama em perspectiva de várias realizações de um equipamento de perfuração.Figure 11 is a perspective diagram of various embodiments of a drilling rig.
A Figura 12 é um diagrama em perspectiva de uma realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.Figure 12 is a perspective diagram of an embodiment of a distal end of a mechanical shaft.
A Figura 13 é um diagrama em perspectiva de umaFigure 13 is a perspective diagram of a
outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.another embodiment of a distal end of a mechanical shaft.
A Figura 14 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixoFigure 14 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of an axis.
mecânico.mechanical.
A Figura 15 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.Figure 15 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of a mechanical axis.
A Figura 16 é um diagrama em perspectiva de umaFigure 16 is a perspective diagram of a
2 0 outra realização de uma extremidade distai de um eixo20 another embodiment of a distal end of an axis
mecânico.mechanical.
A Figura 17 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.Figure 17 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of a mechanical axis.
'25 A Figura 18 é um diagrama em perspectiva de uma'25 Figure 18 is a perspective diagram of a
outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.another embodiment of a distal end of a mechanical shaft.
A Figura 19 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixoFigure 19 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of an axis.
3 0 mecânico.3 0 mechanical.
A Figura 2 0 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico. A Figura 21 é um diagrama em perspectiva de uma outra realização de uma extremidade distai de um eixo mecânico.Figure 20 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of a mechanical axis. Figure 21 is a perspective diagram of another embodiment of a distal end of a mechanical axis.
vv
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO E DA REALIZAÇÃO PREFERIDA 5- A Figura 1 é uma realização de uma coluna deDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND PREFERRED EMBODIMENT 5- Figure 1 is an embodiment of a column of
perfuração 100 suspensa por um guindaste 101. Um conjunto de furos inferior 102 e/ou conjunto de broca de perfuração 102 fica localizado no fundo de um furo de perfuração 103 e compreende uma broca de perfuração 104 . À medida que a broca de perfuração 104 gira furo-abaixo, a coluna de perfuração 100 avança ainda mais para a terra. A coluna de perfuração pode penetrar em formações subterrâneas moles ou duras 105. 0 conjunto de broca de perfuração pode compreender dispositivos de aquisição de dados que podem recolher dados. Os dados podem ser enviados à superfície através de um sistema de transmissão a um suporte de dados 106. O suporte de dados 106 pode enviar os dados ao equipamento de superfície. Além disso, o equipamento de superfície pode enviar dados e/ou acionar as ferramentas furo-abaixo e/ou o conjunto de broca de perfuração 102.drilling 100 suspended by a crane 101. A lower hole set 102 and / or drill bit assembly 102 is located at the bottom of a drilling hole 103 and comprises a drill bit 104. As drill bit 104 rotates downward, drill string 100 advances further to ground. The drill string may penetrate into soft or hard underground formations 105. The drill bit assembly may comprise data acquisition devices that may collect data. The data may be sent to the surface via a transmission system to a data carrier 106. The data carrier 106 may send the data to the surface equipment. In addition, surface equipment may send data and / or drive down-hole tools and / or drill bit assembly 102.
A Figura 2 apresenta um diagrama em seção transversal do conjunto de broca de perfuração 102. 0 conjunto de broca de perfuração pode compreender uma turbina de lama 201, uma bateria 201 ou um sistema de transmissão de '25 energia da superfície ou furo-abaixo utilizado para alimentar dispositivos de instrumentação eletrônica e ferramentas dispostos no conjunto de broca de perfuração 102. A turbina 201 pode ficar em comunicação com os geradores de energiaFigure 2 shows a cross-sectional diagram of the drill bit assembly 102. The drill bit assembly may comprise a mud turbine 201, a battery 201 or a surface or below-hole power transmission system used herein. for powering electronic instrumentation devices and tools disposed in drill bit assembly 102. Turbine 201 may be in communication with power generators
2 03, criando uma fonte de alimentação para o conjunto de broca de perfuração 102 e a coluna de perfuração 100. 0 conjunto de broca de perfuração 102 também pode compreender conversores de energia 2 04 para adaptar a saída elétrica da fonte de alimentação 201 a uma fonte de alimentação de corrente alternada.203, creating a power supply for the drill bit assembly 102 and the drill string 100. The drill bit assembly 102 may also comprise power converters 204 for adapting the electrical output of the power supply 201 to a ac power supply.
0 conjunto de broca de perfuração 102 também pode compreender um motor direcionador 2 05 adaptado para controlar rotacionalmente um eixo mecânico 2 02 disposto dentro de uma S parte de corpo 2 09 da broca de perfuração 104 e se projeta de uma parte de trabalho 210 da broca de perfuração 104. 0 eixo mecânico 202 pode se projetar da parte de trabalho 210 de 6 a 20 polegadas. O eixo mecânico 202 pode compreender uma extremidade distai 211 isolada rotacionalmente da parte de 10 corpo 209 e em comunicação com a formação subterrânea 105. O mecânico eixo mecânico 202 e a sua extremidade distai 211 podem ser utilizados para direcionar o conjunto de broca de perfuração 102 e a coluna de perfuração 100 através da formação 105.The drill bit assembly 102 may also comprise a drive motor 205 adapted to rotationally control a mechanical shaft 202 disposed within a body part 209 of the drill bit 104 and protrudes from a working part 210 of the drill bit. 104. The mechanical spindle 202 can protrude from working part 210 from 6 to 20 inches. The mechanical shaft 202 may comprise a distal end 211 rotationally isolated from the body portion 209 and in communication with the underground formation 105. The mechanical mechanical shaft 202 and its distal end 211 may be used to direct the drill bit assembly 102 and the drill string 100 through formation 105.
