BRPI0816174B1

BRPI0816174B1 - Aparelho de perfuração com coluna de perfuração.

Info

Publication number: BRPI0816174B1
Application number: BRPI0816174-7A
Authority: BR
Inventors: Peter Evan Powell; Gregory Donald West
Original assignee: Flexidrill Limited
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2019-05-07
Also published as: CN101821471B; NO2191095T3; JP5368448B2; JP2010538186A; AU2008293134B2; EP2191095A1; US20100212967A1; US8561723B2; CA2692769A1; KR101494931B1; EP2191095A4; KR20100053661A; PL2191095T3; EP2191095B1; BRPI0816174A2; EA201070317A1; CA2692769C; EA017273B1; CN101821471A; WO2009028964A1

Abstract

aparelho de perfuração com coluna de perfuração a presente invenção refere-se a um aparelho de perfuração que tem uma coluna de perfuração e operável para girar a coluna de perfuração e operável para prover uma vibração axialmente à cabeça ou à broca de perfuração. baseia-se no aparelho vibracional posicionado para prover a vibração com base nas redes magnéticas interativas, como uma consequência da rotação relativa feita por uma entrada mecânica para pelo menos uma rede ou conjunto de redes do aparelho vibracional. uma das redes ou conjuntos de redes move sincronizadamente, em rotação, com a coluna de perfuração quando a coluna de perfuração é girada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO DE PERFURAÇÃO COM COLUNA DE PERFURAÇÃO . CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um martelo magnético como parte de uma coluna de perfuração de um aparelho de perfuração de um tipo que tem uma coluna de perfuração.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] A presente invenção contempla um aparelho de perfuração para ser operável para girar a coluna de perfuração, ou pelo menos a cabeça ou a broca de perfuração da coluna de perfuração, ou ambas. O martelo magnético deve ser operável para prover uma vibração axialmente à cabeça ou broca de perfuração. Para obter isto, o martelo magnético ou aparelho vibracional o qual atua como tal martelo, está posicionado como parte da coluna de perfuração ou dentro da coluna de perfuração.

[003] O Relatório Descritivo de Patente WO 2006/065155 (PCT/NZ2005/000329) descreve um método para gerar um efeito alternante que baseia em redes magnéticas sendo capazes de serem giradas umas em relação às outras por um acionamento mecânico para um fuso confinado. Este tem pelo menos uma rede magnética para girar com o fuso e pelo menos uma rede magnética das estruturas complementares que proveem o confinamento.

[004] As modalidades descritas na WO 2006/065155 mostraram a geração de vibração pela alternação do fuso sendo executada através de um suporte rotativo de uma coluna de perfuração dentro da coluna de perfuração. A coluna de perfuração tem um acionamento rotativo separado abaixo do fuso e era rotativa independentemente tanto do fuso quanto da estrutura de confinamento.

[005] A saída vibracional do fuso girado da WO 2006/065155 era através da estrutura de confinamento e não do próprio fuso e, no caso

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2/37 de uma coluna de perfuração, não tinha nem a estrutura de confinamento nem o fuso girado sincronizado com a coluna de perfuração.

[006] A presente invenção reconhece uma vantagem a ser derivada para diversos tipos de perfuração em ter um aparelho vibracional, como um martelo magnético, posicionado como parte da coluna de perfuração ou dentro da coluna de perfuração e ter uma sua parte sincronizada com a coluna de perfuração.

[007] Como aqui utilizado, o termo como parte da coluna de perfuração pode significar no topo da coluna de perfuração mas girando pelo menos em parte sincronizadamente com a coluna de perfuração e abaixo de qualquer entrada de acionamento rotacional para a coluna de perfuração, pode também significar no fundo da coluna de perfuração como também pode dentro da coluna de perfuração. O termo posicionado ... dentro da coluna de perfuração significa em qualquer lugar ao longo do comprimento da coluna de perfuração abaixo da entrada de acionamento rotacional para a coluna de perfuração se existir algum.

[008] A inclusão do aparelho vibracional, com as suas redes magnéticas capazes de moverem umas em relação às outras como parte ou dentro da coluna de perfuração, provê outras vantagens.

[009] Uma é a possibilidade de acionamentos de fluido serem utilizados multifuncionalmente.

[0010] Outra vantagem é uma capacidade de manter parte do aparelho vibracional estacionário com a coluna de perfuração mesmo se um acionamento de algum tipo for ainda empregado para girar parte do aparelho vibracional em qualquer lugar ao longo do comprimento da coluna de perfuração.

