BRPI0810667B1

BRPI0810667B1 - Ferramenta percussora

Info

Publication number: BRPI0810667B1
Application number: BRPI0810667-3A
Authority: BR
Inventors: Hallundbaek Jorgen; Sommer Rasmus
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2018-06-12
Also published as: DE602008004127D1; US8171988B2; CN101680277B; EP2140097A2; CA2684641A1; WO2008128543A3; DK2140097T3; EP2140097B1; AU2008241149A1; US20100126710A1; CA2684641C; AU2008241149B2; ES2356409T3; ATE492707T1; CN101680277A; MX2009011458A; WO2008128543A2; BRPI0810667A2

Description

(54) Título: FERRAMENTA PERCUSSORA (51) Int.CI.: E21B 17/07 (30) Prioridade Unionista: 24/04/2007 DK PA2007 00598 (73) Titular(es): WELLTEC A/S (72) Inventor(es): JORGEN HALLUNDBAEK; RASMUS SOMMER

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FERRAMENTA PERCUSSORA.

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a uma ferramenta percussora tendo um pistão acionado dentro de um alojamento de pistão por uma bomba, que novamente é acionada por uma unidade de acionamento para produzir uma força axial.

ANTECEDENTES [002] Uma ferramenta percussora é usada para produzir uma força na direção axial da ferramenta no fundo de poço.

[003] O percussor pode ser usado para expandir um forro ou revestimento dentro de um invólucro a fim de vedar um vazamento no invólucro. O percussor pode também ser usado para penetrar na formação ou em um obstáculo no fundo de poço.

[004] Ferramentas percussoras conhecidas compreendem uma bomba de pistão posicionada dentro do percussor a fim de produzir a força axial. O fluido usado na ferramenta é frequentemente a lama que circunda a ferramenta, uma desvantagem disso sendo que o pistão dentro da ferramenta pode ficar preso devido à sujeira no fluido. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [005] Um aspecto da presente invenção é superar, pelo menos parcialmente, as desvantagens da ferramenta percussora mencionada acima, e proporcionar uma ferramenta percussora aperfeiçoada produzindo a mesma força axial, ou até mesmo maior, como as ferramentas percussoras conhecidas e uma ferramenta percussora onde o risco do pistão ficar preso durante o uso é diminuído, se não eliminado.

[006] Esse aspecto e as vantagens que se tornam evidentes a partir da descrição abaixo são obtidos por uma ferramenta percussora para produzir uma força axial em uma direção axial de uma ferramenta no fundo de poço, compreendendo:

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- uma bomba,

- uma unidade de acionamento para acionar a bomba e

- um gerador de força axial compreendendo:

- um alojamento de pistão alongado tendo uma primeira e uma segunda extremidade e

- um pistão fornecido em um eixo, o eixo penetrando no alojamento para transmitir a força axial para uma outra ferramenta, [007] sendo que o pistão é fornecido no alojamento do pistão, de modo que o eixo penetra o pistão e cada extremidade do alojamento do pistão e divide o alojamento em uma primeira e uma segunda câmaras e [008] sendo que a primeira e a segunda câmaras são conectadas, cada uma, fluidamente na bomba via pelo menos um duto, de modo que a bomba pode bombear o fluido para dentro de uma câmara sugando o fluido da outra câmara para mover o pistão dentro do alojamento e dessa maneira mover o eixo de um lado para o outro.

[009] Por ter uma bomba para bombear o fluido para dentro de uma câmara e ao mesmo tempo sugar o fluido da outra câmara para mover o pistão, o pistão é movido substancialmente mais rápido do que nas soluções conhecidas da técnica anterior, desde que essas soluções da técnica anterior somente deixem o fluido pressurizado em um lado do pistão e não suguem simultaneamente o fluido para fora no outro lado.

[0010] Além do mais, o fato que a ferramenta percussora tem uma bomba para bombear o fluido para dentro de uma câmara e ao mesmo tempo sugar o fluido da outra câmara para mover o pistão, torna possível que o sistema de bombeamento da ferramenta percussora seja um sistema fechado recirculando o mesmo fluido a fim de mover o pistão. Dessa maneira, a escolha do fluido pode ser um fluido de bombeamento ótimo que não corrói a superfície interna da câmara, os dutos

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3/10 e o interior da bomba. Em ferramentas conhecidas, o pistão é movido usando a lama de óleo que circunda a ferramenta, como um resultado do que o pistão pode ficar preso devido à sujeira no fluido. Além do mais, as substâncias químicas na lama de óleo têm propriedades corrosivas, que podem causar grave dano à ferramenta.