O motor 205 pode ser um motor elétrico, um motorThe 205 motor can be an electric motor, a motor
hidráulico, um motor de deslocamento positivo, ou combinações dos mesmos. O motor elétrico pode ser um motor escalonador, um motor de corrente alternada, um motor universal, um motor de indução de corrente alternada trifásico, um motor síncrono 20 de corrente alternada trifásico, um servomotor de corrente alternada bifásico, um motor de indução de corrente alternada unifásico, um motor síncrono de corrente alternada unifásico, um motor de torque, um motor de ímã permanente, um motor de corrente contínua, um motor de corrente contínua sem escovas, '25 um motor de corrente contínua sem núcleo, um motor linear, um motor de alimentação dupla ou simples, ou combinações dos mesmos. 0 conjunto de broca de perfuração 102 pode compreender um controle 204 do motor direcionador adaptado para prover o controle do motor 205. Um sensor pode sera positive displacement motor, or combinations thereof. The electric motor may be a stepper motor, an alternating current motor, a universal motor, a three phase alternating current induction motor, a three phase alternating current synchronous motor, a two phase alternating current servomotor, an induction current motor. single-phase AC motor, single-phase AC motor, torque motor, permanent magnet motor, direct current motor, brushless direct current motor, '25 non-core direct current motor, linear motor, a dual or single feed motor, or combinations thereof. Drill bit assembly 102 may comprise a drive motor control 204 adapted to provide motor control 205. A sensor may be
3 0 disposto dentro do conjunto de broca de perfuração 102 para medir a orientação do eixo mecânico 202 com respeito ao conjunto de broca de perfuração 102.30 disposed within the drill bit assembly 102 to measure the orientation of the mechanical shaft 202 with respect to the drill bit assembly 102.
O conjunto de broca de perfuração também pode compreender um conjunto de engrenagens 2 06 para controlar as rpm do eixo mecânico 202. Os sensores de inclinação e de direção 207 também podem ser dispostos dentro do conjunto de broca de perfuração para detectar e medir a localização do 5· conjunto de broca de perfuração 102 furo-abaixo. Os sensores de direção 207 também podem manter a orientação do conjunto de broca de perfuração com respeito a uma formação subterrânea 105. Os sensores 207 podem ser giroscópios, inclinômotros, magnetômetros, ou combinações dos mesmos. Uma 10 ligação de rede de telemetria 208 também pode ser disposta dentro do conjunto de broca de perfuração 102.The drill bit assembly may also comprise a gear assembly 202 to control the rpm of the mechanical shaft 202. Tilt and direction sensors 207 may also be disposed within the drill bit assembly to detect and measure the location of the drill bit. 5 · 102 hole-below drill bit assembly. Steering sensors 207 may also maintain the orientation of the drill bit assembly with respect to an underground formation 105. Sensors 207 may be gyros, inclinometers, magnetometers, or combinations thereof. A telemetry network connection 208 may also be disposed within the drill bit assembly 102.
As Figuras 3 e 4 apresentam uma realização alternativa da presente invenção. 0 conjunto de broca de perfuração 102 pode compreender um primeiro rotor 300 disposto dentro de um furo 3 01 do conjunto de broca de perfuração 102 adjacente à broca de perfuração 104, que fica em comunicação com o eixo mecânico 202. O primeiro rotor 300 pode fazer parte da turbina 201, embora o primeiro rotor 3 00 também possa fazer parte de um motor. A turbina 201 compreende preferivelmente três a cinco impulsores 304 fixados no primeiro rotor. Uma pluralidade de aletas de estator 305 adjacentes a cada um dos impulsores 304 pode ser fixada rotacionalmente com respeito ao furo do conjunto 102. Um segundo conjunto de engrenagens 210 conecta o segundo '25 rotor 307 ao primeiro rotor 300. 0 segundo conjunto de engrenagens pode compreender uma relação de engrenagem de pelo menos 2:1. 0 segundo conjunto de engrenagens 210 pode ser adaptado para girar mais rapidamente o segundo rotor 3 07 do que o primeiro rotor 300. Quando o fluido de perfuração passa através da turbina 201 rumo ao furo 301, os impulsoresFigures 3 and 4 show an alternative embodiment of the present invention. The drill bit assembly 102 may comprise a first rotor 300 disposed within a hole 311 of the drill bit assembly 102 adjacent the drill bit 104 which communicates with the mechanical shaft 202. The first rotor 300 may make part of turbine 201, although the first rotor 300 may also be part of an engine. The turbine 201 preferably comprises three to five impellers 304 attached to the first rotor. A plurality of stator vanes 305 adjacent each of the impellers 304 may be rotationally secured with respect to the bore of the assembly 102. A second gear assembly 210 connects the second rotor 307 to the first rotor 300. The second gear assembly may comprise a gear ratio of at least 2: 1. The second gear assembly 210 may be adapted to rotate the second rotor 307 faster than the first rotor 300. As the drilling fluid passes through the turbine 201 toward bore 301, the impellers
3 04 giram, girando o segundo conjunto de engrenagens 210 e o primeiro e o segundo rotores. Preferivelmente, o primeiro e o segundo rotores irão girar em velocidades diferentes, e preferivelmente o segundo rotor 307 irá girar de 1,5 a 8 vezes mais rapidamente. As aletas de estator 3 05 na turbina 201 podem ajudar a aumentar a eficiência da turbina 201 ao redirecionar o fluxo do fluido de perfuração ao impedir que o 5· fluido flua em uma trajetória circular abaixo do furo 3 01 da coluna de perfuração 100.304 rotate by rotating the second gear assembly 210 and the first and second rotors. Preferably, the first and second rotors will rotate at different speeds, and preferably the second rotor 307 will rotate 1.5 to 8 times faster. Stator vanes 305 in turbine 201 may help increase the efficiency of turbine 201 by redirecting the flow of drilling fluid by preventing fluid from flowing in a circular path below hole 3.01 of drilling column 100.