[0011] Outra vantagem surge da capacidade para que o martelamento seja direcionado bidirecionalmente ou unidirecionalmente, o último se desejado minimizar os danos na direção oposta (por exemplo,

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3/37 para cima). Isto pode ser importante quando existe, acima do aparelho vibracional dentro da coluna de perfuração, equipamentos ou componentes sensíveis.

[0012] Outra vantagem no fundo de poço é a capacidade de prover que a coluna de perfuração carregue na sua extremidade mais inferior um cortador periférico para atuar em conjunto com um cortador interno, a parte interna sendo claramente uma broca ou uma cabeça de perfuração e a própria parte periférica (de preferência sendo sincronizada para girar com a coluna de perfuração) sendo uma cabeça de perfuração ou broca.

[0013] É um objeto adicional ou alternativo prover um aparelho de perfuração de um tipo que tem uma coluna de perfuração, operável para girar a coluna de perfuração ou pelo menos a cabeça ou broca de perfuração, ou ambas, e operável para prover uma vibração axialmente à cabeça ou broca de perfuração em que o aparelho vibracional, para prover a vibração, está posicionado como parte da coluna de perfuração ou dentro da coluna de perfuração.

[0014] É um objeto adicional ou alternativo empregar um acionamento de fluido do e/ou para o aparelho vibracional, ou sua parte, de uma coluna de perfuração.

[0015] É ainda um objeto adicional ou alternativo prover a rotação e/ou vibração para a cabeça ou broca de perfuração independentemente da rotação da coluna de perfuração.

[0016] É um objeto adicional ou alternativo prover um aparelho vibracional que tem uma ação alternante de um ou mais seus conjuntos em relação à coluna de perfuração ou um ou outro no entanto derivando parte de seu acionamento através de uma transmissão com base no estado de rotação, se algum, da coluna de perfuração.

[0017] É um objeto adicional ou alternativo prover a vibração para um cortador interno (cabeça ou broca de perfuração) e/ou um cortador

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4/37 externo (cabeça ou broca de perfuração) de uma coluna de perfuração.

[0018] O documento WO/2007/037704 revela um aparelho de perfuração vertical no qual um suporte compatível é fornecido para uma cabeça vibracional que carrega a coluna de perfuração.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0019] Em um primeiro aspecto a invenção é um aparelho de perfuração de um tipo que tem uma coluna de perfuração, operável para girar a coluna de perfuração ou pelo menos a cabeça ou broca de perfuração da coluna de perfuração, ou ambas, e operável para prover uma vibração axialmente à cabeça ou broca de perfuração;

[0020] caracterizado pelo fato de que, posicionado como parte da coluna de perfuração ou dentro da coluna de perfuração, está um aparelho vibracional para prover a dita vibração;

[0021] e ainda caracterizado pelo fato de que o dito aparelho vibracional tem redes magnéticas interativas, existindo pelo menos um conjunto (primeiro(s) conjunto(s)) com uma primeira rede ou conjunto de redes (primeira(s) rede(s)) e existindo pelo menos um conjunto (segundo(s) conjunto(s)) com uma segunda rede ou segundo conjunto de redes (segunda(s) rede(s)) de modo que a(s) primeira(s) rede(s) e a(s) segunda(s) rede(s) interaja, responsivas à rotação relativa entre a(s) dita(s) primeira(s) rede(s) e a(s) dita(s) segunda(s) rede(s), para fazer a alternação da(s) primeira(s) rede(s) em relação à(s) segunda(s) rede(s), ou vice-versa, ou ambas, e assim os seus respectivos conjuntos de suporte;

[0022] e ainda em que a rotação relativa pode ser feita por uma entrada mecânica para um ou outro dos ditos primeiro e segundo conjuntos, ou ambos o primeiro e o segundo conjuntos;

[0023] e ainda em que uma da primeira e da segunda redes em seu(s) conjunto(s) move sincronizadamente em rotação com a coluna

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5/37 de perfuração quando a coluna de perfuração é girada;

[0024] e ainda em que a cabeça de perfuração ou a broca de perfuração vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto da ou um martelamento da, ou ambas, a cabeça ou a broca de perfuração pelo(s) primeiro(s) conjunto(s) ou os segundo(s) conjunto(s) ou ambos.

[0025] Opcionalmente, a cabeça ou a broca de perfuração vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto da ou um martelamento da, ou ambas, a cabeça ou a broca de perfuração pelo(s) primeiro(s) conjunto(s). Alternativamente, opcionalmente a cabeça ou a broca de perfuração vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto da ou um martelamento da, ou ambas, a cabeça ou a broca de perfuração pelo(s) segundos(s) conjunto(s) ou ambos.

[0026] Opcionalmente, a primeira e a segunda redes e os seus primeiro e segundo conjuntos podem girar em direções opostas.