[0011] Em uma modalidade, o alojamento pode compreender um tubo fechado em cada extremidade por um anel dentro do tubo, os anéis tendo recurso de vedação para produzir uma conexão de vedação no eixo.

[0012] Em outra modalidade, o tubo pode ter uma pluralidade de dutos percorrendo da primeira câmara para a bomba e o mesmo número de dutos percorrendo da segunda câmara para a bomba.

[0013] Além do mais, o tubo pode compreender dois tubos, a saber, um tubo interno dentro de um tubo externo e o exterior do tubo interno pode ter ranhuras que, quando colocadas dentro do tubo externo, constituem os dutos.

[0014] Além disso, o tubo interno pode compreender uma parede que é substancialmente mais fina do que a parede do tubo externo. [0015] Também, o pistão pode ser fornecido com recurso de vedação para fazer uma conexão de vedação entre o pistão e o interior do alojamento.

[0016] Em outra modalidade, a ferramenta percussora pode compreender uma pluralidade de geradores de força.

[0017] Em ainda outra modalidade, a pluralidade de geradores de força pode ser fornecida de modo que o tubo compreenda vários anéis dividindo o tubo em um número de alojamentos de pistão onde cada alojamento é penetrado pelo eixo no qual, em cada alojamento do pistão, um pistão é fornecido e onde um duto percorre de cada primeira e segunda câmaras em cada alojamento de pistão para a bomba.

[0018] Além disso, o duto que conecta a primeira câmara e a

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4/10 bomba pode ser conectado na primeira câmara na extremidade da câmara mais próxima da bomba, e o duto que conecta a segunda câmara e a bomba pode ser conectado na segunda câmara na extremidade mais traseira da câmara em relação à bomba.

[0019] Além do mais, a bomba pode ser uma bomba de alta pressão, tal como uma bomba de pistão, uma bomba de recirculação, uma bomba centrífuga, uma bomba de jato ou bomba semelhante.

[0020] A unidade de acionamento pode ser um motor, tal como um motor elétrico.

[0021] Finalmente, a invenção também se refere a um sistema no fundo de poço, compreendendo uma ferramenta percussora de acordo com a acima e uma ferramenta, tais como uma ferramenta de expansão, um adensador, uma ferramenta de perfuração, um dispositivo de disparo ou semelhante usando a força axial da ferramenta percussora. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0022] A invenção é explicada em detalhes abaixo com referência aos desenhos, nos quais [0023] a figura 1 mostra uma ferramenta percussora conectada a uma ferramenta de expansão, [0024] a figura 2 mostra o interior de uma ferramenta percussora, [0025] a figura 3 mostra uma ferramenta percussora tendo uma pluralidade de geradores de força axial e [0026] a figura 4 mostra uma vista da seção transversal da ferramenta percussora.

[0027] Os desenhos são meramente esquemáticos e mostrados com a finalidade ilustrativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0028] Na figura 1, uma ferramenta percussora 1 é mostrada conectada a uma unidade de acionamento 3, tal como um motor elétrico, e controlada por uma unidade de controle 23. A ferramenta percussora

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5/10 é submersa em um invólucro 22 no fundo de poço via uma linha de força 24 através da qual o motor 3 é acionado. Na outra extremidade da ferramenta percussora 1, uma ferramenta no fundo de poço 10 é conectada, a qual usa a força axial P gerada pela ferramenta percussora 1. Nessa modalidade, a ferramenta no fundo de poço 10 é uma ferramenta de expansão tendo um mandril.

[0029] A ferramenta percussora 1 também compreende um gerador de força 4. O gerador de força 4 é mostrado na figura 2. O gerador de força 4 compreende um alojamento de pistão 5 que é penetrado por um eixo 9. Um pistão 8 é fornecido ao redor do eixo 9 de modo que o eixo 9 pode percorrer de um lado para o outro dentro do alojamento 5 para produzir a força axial P. O pistão 8 é fornecido com um recurso de vedação 16 a fim de produzir uma conexão de vedação entre o interior do alojamento do pistão 5 e o exterior do pistão 8.

[0030] O alojamento do pistão 5 compreende um tubo 14 que é fechado por dois anéis 15 para definir o alojamento do pistão 5. Os anéis 15 têm um recurso de vedação 16, tal como um anel O, a fim de produzir uma conexão de vedação entre os anéis 15 e o eixo 9. Dessa maneira, o alojamento do pistão 5 é dividido em duas câmaras, a saber, uma primeira 11 e uma segunda câmara 12. Cada câmara é conectada fluidamente em uma bomba via dutos 13.