O segundo rotor 3 07 pode fazer parte de um gerador elétrico 308. O gerador elétrico 308 também compreende um estator que circunda o segundo rotor 307. 0 estator pode 10 compreender uma bobina eletricamente condutora com 1 a 50 enrolamentos. Tal gerador 308 que pode ser utilizado é o Astro 4 0 de AstroFlight, Inc. O gerador 3 08 pode compreender tiras magnéticas separadas dispostas ao longo da parte externa do rotor 3 07 que interagem magneticamente com a 15 bobina enquanto gira, produzindo uma corrente na bobina eletricamente condutora. As tiras magnéticas são feitas preferivelmente de cobalto - samário devido às suas elevadas temperaturas de Curie e alta resistência à desmagnetização.The second rotor 307 may be part of an electric generator 308. The electric generator 308 also comprises a stator surrounding the second rotor 307. The stator may comprise an electrically conductive coil with 1 to 50 windings. Such generator 308 which may be used is Astro 40 of AstroFlight, Inc. Generator 30 may comprise separate magnetic strips disposed along the outside of rotor 307 which interact magnetically with the coil while rotating, producing a current in the electrically conductive coil. Magnetic strips are preferably made of cobalt samarium due to their high Curie temperatures and high demagnetization resistance.
A bobina fica em comunicação com uma carga. Quando a carga é aplicada, energia é extraída do gerador 308, fazendo com que o segundo rotor 307 desacelere a sua rotação, o que desacelera desse modo a rotação da turbina 2 01 e do primeiro rotor 300. Desse modo, a carga pode ser aplicada para controlar a rotação da turbina 2 01 furo-abaixo. Uma vez '25 que o segundo rotor 3 07 gira mais rapidamente do que o primeiro rotor 3 00, ele produz menos torque, por meio de que uma corrente menos elétrica da carga é requerida para desacelerar a sua rotação. Desse modo, o segundo conjunto de engrenagens 210 propicia a vantagem de reduzir os requisitos de potência elétrica para controlar a rotação da turbina 201. Isto é muito benéfico, uma vez que a potência furo-abaixo é um desafio para geração e armazenamento furo-abaixo.The coil is in communication with a load. When the load is applied, energy is extracted from generator 308, causing second rotor 307 to slow down, thereby slowing the rotation of turbine 211 and first rotor 300. Thus, load can be applied to control turbine rotation 2 01 down-hole. Since the second rotor 307 rotates faster than the first rotor 300, it produces less torque whereby a less electric current of the load is required to slow down its rotation. Thus, the second gear assembly 210 provides the advantage of reducing electrical power requirements to control turbine rotation 201. This is very beneficial since downhole power is a challenge for downhole generation and storage. .
Também pode haver um segundo gerador 4 09 conectado ao primeiro gerador 308 a fim de criar mais corrente ou de auxiliar na rotação do primeiro gerador 308. A carga pode ser um resistor, fios de níquel-cromo, fios enrolados, componentes eletrônicos, ou combinações dos mesmos. A carga 5 pode ser aplicada e desconectada a uma taxa pelo menos tão rápida quanto a velocidade de rotação do segundo rotor 307.There may also be a second generator 409 connected to the first generator 308 to create more current or to assist in the rotation of the first generator 308. The load may be a resistor, nickel chrome wires, coiled wires, electronics, or combinations. of the same. Load 5 may be applied and disconnected at a rate at least as fast as the rotational speed of second rotor 307.
Os geradores elétricos 308, 409 podem ficar em comunicação com a carga como parte dos circuitos elétricos 401. Os circuitos elétricos 401 podem ser dispostos dentro da 10 parede 402 do furo do conjunto de broca de perfuração 102. 0 gerador 308 pode ser conectado aos circuitos elétricos 401 através de um cabo coaxial 403. Os circuitos 401 podem fazer parte de um sistema de circuito fechado. Os circuitos elétricos 4 01 também podem compreender sensores para 15 monitorar vários aspectos da perfuração, tais como a velocidade de rotação ou a orientação do conjunto de broca de perfuração 102 com respeito à formação 105. Os sensores também podem medir a orientação do gerador 3 08 com respeito ao conjunto de broca de perfuração 102.Electrical generators 308, 409 may be in communication with the load as part of electrical circuits 401. Electrical circuits 401 may be disposed within hole wall 402 of the drill bit assembly 102. Generator 308 may be connected to circuits 401 via a 403 coaxial cable. Circuits 401 may be part of a closed loop system. Electrical circuits 401 may also comprise sensors for monitoring various aspects of drilling, such as rotational speed or orientation of drill bit assembly 102 with respect to formation 105. Sensors may also measure generator orientation 308 with respect to drill bit assembly 102.
