BRPI0808901A2

BRPI0808901A2 - Elemento de distanciamento para conexão e rotação com uma coluna de perfuração.

Info

Publication number: BRPI0808901A2
Application number: BRPI0808901-9A
Authority: BR
Inventors: Jan-Jette Blange
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2014-08-19
Also published as: US20100084195A1; WO2008113843A1; EP2122107B1; ATE497084T1; CN101641490B; US8479844B2; AU2008228256A1; EP2122107A1; CA2680429A1; AU2008228256B2; DE602008004740D1; CA2680429C; CN101641490A

Description

“ELEMENTO DE DISTANCIAMENTO PARA CONEXÃO E ROTAÇÃO COM UMA COLUNA DE PERFURAÇÃO”

A invenção está relacionada a um elemento de distanciamento para conexão e rotação com uma coluna de perfuração em um dispositivo de perfuração de formação geológica arranjado para prover um jato de fluido abrasivo para o propósito de prover um furo de sondagem removendo material de formação geológica por abrasão, dito elemento de distanciamento incluindo uma câmara que é essencialmente simétrica rotacional e que é para confrontar o material de formação geológica, e um bocal de jato arranjado para descarregar um jato do fluido abrasivo em dita câmara.

Tal elemento de distanciamento é exposto em WO-A2005/040546. Dito elemento de distanciamento de técnica anterior provê um jato de fluido abrasivo que é dirigido para uma fenda na circunferência da câmara. O jato, que é dirigido pela fenda, exerce uma ação abrasiva na formação geológica dentro da câmara, por meio de que um fundo em forma de cone é obtido. Subseqüentemente, a direção de jato é invertida pela parte mais baixa do fundo em uma direção para cima. Os cortes ou partículas desgastadas como também as partículas abrasivas são transportadas à superfície pelo fluido; a alguma altura acima do fundo, as partículas abrasivas são extraídas do fluido e realimentadas no bocal de jato. Por meio do fluido que é lançado pelo bocal, ditas partículas abrasivas entram em um novo ciclo de ação abrasiva, e assim por diante.

Na prática, parece que a parede do furo assim obtido falta uma certa lisura. Uma boa qualidade de furo de sondagem é porém importante para obter dados de formação geológica por meio de sensores. Sensores de avaliação do de furo abaixo do tipo de bloco são aplicados sobre a parede do furo de sondagem, e o contato entre tais sensores e dita parede é prejudicado gravemente por uma qualidade de parede de furo de sondagem menos que lisa. Além disso, perdas de pressão parasitas podem ocorrer, e além disso limpeza de furo de sondagem pelo fluxo fluido pelo anel para a superfície pode ser prejudicada. Também, energia é perdida ao formar sulcos na parede áspera de furo de sondagem.

O objetivo da invenção é portanto prover um elemento de 5 distanciamento do tipo descrito antes que permite a perfuração de um furo de sondagem mais liso. Dito objetivo é alcançado provendo a câmara com um defletor posicionado no trajeto do jato de fluido descarregado do bocal de jato.

O elemento de distanciamento de acordo com a invenção, em 10 primeiro lugar permite ao furo de sondagem assentar ser desgastado pelo jato de fluido que é emitido do bocal de jato. Subseqüentemente, quando dito jato de fluido abrasivo colide com o defletor, a direção do jato é mudada para uma orientação que vem mais perto à direção vertical. O jato assim obtém uma direção orientada quase verticalmente para baixo, que é decisivo para obter 15 uma parede de furo de sondagem lisa em vez de uma sulcada.

O elemento de distanciamento de técnica anterior inclui um bocal de jato que é orientado obliquamente com relação ao eixo de rotação para fazer o jato de fluido abrasivo intersectar o eixo de furo de sondagem. Assim, um fundo de furo de sondagem é formado que tem a forma de cone. 20 De acordo com a invenção, porém, um fundo de furo de sondagem é formado que tem um primeiro cone com um certo ângulo de topo, e debaixo de um segundo cone truncado com um ângulo de topo menor do que o ângulo de topo do primeiro cone. Estes ângulos de topo podem ser influenciados pela orientação do bocal de jato e pela orientação do defletor. Nesta conexão, 25 preferivelmente, o defletor é orientado para defletir o jato de fluido abrasivo em uma direção contendo um ângulo com o eixo de rotação que é menor do que o ângulo contido pelo bocal de jato e dito eixo de rotação.

Mais preferivelmente, o ângulo contido pelo bocal de jato e o eixo de rotação é aproximadamente duas vezes o ângulo contido pelo defletor e o eixo de rotação, quando visto em uma seção de acordo com um plano radial que inclui a linha de centro do bocal de jato.

Depois de desgastar a formação geológica, o jato de fluido abrasivo alcança as partes mais baixas do fundo de furo de sondagem ao pé do 5 cone mais baixo e terá que fluir subseqüentemente de volta em direção para cima pelo anel. Como resultado do jogo limitado entre a superfície externa do elemento de distanciamento e a parede de furo de sondagem, o fluido poderia continuar para cima ao longo do exterior do elemento de distanciamento. Porém, é preferido fazer o fluxo fluido em direção circunferencial, e para este 10 fim o defletor e o plano radial que inclui a linha de centro do bocal de jato podem conter um ângulo que difere de 90 graus.