[0027] De preferência, a primeira e a segunda redes e os seus primeiro e segundo conjuntos podem girar na mesma direção.

[0028] De preferência, uma da primeira e da segunda redes e seus primeiro e segundo conjuntos pode ser não rotativa quando o outro da primeira e da segunda redes e seus primeiro e segundo conjuntos é rotativa.

[0029] De preferência, ou opcionalmente, o aparelho vibracional está abaixo do acionamento rotacional para dentro da coluna de perfuração (por exemplo, dentro da coluna de perfuração).

[0030] De preferência, o acionamento rotativo em um eixo motor, como um dos ditos primeiro e segundo membros rotativos faz um martelamento unidirecional ou bidirecional.

[0031] Opcionalmente, o acionamento rotativo é aquele de um motor de lama, um motor de fluido ou um motor elétrico ou outro acionaPetição 870180132965, de 21/09/2018, pág. 9/53

6/37 mento mecânico ou elétrico.

[0032] De preferência, o outro dos ditos primeiro e segundo membros rotativos é rotativo pela ou com a coluna de perfuração.

[0033] Opcionalmente, o aparelho de vibração é alongado com uma carcaça como seu exterior. Esta carcaça de preferência move em uníssono com a coluna de perfuração, isto é, em sincronia e na mesma velocidade. De outro modo, enquanto em sincronia este pode mover a uma velocidade diferente.

[0034] Opcionalmente, engrenagens proveem uma velocidade rotativa maior ou menor para uma da(s) dita(s) rede(s) magnética(s) e/ou uma velocidade de rotação de broca em relação a uma entrada de acionamento rotativo ou para fornecer um acionamento diferencial para a broca, por exemplo, uma velocidade diferente para a coluna de perfuração e/ou o primeiro membro rotativo. Exemplos incluem um sistema de engrenagens planetárias.

[0035] Opcionalmente, um acoplamento viscoso provê um acionamento para uma da(s) dita(s) rede(s) magnética(s).

[0036] Opcionalmente, a coluna de perfuração gira um cortador e existe uma cabeça de perfuração internamente àquele cortador (i) capaz de ser girada diferentemente da coluna de perfuração no que diz respeito à velocidade, (ii) capaz de ser vibrada em relação ao cortador da coluna de perfuração, ou (iii) ambos.

[0037] De preferência, a(s) rede(s) magnética(s) está deslocadas axialmente com relação ao eixo geométrico de coluna de perfuração.

[0038] De preferência, pelo menos uma rede magnética de uma das redes magnética esta interposta entre as redes da(s) outra(s) rede(s) magnética(s).

[0039] Em outro aspecto, a invenção são componentes (sendo todos ou alguns somente sendo montados ou desmontados, ou parcialmente ambos) do aparelho de perfuração da presente invenção.

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7/37 [0040] Em ainda um aspecto adicional da presente invenção, consiste em um aparelho substancialmente como aqui descrito com referência a qualquer um ou mais dos desenhos acompanhantes e/ou útil em um método ou como um conjunto de fundo de poço como anteriormente definido.

[0041] Consequentemente, em outro aspecto a invenção consiste em um aparelho vibracional que compreende ou inclui (i) um primeiro membro diretamente ou indiretamente capaz de atuar, sendo através de uma coluna de perfuração ou de outro modo, sobre uma cabeça de perfuração ou conjunto de broca para passar uma vibração axial para dentro de tal cabeça de perfuração ou conjunto de broca, o dito primeiro membro tendo pelo menos uma rede de ímãs, (ii) um segundo membro que carrega pelo menos uma rede de ímãs para complementar a pelo menos uma rede do dito primeiro membro, por meio de que quando da rotação relativa para prover interações magnéticas, o dito segundo membro e sua rede ou redes de ímãs complementares para girar em relação ao primeiro membro, ou vice-versa, ou ambos, com o dito segundo membro sendo capaz e feito pelas interações magnéticas de alternar entre os limites de alternação sobre ou relativo ao dito primeiro membro, e (iii) pelo menos um acionamento e/ou uma transmissão para fazer tal rotação relativa, isto é, do dito primeiro membro em relação ao segundo membro, ou vice-versa, ou ambos.