[0031] A ferramenta percussora 1 é acionada pelo motor 3 que aciona a bomba 2. Na figura 2, a bomba 2 bombeia o fluido 25 para dentro da primeira câmara 11 sugando uma quantidade correspondente de fluido 25 da segunda câmara 12; o movimento do fluido sendo indicado pelas setas. Dessa maneira, o pistão 8 e, consequentemente, o eixo 9, são acionados para frente e para longe da bomba 2 produzindo uma força axial P para frente.

[0032] Quando a primeira câmara de fluido 11 está substancialmente cheia e o pistão 8 está na sua posição mais traseira em relação

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6/10 à bomba 2, a bomba 2 muda a sua direção de bombeamento e bombeia o fluido 25 da primeira câmara 11 para dentro da segunda câmara

12. Consequentemente, o pistão 8 é forçado para trás em direção à bomba 2 na direção oposta à seta P. Dessa maneira, o fluido 25 é bombeado na direção oposta do que a indicada pelas setas na figura

2. Desse modo, o pistão 8 e, consequentemente, o eixo 9, são forçados de um lado para o outro e produzem a força axial P.

[0033] Como pode ser observado na figura 2, a primeira câmara 11 é fornecida com um duto 13 na extremidade mais próxima da bomba 2, e a segunda câmara 12 é fornecida com um duto 13 na extremidade mais traseira observada em relação à bomba 2. Dessa maneira, o fluido 25 pode ser sugado ou bombeado para dentro de cada câmara até que o pistão 8 quase encoste no anel 15 do alojamento 5.

[0034] O gerador de força 4 é, dessa maneira, um sistema fechado, significando que o mesmo fluido é recirculado sendo bombeado de um lado para o outro no alojamento a fim de mover o pistão de um lado para o outro. Devido a isso, é possível selecionar um fluido de bombeamento ótimo resultando em um sistema eficaz de energia. [0035] Contrário a isso, nas ferramentas percussoras conhecidas, o fluido usado para mover o pistão é frequentemente lama de óleo que circunda a ferramenta. Não somente a lama de óleo não é um fluido de bombeamento ótimo, ela também é misturada com substâncias químicas a fim de transformar o óleo em lama para várias finalidades. Tais substâncias químicas podem causar a corrosão na superfície interna da câmara. Entretanto, devido ao fato que o gerador de força 4 da presente invenção é um sistema fechado, é também possível usar um fluido não-corrosivo.

[0036] A ferramenta pode também ser fornecida com válvulas em conjunto com a bomba. As válvulas são posicionadas de modo que uma válvula seja colocada em conexão com cada um dos dutos a fim

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7/10 de direcionar o fluido dentro do duto. Dessa maneira, a bomba é capaz de sugar ou bombear o fluido a fim de mover o pistão de um lado para outro no alojamento de pistão.

[0037] Em outra modalidade, as válvulas são posicionadas dentro da bomba a fim de controlar a direção do fluido e, dessa maneira, o movimento do pistão.

[0038] Como mostrado na figura 3, em outra modalidade, a ferramenta percussora 1 pode ter vários geradores de força 4 a fim de produzir mais força axial P do que um gerador de força 4 pode produzir. Como uma regra geral, quatro geradores 4 podem produzir quatro vezes a força axial P de um gerador de força 4 e assim por diante.

[0039] Na figura 3, o tubo 14 é dividido por cinco anéis 15 em quatro alojamentos de pistão 5. O eixo 9 penetra em todos os alojamentos 5 e quatro pistões 8 são fornecidos no eixo 9, de modo que cada pistão 8 seja fornecido em um dos quatro alojamentos de pistão 5.

[0040] Cada primeira 11 e segunda câmaras 12 é conectada fluidamente na bomba 2 via um duto 13; entretanto, somente um conjunto de dutos é mostrado na figura 3. Os outros dutos 13 que conectam a bomba 2 em cada uma das câmaras 11, 12 são colocados ao longo da circunferência do tubo 14 e, portanto, não são mostrados na figura 3. [0041] Seis conjuntos de dutos 13 podem ser observados na vista de seção transversal da figura 4. Os doze dutos 13 podem ser usados para levar o fluido 25 de um lado para o outro entre os seis alojamentos de pistão 5. Na modalidade da figura 1, na qual a ferramenta percussora 1 tem somente um gerador de força 4, os doze dutos 13 são fornecidos de modo que os seis dutos 13 permitam uma conexão fluida na primeira câmara 11 e os outros seis dutos 13 permitem uma conexão fluida na segunda câmara 12.