Os dados coletados destes sensores podem serThe data collected from these sensors can be
utilizados para ajustar a velocidade de rotação da turbina 201 a fim de controlar o eixo mecânico 202 e a sua extremidade distai 211. A extremidade distai 211 pode compreender uma ponta assimétrica que pode ser utilizada para ’ 25 direcionar a broca de perfuração 104 e, portanto, a coluna de perfuração 101. 0 controle da turbina 201 controla a velocidade e a orientação da extremidade distai 211 e, portanto, a trajetória de perfuração. O eixo mecânico 202 pode ser conectado ao primeiro rotor 300 através do conjunto 30 de engrenagens 206, que pode girar o eixo mecânico 202 na direção oposta enquanto a turbina 2 01 estiver girando. Desse modo, com a ajuda do controle da velocidade de rotação da turbina 201, o eixo mecânico 202 pode ser levado a girar com respeito à coluna de perfuração 100 enquanto fica substancialmente estacionário com respeito à formação 105 que é perfurada e permite que a extremidade distai 211 direcione a coluna de perfuração 100.used to adjust the rotational speed of turbine 201 to control the mechanical shaft 202 and its distal end 211. Distal end 211 may comprise an asymmetrical tip that may be used to direct the drill bit 104 and thus , the drill string 101. Turbine control 201 controls the speed and orientation of the distal end 211 and thus the drilling path. The mechanical shaft 202 may be connected to the first rotor 300 through gear assembly 30 which may rotate the mechanical shaft 202 in the opposite direction while the turbine 200 is rotating. Thus, with the help of rotational speed control of turbine 201, the mechanical shaft 202 can be rotated with respect to the drill string 100 while being substantially stationary with respect to the formation 105 which is drilled and allows the distal end 211 direct drill string 100.
· A carga pode ficar em comunicação com um sistema de· The load may be in communication with a system of
telemetria 404 furo-abaixo. Tal sistema é o sistema IntelliServ apresentado na patente norte-americana n° . 6.670.880, a qual é aqui incorporada a título de referência por tudo o que apresenta. Os dados coletados dos sensores ou 10 de outros componentes elétricos furo-abaixo podem ser enviados à superfície através do sistema de telemetria 404. Os dados podem ser analisados na superfície a fim de monitorar as condições furo-abaixo. Os operadores na superfície podem utilizar os dados para alterar a velocidade 15 de perfuração se o conjunto de broca de perfuração 102 encontrar formações 105 de dureza variável. Outros tipos dos sistemas de telemetria 404 podem incluir sistemas de pulsos de lama, sistemas de ondas eletromagnéticas, sistemas indutivos, sistemas de fibras ópticas, sistemas de conexão404 hole-down telemetry. Such a system is the IntelliServ system disclosed in US patent no. 6,670,880, which is hereby incorporated by reference herein. Data collected from sensors or 10 other downhole electrical components can be sent to the surface through the 404 telemetry system. Data can be analyzed on the surface to monitor downhole conditions. Surface operators can use the data to change drilling speed 15 if drill bit assembly 102 encounters formations 105 of varying hardness. Other types of 404 telemetry systems may include mud pulse systems, electromagnetic wave systems, inductive systems, fiber optic systems, connection systems.
direta, sistemas de tubulação com cabos, ou quaisquer combinações dos mesmos. Em algumas realizações, os sensores podem fazer parte de um circuito de realimentação que controla a lógica que controla a carga. Em tais realizações, a perfuração pode ser automatizada e o equipamento elétrico 25 pode compreender inteligência suficiente para evitar as formações de perfuração potencialmente inóspitas 105 enquanto mantém coluna de perfuração 100 na trajetória correta. Em algumas realizações, a perfuração pode ser completamente automatizada onde a trajetória e a localização desejadas dacable piping systems, or any combinations thereof. In some embodiments, the sensors may be part of a feedback circuit that controls the logic that controls the load. In such embodiments, drilling may be automated and electrical equipment 25 may comprise sufficient intelligence to avoid potentially inhospitable drilling formations 105 while keeping drill string 100 in the correct path. In some embodiments, drilling can be completely automated where the desired trajectory and location of the
3 0 carga útil são programadas no equipamento elétrico e podem funcionar sem a necessidade de controles manuais.3 The payload is programmed into the electrical equipment and can operate without the need for manual controls.
Os estabilizadores 312 podem ser dispostos em torno do eixo mecânico 202 e dentro do furo 301 da broca de perfuração 104 ou do conjunto de broca de perfuração 102, os quais podem impedir o empenamento ou a descentralização do eixo mecânico 202.The outriggers 312 may be disposed about the mechanical shaft 202 and within the bore 301 of the drill bit 104 or the drill bit assembly 102 which may prevent bending or decentralization of the mechanical shaft 202.