O componente de fluxo circunferencial pode em particular ser aplicado em uma concretização do elemento de distanciamento em que a extremidade mais externa da câmara inclui uma saia essencialmente cilíndrica 15 que se estende através de pelo menos uma parte da circunferência da câmara, dita saia sendo provida com pelo menos uma fenda, dito defletor juntando dita fenda.

O defletor dirige o fluxo de fluido em direção circunferencial por dita fenda para o exterior do elemento de distanciamento, depois do que o 20 fluxo de fluido será orientado para cima. Nesta conexão, o defletor pode se estender obliquamente entre uma extremidade que junta a saia e uma extremidade que junta a fenda. Dita saia tem uma superfície externa e uma superfície interna; preferivelmente, a distância do defletor, próxima ou na extremidade que junta a saia, ao eixo de rotação é aproximadamente igual ao 25 raio da saia superfície interna. Na extremidade que junta a fenda, a distância do defletor ao eixo de rotação é aproximadamente igual ao raio da superfície externa de saia.

O próprio defletor pode ser executado de vários modos; preferivelmente, dito defletor inclui pelo menos uma placa, por exemplo de carbeto de tungstênio. Porém, o defletor também pode incluir placas montadas.

Bons resultados são obtidos no caso que o tamanho do defletor, quando visto em direção circunferencial, é aproximadamente igual à largura do jato de fluido abrasivo na posição do defletor e emitido pelo bocal de jato. Preferivelmente, o defletor inclui uma superfície de defletor planar voltada para dentro.

Referência é feita ao dispositivo de corte por jato com defletor como exposto em WO-A-02/092956. Dito defletor de técnica anterior não faz parte da câmara incluída em um elemento de distanciamento. Assim, os efeitos obtidos por dito defletor de técnica anterior não são os mesmos e não pode prover a lisura exigida da parede de foro de sondagem.

A invenção será descrita agora ademais com referência a uma concretização do elemento de distanciamento como mostrado nos desenhos.

Figura 1 mostra uma primeira vista em perspectiva do elemento de distanciamento de acordo com a invenção.

Figura 2 mostra uma segunda vista em perspectiva do elemento de distanciamento.

Figura 3 mostra uma seção transversal vertical pelo elemento de distanciamento durante serviço em um furo de sondagem.

Figura 4 mostra uma vista de fondo do elemento de distanciamento.

O elemento de distanciamento 1 como mostrado nos desenhos 1-4 faz parte de um dispositivo de perfuração de formação geológica e está conectado à coluna de perfuração 2 como mostrado na Figura 3. Dita coluna de perfuração 2 contém um canal de alimentação 3, por meio do qual o fluido pressurizado é alimentado ao fundo do foro de sondagem 4 na formação geológica 5. O elemento de distanciamento 1 inclui um bocal de jato 6 que, por outro lado, está conectado ao canal de alimentação 3 na coluna de perfuração 2 e por outro lado à provisão de partículas abrasivas 7. Esta provisão de partículas abrasivas 7 é provida com partículas abrasivas 8 que se originam da superfície coletora 9, sobre a qual ditas partículas abrasivas 8 são atraídas por meio de um ímã (não mostrado) em baixo de dita superfície 9.

5 Como mostrado nas Figuras 1-4, o elemento de distanciamento

1 inclui uma câmara 16, que tem uma parte superior em forma de trompete 15 como também uma saia geralmente cilíndrica 17. O bocal de jato 12 descarrega em um rebaixo 25 provido em dita superfície em forma de trompete 15. Na concretização mostrada, dita saia cilíndrica 17 tem porções 10 concêntricas 18, 19 de diâmetros diferentes; outras concretizações são igualmente possíveis. Como mostrado na Figura 3, a linha de centro do bocal de jato 6 e o eixo de rotação 10 contém um ângulo a. Além disso, o bocal de jato 6 está posicionado de tal modo que o jato de fluido abrasivo intersecte o eixo de rotação 10. Por esse meio, um primeiro cone 11 é formado sob a 15 influência da ação abrasiva das partículas 8.

Depois de formar o primeiro cone 11, o jato de fluido de perfuração colide com o defletor 12, em particular a superfície interna plana 13 dele. Dito defletor 12, ou a superfície interna plana 13 dele, e a vertical contém um ângulo β que é menor do que o ângulo α contido pelo eixo de 20 bocal de jato e o eixo de rotação 10. Em particular, dito ângulo β pode ser metade do ângulo a. Depois de colidir com o defletor 12, o fluido abrasivo continua seu trajeto para baixo no furo de sondagem, mas a um ângulo mais íngreme. Por esse meio, um cone truncado 14 é formado, que tem um ângulo de topo menor que o primeiro cone 11. Este trajeto do jato de fluido abrasivo 25 provê um caráter liso à parede 4 do furo de sondagem.