[0042] Em outra modalidade, quatro conjuntos de dutos 13 são usados para fornecer fluido 25 para quatro alojamentos de pistão 5, e

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8/10 os últimos dois conjuntos de dutos 13 são usados como conexões de fluido extra para os dois alojamentos de pistão 5 posicionados mais na traseira da bomba 2, de modo a compensar a distância extra que o fluido 25 tem que percorrer a fim de bombear ou sugar o fluido 25 para dentro desses dois alojamentos 5.

[0043] Dessa maneira, a ferramenta percussora 1 pode ser fornecida com vários dutos 13 que podem ser usados em maneiras diferentes a fim de otimizar a conexão de fluido das câmaras 11, 12 com a bomba 2.

[0044] Em outra modalidade, a ferramenta compreende válvulas na transição entre os dutos e a bomba de modo a permitir algum fluxo de fluido em um duto. Dessa maneira, a ferramenta percussora pode produzir uma força axial variável (P) em uma direção axial de um fundo de poço.

[0045] As modalidades descritas no acima com um, quatro e seis alojamentos de pistão 5, respectivamente, são somente para serem observadas como exemplos da invenção. Dessa maneira, uma ferramenta percussora 1 de acordo com a invenção pode ter um número diferente de alojamentos de pistão 5 e um número diferente de dutos

13.

[0046] Na figura 4, o tubo 14 compreende um tubo externo 17 e um tubo interno 16. O tubo externo 17 é construído para suportar a diferença de pressão entre o interior do tubo 14 e seus arredores no fundo de poço do poço. A parede 20 do tubo interno 16 é substancialmente mais fina do que a parede 21 do tubo externo 17. Como pode ser observado, o exterior do tubo interno 16 é fornecido com ranhuras 19 que definem os dutos 13 quando o tubo interno 16 é posicionado no tubo externo 17.

[0047] Como mencionado acima, o sistema de fluido é um sistema de recirculação fechado e o fluido 25 dentro do alojamento do pistão 5

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9/10 recirculado pela bomba 2 pode, dessa maneira, ser qualquer tipo de fluido, tal como um fluido livre de ácido ou semelhante. Portanto, a parede interna do tubo 20 pode ser feita de um metal diferente do que esse da parede externa do tubo 21 e ela pode, dessa maneira, ser feita de um metal que não é somente mais forte, mas que pode também ser fabricado muito fino comparado ao metal da parede do tubo externo 21, desde que a parede interna 20 não tenha que suportar as substâncias químicas, tal como ácido ou semelhante, no fluido 25 circundante no poço.

[0048] Além do mais, quando o fluido 25 no alojamento do pistão 5 é recirculado pela bomba 2, uma câmara 11, 12 funciona como um tanque de fluido enquanto o fluido 25 é bombeado para a outra câmara 11, 12. Dessa maneira, nenhuma câmara adicional é necessária na ferramenta percussora 1, resultando em uma ferramenta percussora 1 necessitando de menos espaço do que as ferramentas conhecidas. [0049] Além disso, o fluido 25 na ferramenta percussora 1 não tem que ser o fluido circundando a ferramenta 1 no poço, tal como lama ou fluido contendo ácido. Por recircular um fluido limpo 25 na bomba 2 e no sistema de pistão, as partes individuais na bomba 2 e no sistema de pistão não são submetidas ao mesmo desgaste que essas dos sistemas conhecidos. Além do mais, o pistão 8 dentro do alojamento 5 não fica preso devido à sujeira no fluido 25.

[0050] Por ter uma parede externa de tubo grossa 21, a ferramenta 1 não fica presa no fundo de poço se os dutos 13 quebram ou o pistão 8 fica preso dentro do alojamento 5. Ferramentas conhecidas podem arquear para fora devido ao dano da ferramenta e podem, assim, ficar presas no fundo de poço, cujo resultado pode ser que o poço precise ser fechado. A ferramenta percussora 1 de acordo com a invenção não arqueia para fora devido ao dano interno e, portanto, pode sempre ser erguida para a superfície acima e ser consertada.

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10/10 [0051] Na eventualidade que a ferramenta percussora 1 não seja submersível inteiramente dentro do invólucro 22, um trator no fundo de poço pode ser usado para empurrar a ferramenta percussora 1 inteiramente para a posição no poço. Um trator no fundo de poço é qualquer tipo de ferramenta de acionamento capaz de empurrar ou puxar ferramentas em um poço no fundo de poço, tal como um Well Tractor®.