A turbina 2 01, os conjuntos de engrenagens 2 06, 210 5 e/ou os geradores 308, 409 podem ser dispostos dentro de um invólucro protetor 315 dentro do furo 3 01 do conjunto de broca de perfuração 102. O invólucro 315 é fixado à paredeTurbine 211, gear assemblies 202, 2105 and / or generators 308, 409 may be disposed within a protective casing 315 within hole 311 of the drill bit assembly 102. Casing 315 is secured to wall
4 02 do furo de maneira tal que qualquer coisa disposta em seu interior pode ser fixada axialmente com respeito ao centro do furo 301. 0 invólucro 315 pode compreender passagens em locais onde ele é conectado à parede 4 02 do furo de maneira tal que o fluido de perfuração pode atravessar.402 of the hole such that anything disposed therein can be axially fixed with respect to the center of hole 301. The housing 315 may comprise passageways where it is connected to the hole wall 402 such that fluid drilling can go through.
0 segundo conjunto de engrenagens 210 na realização da Figura 5 é um sistema de engrenagens planetárias que pode 15 ser utilizado para conectar o eixo mecânico 202 ao primeiro rotor 300. 0 sistema de engrenagens planetárias compreende uma engrenagem central 500 que é girada pelo primeiro rotor 300 conectado à turbina 201. Quando a engrenagem central 500 gira, uma pluralidade de engrenagens periféricas 501 queThe second gear assembly 210 in the embodiment of Figure 5 is a planetary gear system that can be used to connect the mechanical shaft 202 to the first rotor 300. The planetary gear system comprises a central gear 500 which is rotated by the first rotor 300. connected to turbine 201. When center gear 500 rotates, a plurality of peripheral gears 501 which
2 0 circundam e bloqueiam a engrenagem central 5 00 gira, o que20 surround and lock the center gear 5 00 rotates, which
por sua vez faz com que um anel exterior 502 da engrenagem gire. A relação da velocidade de rotação entre a engrenagem central 500 e o anel exterior 502 da engrenagem depende dos tamanhos da engrenagem central 500 e da pluralidade de '25 engrenagens periféricas 501. O segundo conjunto de engrenagens 210 também compreende um membro de suporte 5 03 para a finalidade de manter as engrenagens periféricas 501 axialmente estacionárias.in turn causes an outer gear ring 502 to rotate. The ratio of rotational speed between the center gear 500 and the outer gear ring 502 depends on the sizes of the center gear 500 and the plurality of '25 peripheral gears 501. The second gear assembly 210 also comprises a support member 503 for the purpose of keeping the peripheral gears 501 axially stationary.
O sistema de engrenagens planetárias é dispostoPlanetary gear system is arranged
3 0 dentro do invólucro 315 de maneira tal que há uma abertura30 within housing 315 such that there is an opening
504 entre o anel exterior 502 da engrenagem e o invólucro 315 de modo que o anel 502 da engrenagem possa girar. O invólucro 315 também pode compreender uma superfície de rolamento interna 505 de maneira tal que o segundo conjunto de engrenagens 210 e o invólucro 315 possam ficar nivelados com o anel de engrenagem 5 02 e ainda possam girar. O invólucro 315 também pode compreender uma pluralidade de passagens 506 5- em que o fluido de perfuração pode passar através do furo 301 do conjunto de broca de perfuração 102.504 between gear outer ring 502 and housing 315 so that gear ring 502 can rotate. The housing 315 may also comprise an inner bearing surface 505 such that the second gear assembly 210 and the housing 315 may be flush with the gear ring 502 and may still rotate. The housing 315 may also comprise a plurality of passages 506 5- in which drilling fluid may pass through hole 301 of the drill bit assembly 102.
Com referência agora à Figura 6, a carga 600 é um resistor em um circuito elétrico 401 que é conectado eletricamente ao gerador 308. A rotação do gerador 308 produz 10 uma voltagem de corrente alternada através dos dois terminais 601, 602 do gerador. 0 circuito compreende um retificador de ponte 603, o qual converte a voltagem de corrente alternada em uma voltagem de corrente contínua. O circuito também compreende um interruptor de corrente contínua 604, tais como 15 um transistor de efeito de campo (FET) , o qual é acionado pelas instruções lógicas 605 que ligam e desligam o mesmo. Quando o interruptor de corrente contínua 6 04 está ligado, o circuito é completado, fazendo com que a voltagem de corrente contínua caia através da carga 600 e extraia energia doReferring now to Figure 6, load 600 is a resistor in an electrical circuit 401 that is electrically connected to generator 308. Rotation of generator 308 produces an alternating current voltage across the two terminals 601, 602 of the generator. The circuit comprises a bridge rectifier 603 which converts the alternating current voltage into a direct current voltage. The circuit also comprises a direct current switch 604, such as a field effect transistor (FET), which is driven by the logic instructions 605 which switch it on and off. When the DC switch 6 04 is on, the circuit is completed, causing the DC voltage to drop through charge 600 and draw power from the
gerador 308, fazendo desse modo com que a velocidade de rotação do gerador 3 08 seja desacelerada. Quando o interruptor de corrente contínua 604 está desligado, no entanto, o circuito é um circuito aberto e nenhuma energia é extraída do gerador 3 08. Um interruptor de FET pode ser uma 25 opção de baixo custo para completar o circuito, embora requeira correntes de corrente contínua para operar.generator 308, thereby causing the rotation speed of generator 308 to be decelerated. When the DC switch 604 is off, however, the circuit is an open circuit and no power is drawn from the 3 08 generator. A FET switch may be a low-cost option to complete the circuit, although it does require AC currents. direct current to operate.