A saia 17 tem uma fenda 20 por qual o fluido flui fora da câmara 16. Dita fenda é limitada pelo defletor 12. Como mostrado nas figuras, e em particular na Figura 4, ao fim do defletor 12 limitando dita fenda

20, a superfície interna 13 do defletor 12 tem uma certa distância radial Dl ao eixo de rotação 10. Na extremidade oposta do defletor 12, como visto em direção circunferencial, a superfície interna 13 tem uma distância D2 ao eixo de rotação que é menor do que a distância Dl. A distância Dl é quase igual ao diâmetro da superfície externa 22 da saia 17; a distância D2 é quase igual 5 ao diâmetro da superfície interna 23 da saia 17. Assim, a superfície interna 13 do defletor corre obliquamente entre dita superfície interna 22 e dita superfície externa 23 da saia.

Esta orientação do defletor 12 promove o fluxo de fluido como indicado pela seta 21 na Figura 4. Depois de colidir com a superfície de 10 defletor 13, o fluido não só obtém uma direção orientada para baixo mais abruptamente, mas também um componente em direção circunferencial. Quando a superfície de defletor 13 alcança um diâmetro Dl, que é quase igual ao diâmetro da superfície externa 22 da saia 17, o fluido abrasivo é capaz de gerar um furo com um diâmetro suficientemente grande para acomodar o 15 elemento de distanciamento 12.

Depois de dita deflexão do fluido abrasivo em direção circunferencial e para cima, é guiado ademais pela parte se estendendo helicoidalmente 24 da fenda 20.

A superfície de fundo 27 da saia 17 é provida com insertos 26 20 de um material resistente à abrasão assim para promover a perfuração do furo de sondagem ademais e proteger dita superfície de fundo contra desgaste excessivo durante a rotação da elemento de distanciamento 1 junto com a coluna de perfuração 2. Semelhantemente, a superfície externa 22 da saia é provida com depósitos de material resistente à abrasão 28. Exemplos destes 25 materiais incluem carbeto de tungstênio, diamante policristalino (PDC) e diamante policristalino estabilizado termicamente (TSP). Preferivelmente, os depósitos 28 incluem carbeto de tungstênio, e os insertos incluem TSP.

Claims

1. Elemento de distanciamento (1) para conexão e rotação com uma coluna de perfuração (2) em um dispositivo de perfuração de formação geológica arranjado para prover um jato de fluido abrasivo para o propósito de prover um furo de sondagem (4) removendo material de formação geológica por abrasão, dito elemento de distanciamento (1) incluindo uma câmara (16) que é essencialmente simétrica rotacional e que é para confrontar o material de formação geológica, e um bocal de jato (6) arranjado para descarregar um jato do fluido abrasivo em dita câmara (16), caracterizado pelo fato de que a câmara (16) inclui um defletor (12) posicionado no trajeto do jato de fluido descarregado do bocal de jato (6).

2. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bocal de jato (6) é orientado obliquamente com relação ao eixo de rotação para fazer o jato de fluido abrasivo intersectar o eixo de furo de sondagem (10).

3. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) é orientado para defletir o jato de fluido abrasivo em uma direção tendo um ângulo β com relação ao eixo de rotação (10) que é menor do que o ângulo α contido pelo bocal de jato (6) e dito eixo de rotação (10).

4. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo α contido pelo bocal de jato (6) e o eixo de rotação (10) é aproximadamente duas vezes o ângulo β encerrado pelo defletor (12) e o eixo de rotação (10), quando visto em uma seção de acordo com um plano radial que inclui a linha de centro do bocal de jato.

5. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) e o plano radial que inclui a linha de centro do bocal de jato encerra um ângulo que difere de 90 graus.

6. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a extremidade mais externa da câmara (16) compreende uma saia (17) que se estende através de pelo menos uma parte da circunferência da câmara (16), dita saia (17) sendo provida com pelo menos uma fenda (20), dito defletor (12) juntando dita fenda (20).

7. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) se estende obliquamente entre uma extremidade que junta a saia (17) e uma extremidade que junta a fenda (20).

8. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a saia (17) tem uma superfície externa (22) e uma superfície interna (23), e o defletor (12) próximo ou na extremidade que junta a saia (17) tem um raio que é aproximadamente igual ao raio da superfície interna de saia (23) e na extremidade que junta a fenda (20) tem um raio que é aproximadamente igual ao raio da superfície externa de saia (22).

9. Elemento de distanciamento (1) de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) inclui pelo menos uma placa.

10. Elemento de distanciamento (1) de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) inclui um carbeto de tungstênio.

11. Elemento de distanciamento (1) de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tamanho do defletor (12), quando visto em direção circunferencial, é aproximadamente igual à largura do jato de fluido abrasivo na posição do defletor (12) e emitido pelo bocal de jato (6).

12. Elemento de distanciamento (1) de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a câmara (16) tem uma superfície interna em forma de trompete (15).

13. Elemento de distanciamento (1) de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a superfície em forma de trompete (15) compreende um rebaixo se estendendo radialmente (25), o bocal de jato (6) descarregando em dito rebaixo (25).

14. Elemento de distanciamento (10) de acordo com quaisquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o defletor (12) compreende uma superfície de defletor planar voltada para dentro (13).