[0052] A ferramenta percussora 1 pode ser usada em um sistema percussor onde ela é conectada a outra ferramenta que usa a força axial P gerada pela ferramenta percussora 1. A outra ferramenta pode ser uma ferramenta de penetração, tal como um adensador, ou uma ferramenta de perfuração funcionando como um martelo para penetração, por exemplo, na formação ou para liberação de uma ferramenta emperrada. A outra ferramenta pode também ser uma ferramenta de expansão para pressionar um mandril para dentro de um invólucro 22 e expandir o revestimento para vedar um vazamento no invólucro 22. A força axial P produzida pela ferramenta percussora 1 pode também ser usada para fixar uma ferramenta no invólucro 22 ou para ativar uma ferramenta de liberação de segurança usada no caso de uma ferramenta ficar presa no fundo de poço para soltar algumas partes da ferramenta do resto da ferramenta.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta percussora (1) para produzir uma força axial (P) em uma direção axial de uma ferramenta no fundo de poço compreendendo:

uma bomba (2), uma unidade de acionamento (3) para acionar a bomba (2) e um gerador de força axial (4) compreendendo: um alojamento de pistão alongado (5) tendo uma primeira (6) e uma segunda (7) extremidade e um pistão (8) fornecido em um eixo (9), o eixo penetrando no alojamento para transmitir a força axial para uma outra ferramenta (10), em que o pistão é fornecido no alojamento do pistão, de modo que o eixo penetra o pistão e cada extremidade do alojamento do pistão e divide o alojamento em uma primeira (11) e uma segunda (12) câmara e em que a primeira câmara é conectada fluidamente na bomba via um duto (13) caracterizada pelo fato de que a segunda câmara é conectada fluidamente na bomba via outro duto (13), de modo que a bomba pode bombear o fluido (25) para dentro de uma câmara sugando o fluido da outra câmara para mover o pistão dentro do alojamento e dessa maneira mover o eixo de um lado para o outro.
2. Ferramenta percussora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta tem válvulas em conjunto com a bomba, de modo a controlar a direção do fluido em cada duto.
3. Ferramenta percussora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta tem válvulas em conjunto com a bomba, de modo a controlar o fluxo do fluido em cada duPetição 870180019117, de 09/03/2018, pág. 14/21

2/3 to.
4. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o alojamento compreende um tubo (14) fechado em cada extremidade por um anel (15) dentro do tubo, os anéis tendo recurso de vedação (16) para produzir uma conexão de vedação no eixo.
5. Ferramenta percussora, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o tubo tem uma pluralidade de dutos (13) percorrendo da primeira câmara para a bomba e o mesmo número de dutos percorrendo da segunda câmara para a bomba.
6. Ferramenta percussora, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que o tubo compreende dois tubos, a saber, um tubo interno (17) dentro de um tubo externo (18) e na qual o exterior do tubo interno tem ranhuras (19) que, quando colocadas dentro do tubo externo, constituem os dutos.
7. Ferramenta percussora, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o tubo interno compreende uma parede (20) que é substancialmente mais fina do que a parede (21) do tubo externo.
8. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o pistão é fornecido com recurso de vedação (16) para fazer uma conexão de vedação entre o pistão e o interior do alojamento.
9. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de geradores de força.
10. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de geradores de força é fornecida de modo que o tubo compreende vários anéis dividindo o tubo em um número de alojamentos de pistão

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3/3 onde cada alojamento é penetrado pelo eixo no qual, em cada alojamento do pistão, um pistão é fornecido e onde um duto percorre de cada primeira e segunda câmaras em cada alojamento de pistão para a bomba.
11. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o duto que conecta a primeira câmara e a bomba é conectado à primeira câmara na sua extremidade mais próxima da bomba, e o duto que conecta a segunda câmara e a bomba é conectado na segunda câmara na sua extremidade mais traseira em relação à bomba.
12. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a bomba é uma bomba de alta pressão, tal como uma bomba de pistão, uma bomba de recirculação, uma bomba centrífuga, uma bomba de jato ou bomba semelhante.
13. Ferramenta percussora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a unidade de acionamento é um motor, tal como um motor elétrico.
14. Sistema no fundo de poço caracterizado pelo fato de que compreende uma ferramenta percussora como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes e uma ferramenta (10), tais como uma ferramenta de expansão, um adensador, uma ferramenta de perfuração, um dispositivo de disparo ou semelhante, usando a força axial da ferramenta percussora.

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