A Figura 7 mostra uma outra realização de um circuito que compreende um interruptor de corrente alternada 700. O interruptor de corrente alternada 700 pode ser um 30 triodo para corrente alternada (TRIAC), o qual permite que a carga seja ligada ou desligada com a corrente de corrente alternada. 0 TRIAC pode comutar sempre que a voltagem de corrente alternada cruzar o zero, o que pode acontecer a meios ciclos da saída do gerador 308, dependendo das instruções lógicas 6 05 que acionam o interruptor. Uma alternativa do interruptor de corrente alternada 7 00 para o TRIAC é um transistor bipolar de porta isolada (IGBT) . Uma 5 vantagem da utilização de um IGBT é que o IGBT pode ligar e desligar a uma taxa independente do período do ciclo ou cruzamento de zero da voltagem de corrente alternada do gerador 3 08, embora o IGBT seja mais caro e complexo do que o TRIAC.Figure 7 shows another embodiment of a circuit comprising an alternating current switch 700. The alternating current switch 700 may be an alternating current triode (TRIAC) which allows the load to be switched on or off with the current of alternating current. The TRIAC can switch whenever the AC voltage crosses zero, which can happen half cycles of generator output 308, depending on the logic instructions 605 that trigger the switch. An alternative of the AC switch 700 to the TRIAC is an isolated gate bipolar transistor (IGBT). An advantage of using an IGBT is that the IGBT can be switched on and off at a rate independent of the cycle time or zero crossing of the generator AC voltage 08, although IGBT is more expensive and complex than TRIAC. .
Com referência à Figura 8, a extremidade distai 211Referring to Figure 8, the distal end 211
é adaptada de maneira tal que pode ser utilizada como um sistema de direcionamento para a coluna de perfuração 100. A extremidade distai 211 pode compreender uma ponta assimétrica de maneira tal que um lado 801 tenha mais área de superfície 15 exposta à formação 105. O conjunto de engrenagens 206 é adaptado de maneira tal que a velocidade de rotação da turbina 201 é 10 a 25 vezes mais rápida do que a velocidade de rotação da extremidade distai 211. Quando a coluna de perfuração gira, a turbina 201 pode girar de maneira tal que 20 a extremidade distai 211 permanece rotacionalmente estacionária com respeito à formação 105 . Quando a extremidade distai 211 é acoplada de encontro à formação 105 e é rotacionalmente estacionária com respeito à formação 105, acredita-se que a assimetria da extremidade distai 211 irá '25 desviar a direção da coluna de perfuração 100. A orientação da extremidade distai 211 pode ser ajustada pela lógica que fica em comunicação com a carga. Os sensores podem indicar a posição da extremidade distai 211 e através de um circuito de realimentação a lógica pode ajustar a carga para reorientar a 30 extremidade distai 211. Com tal método, trajetórias de perfuração complexas são possíveis. Ao fazer com que a extremidade distai 211 do eixo mecânico 202 gire com a broca de perfuração 104, acredita-se que ela faz com que a coluna de perfuração 100 perfure em uma direção geralmente reta.is adapted such that it can be used as a steering system for the drill string 100. The distal end 211 may comprise an asymmetrical tip such that one side 801 has more surface area 15 exposed to the formation 105. The assembly 206 is adapted such that the rotation speed of turbine 201 is 10 to 25 times faster than the rotation speed of distal end 211. When the drill string rotates, turbine 201 may rotate such that 20 distal end 211 remains rotationally stationary with respect to formation 105. When the distal end 211 is coupled against formation 105 and is rotationally stationary with respect to formation 105, it is believed that the asymmetry of the distal end 211 will shift the direction of the drill string 100. The orientation of the distal end 211 can be adjusted by the logic that is in communication with the load. The sensors can indicate the position of the distal end 211 and through a feedback circuit the logic can adjust the load to reorient the distal end 211. With such a method, complex drilling paths are possible. By causing the distal end 211 of the mechanical shaft 202 to rotate with drill bit 104, it is believed that it causes drill string 100 to drill in a generally straight direction.
Com referência à Figura 9, o segundo conjunto de engrenagens 210 pode compreender engrenagens de dentes retos. Uma primeira engrenagem de dentes retos 900 pode ser unida ao 5 primeiro rotor 3 00 e ficar em comunicação com uma segunda engrenagem de dentes retos 901. A segunda engrenagem de dentes retos 901 pode ser unida a um eixo mecânico intermediário 902 suportado pelo invólucro 315. O segundo eixo mecânico 902 também pode compreender uma terceira 10 engrenagem 9 03 que fica em comunicação com uma quarta engrenagem 904 unida ao segundo rotor 3 07. Os tamanhos das engrenagens são adaptados de maneira tal que o segundo rotor 307 gira mais rapidamente do que o primeiro rotor 300. 0 invólucro 315 e/ou o eixo mecânico intermediário 902 podem 15 compreender superfícies de rolamento 905 para reduzir o atrito onde o invólucro 315 suporta o eixo mecânico intermediário 905.Referring to Figure 9, the second gear assembly 210 may comprise spur gears. A first spur gear 900 may be joined to the first rotor 300 and be in communication with a second spur gear 901. The second spur gear 901 may be attached to an intermediate mechanical shaft 902 supported by housing 315. The second mechanical shaft 902 may also comprise a third gear 103 which is in communication with a fourth gear 904 joined to the second rotor 307. The sizes of the gears are adapted such that the second rotor 307 rotates faster than the second one. first rotor 300. Casing 315 and / or intermediate mechanical shaft 902 may comprise bearing surfaces 905 to reduce friction where housing 315 supports intermediate mechanical shaft 905.
Com referência agora à Figura 10, uma coluna de perfuração 100 pode ser suspensa por um guindaste 101. Um 20 conjunto de broca de perfuração 102 é posicionado no fundo de um furo de poço 103 e compreende uma broca de perfuração 104. Quando a broca de perfuração 104 gira furo-abaixo, a coluna de perfuração 100 avança ainda mais para a terra. A coluna de perfuração 100 pode ser direcionada em uma direção preferida.Referring now to Figure 10, a drill string 100 may be suspended by a crane 101. A drill bit assembly 102 is positioned at the bottom of a well bore 103 and comprises a drill bit 104. When the drill bit Drilling 104 pivots down, Drilling Column 100 advances further to ground. The drill string 100 may be directed in a preferred direction.
'25 Em algumas realizações, um sensor 207 pode ser disposto no conjunto de coluna de perfuração 102 e pode ser adaptado para receber os sinais acústicos 1001 produzidos pela broca de perfuração 104. Os sinais acústicos 1001 produzidos pela broca de perfuração 104 podem ser retornados da formação 105. 30 Isto pode ser útil na determinação de características diferentes da formação 105.In some embodiments, a sensor 207 may be disposed in the drill string assembly 102 and may be adapted to receive the acoustic signals 1001 produced by the drill bit 104. The acoustic signals 1001 produced by the drill bit 104 may be returned from the drill bit 104. formation 105. 30 This may be useful in determining different characteristics of formation 105.
A Figura 11 ilustra realizações dos equipamentos de perfuração utilizados em várias aplicações de direcionamento. Em uma realização, um equipamento de perfuração 1100 pode ser posicionado de modo que um furo de poço de relevo direcional 1155 possa ser perfurado para cruzar um outro poço 1150 no caso de uma emergência, tal como uma explosão, a fim de 5 reduzir a pressão subsuperficial de uma maneira controlada. Um equipamento de perfuração 1110 pode ser utilizado em uma aplicação de perfuração em que múltiplos reservatórios 114 0, tais como reservatórios de óleo ou de gás, ficam localizados aproximadamente ao longo de uma trajetória vertical. Em tais 10 circunstâncias, pode ser vantajosa a perfuração em uma trajetória substancialmente reta 1151 adjacente aos reservatórios 1140 e, da trajetória substancialmente reta 1151, a perfuração de múltiplas trajetórias 1152 ramificadas da trajetória principal 1151 rumo aos reservatórios 1140. 15 Além disso, pode ser necessário, durante uma operação de perfuração, que um furo de poço 1115 seja formado em torno de obstáculos 1103 tais como pedregulhos, formações duras, formações de sal, ou regiões de baixa pressão. Múltiplos reservatórios 1160 podem ser alcançados com um equipamento de 20 perfuração 1120 quando é utilizada uma coluna de perfuração direcionável. Um furo de poço 1125 pode ser perfurado na direção de um primeiro reservatório. Se outros furos de poço estiverem localizados perto do primeiro furo de poço, as capacidades de direcionamento da coluna de perfuração podem '25 permitir que cada reservatório seja perfurado sem remover a coluna de perfuração e reposicionar o equipamento de perfuração 112 0 para cada operação de perfuração. Em algumas situações, um reservatório 1170 pode ficar localizado abaixo de uma estrutura 1101 de maneira tal que um equipamento de 30 perfuração 1130 não possa ser posicionado diretamente acima do reservatório e perfurar uma trajetória reta. Desse modo, um furo de poço 1135 pode ter que ser formado adjacente à estrutura 1101 e seguir uma trajetória curva rumo ao reservatório utilizando as capacidades de direcionamento da coluna de perfuração. Tal coluna de ferramenta pode ser equipada para perfurar em aplicações costa afora, bem como em aplicações na costa.Figure 11 illustrates embodiments of drilling rigs used in various targeting applications. In one embodiment, a drilling rig 1100 may be positioned such that a directional relief well bore 1155 may be drilled to cross another well 1150 in the event of an emergency such as an explosion in order to reduce the pressure. subsurface in a controlled manner. A drilling rig 1110 may be used in a drilling application where multiple reservoirs 1140, such as oil or gas reservoirs, are located approximately along a vertical path. In such circumstances, it may be advantageous to drill a substantially straight path 1151 adjacent to the reservoirs 1140 and from substantially straight path 1151 to branch multiple paths 1152 from the main path 1151 towards the reservoirs 1140. It is necessary during a drilling operation that a wellbore 1115 be formed around obstacles 1103 such as boulders, hard formations, salt formations, or low pressure regions. Multiple 1160 reservoirs can be achieved with 1120 drilling rig when a steerable drill string is used. A wellbore 1125 may be drilled towards a first reservoir. If other wellbores are located near the first wellbore, drill string targeting capabilities may allow each well to be drilled without removing the drill string and reposition drilling rig 112 0 for each drilling operation. . In some situations, a reservoir 1170 may be located below a structure 1101 such that a drilling rig 1130 cannot be positioned directly above the reservoir and pierces a straight path. Thus, a wellbore 1135 may have to be formed adjacent to the structure 1101 and follow a curved path towards the reservoir utilizing the drill string steering capabilities. Such a tool column can be equipped for drilling in offshore applications as well as in shore applications.
5- As Figuras 12 a 15 ilustram realizações de várias5- Figures 12 to 15 illustrate embodiments of various
extremidades distais 211. A Figura 12 mostra uma superfície defletora primária 1206 que tem uma geometria ligeiramente convexa 1200. Na realização da Figura 13, a superfície primária 1206 pode compreender uma geometria plana 1300. Na 10 Figura 14, a extremidade distai 211 também pode ter uma geometria ligeiramente convexa 1400, mas pode compreender um raio de curvatura maior do que a realização mostrada na Figura 12. A superfície defletora primária pode compreender um raio de 0,750 a 1,250 polegadas. Acredita-se que uma 15 geometria convexa 1400 irá permitir que a extremidade distai 211 esmague a formação 105 através do carregamento de ponto versus o carregamento de superfície que pode ocorrer nas realizações com a plana. Acredita-se que o ponto carregado seja o preferido para aplicações de direcionamento. A Figura 20 15 mostra uma superfície primária 1206 que tem uma geometria ligeiramente côncava 1500. A extremidade distai 211 pode ter um formato poligonal ao longo do seu comprimento.distal ends 211. Figure 12 shows a primary deflecting surface 1206 having a slightly convex geometry 1200. In the embodiment of Figure 13, primary surface 1206 may comprise a flat geometry 1300. In Figure 14, distal end 211 may also have a slightly convex geometry 1400, but may comprise a radius of curvature greater than the embodiment shown in Figure 12. The primary deflecting surface may comprise a radius of 0.750 to 1.250 inches. It is believed that a convex geometry 1400 will allow the distal end 211 to crush formation 105 through dot loading versus surface loading that can occur in plane embodiments. The loaded point is believed to be preferred for targeting applications. Figure 2015 shows a primary surface 1206 having a slightly concave geometry 1500. Distal end 211 may have a polygonal shape along its length.
A Figura 16 mostra uma extremidade distai assimétrica 211 com uma superfície substancialmente plana '25 1600, em que a superfície 1600 cruza um eixo central 1601 do eixo mecânico 202 a um ângulo 1602 entre 1 e 89 graus. Idealmente, o ângulo 1602 fica compreendido dentro de 30 a 60 graus. A Figura 17 mostra uma geometria assimétrica da extremidade distai 211 que compreende um corte 1701. O corte 3 0 1701 pode ser côncavo, convexo ou plano. A Figura 18 mostra uma geometria de uma face plana 1800 com uma saliência deslocada 1801. A realização da Figura 19 mostra uma saliência deslocada 1801 com uma face plana 1900. A geometria assimétrica da Figura 20 é geralmente triangular. Em outras realizações, a geometria assimétrica pode ser geralmente piramidal. A Figura 21 mostra uma geometria assimétrica 2100 de uma extremidade distai 211 geralmente triangular com um lado côncavo 2101.Figure 16 shows an asymmetric distal end 211 with a substantially flat surface '25 1600, wherein the surface 1600 crosses a central axis 1601 of the mechanical axis 202 at an angle 1602 between 1 and 89 degrees. Ideally, angle 1602 is within 30 to 60 degrees. Figure 17 shows an asymmetric geometry of the distal end 211 comprising a section 1701. Section 30 1701 may be concave, convex or flat. Figure 18 shows a geometry of a flat face 1800 with an offset protrusion 1801. The embodiment of Figure 19 shows an offset protrusion 1801 with a flat face 1900. The asymmetric geometry of Figure 20 is generally triangular. In other embodiments, asymmetric geometry may be generally pyramidal. Figure 21 shows an asymmetric geometry 2100 of a generally triangular distal end 211 with a concave side 2101.
Embora a presente invenção tenha sido descrita particularmente em relação aos desenhos em anexo, deve ser compreendido que outras modificações adicionais, além daquelas aqui mostradas ou sugeridas, podem ser feitas dentro do âmbito e caráter da presente invenção.While the present invention has been described particularly with reference to the accompanying drawings, it should be understood that further modifications, other than those shown or suggested herein, may be made within the scope and character of the present invention.
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| AR034780A1 (en) * | 2001-07-16 | 2004-03-17 | Shell Int Research | MOUNTING OF ROTATING DRILL AND METHOD FOR DIRECTIONAL DRILLING |
| US6729420B2 (en) * | 2002-03-25 | 2004-05-04 | Smith International, Inc. | Multi profile performance enhancing centric bit and method of bit design |
| US20050133268A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-23 | Moriarty Keith A. | Method and apparatus for casing and directional drilling using bi-centered bit |
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