[0042] Consequentemente, em um aspecto a invenção consiste em um aparelho vibracional que compreende ou inclui (i) um primeiro membro rotativo conectável diretamente ou indiretamente a uma cabeça de perfuração ou a conjunto de broca, ou conectável diretamente ou indiretamente a uma coluna de perfuração para ter ou tendo uma cabeça de perfuração ou um conjunto de broca,

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8/37 capaz de passar a sua rotação para qualquer tal cabeça de perfuração ou conjunto de broca conectado, ou coluna de perfuração ou cabeça de perfuração ou conjunto de broca, e capaz de passar uma vibração axial para dentro de tal cabeça de perfuração ou conjunto de broca, ou coluna de perfuração e cabeça de perfuração ou conjunto de broca, [0043] o dito primeiro membro rotativo tendo pelo menos uma rede de ímãs que este carrega durante a sua rotação, (ii) um segundo membro rotativo que carrega pelo menos uma rede de ímãs para complementar a pelo menos uma rede do dito primeiro membro rotativo, do dito segundo membro rotativo e sua rede ou redes complementares de ímãs para girar ao redor do dito primeiro membro rotativo, e o dito segundo membro rotativo sendo capaz de alternar entre os limites de alternação sobre ou relativo ao dito primeiro membro rotativo, e (iii) um acionamento ou acionamentos (de preferência pelo menos um acionamento para fazer a rotação do dito primeiro membro rotativo e de preferência pelo menos um acionamento) para girar o segundo membro rotativo em relação ao dito primeiro membro rotativo ou vice-versa;

[0044] em que a rotação relativa entre o primeiro e o segundo membros rotativos faz tal rotação relativa entre as redes magnéticas como alternará o dito segundo membro rotativo em relação ao dito primeiro membro rotativo para por meio disto gerar a vibração axial dentro do dito primeiro membro rotativo.

[0045] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto de broca de martelo conectado a, formando parte de, ou conectável a, uma coluna de perfuração, ou subconjunto e/ou seus componentes, o conjunto compreendendo ou incluindo:

[0046] uma carcaça tubular para girar com a coluna de perfuração, [0047] pelo menos uma rede de ímãs carregados dentro da carcaPetição 870180132965, de 21/09/2018, pág. 12/53

9/37 ça e para girar com esta, [0048] uma primeira engrenagem (por exemplo, engrenagem externa) carregada dentro da carcaça, tal primeira engrenagem sendo de um sistema de engrenagens planetárias, [0049] um eixo dentro da carcaça, o eixo sendo montado para permitir tanto a alternação axial quanto a rotação do eixo em relação à carcaça, [0050] uma segunda engrenagem do sistema de engrenagens planetárias (por exemplo, engrenagem solar) carregada para girar com o eixo, [0051] pelo menos uma rede de ímãs carregados pelo eixo para girar e alternar axialmente com este, e [0052] uma broca montada, ou uma broca montável, para girar com o eixo geométrico rotacional de pelo menos uma engrenagem planetária do sistema de engrenagens planetárias:

[0053] em que a broca é, ou pode ser, diretamente ou indiretamente martelável por alternação axial do eixo em relação à carcaça;

[0054] e em que, pelo menos uma rede magnética da carcaça e pelo menos uma rede magnética do eixo interagem para fazer a alternação do eixo em relação à carcaça quando existe uma diferença em velocidade rotacional do eixo em relação à carcaça;

[0055] e em que existe um acionamento dependente de diferencial de velocidade (por exemplo, viscoso, de arraste, centrífugo e/ou equivalente) entre o eixo e a carcaça por meio de que uma desaceleração da broca montada, e assim do eixo, em relação à rotação da carcaça, em uso, aumentará o efeito de alternação do eixo, e vice-versa.

[0056] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto de broca de martelo conectado a, formando parte de, ou conectável a, uma coluna de perfuração, ou subconjunto e/ou seus componentes, o conjunto compreendendo ou incluindo:

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10/37 [0057] uma carcaça tubular para girar com a coluna de perfuração, [0058] pelo menos uma rede de ímãs carregados dentro da carcaça e para girar com esta, [0059] um eixo dentro da carcaça, o eixo sendo montado para permitir tanto a alternação axial quanto a rotação do eixo em relação à carcaça, [0060] pelo menos uma rede de ímãs carregados pelo eixo para girar e alternar axialmente com este, [0061] um acionamento rotacional com engrenagens da carcaça ou do eixo, e [0062] uma broca montada, ou uma broca montável, para ser girada pelo acionamento rotacional com engrenagens;

[0063] em que a broca é, ou pode ser, diretamente ou indiretamente martelável por alternação axial do eixo em relação à carcaça;

[0064] e em que, pelo menos uma rede magnética da carcaça e pelo menos uma rede magnética do eixo interagem para fazer a alternação do eixo em relação à carcaça quando existe uma diferença em velocidade rotacional do eixo em relação à carcaça.

[0065] Em outro aspecto a invenção é um aparelho de perfuração que compreende ou inclui:

[0066] um conjunto de alojamento tubular adaptado em uma extremidade para uma conexão direita ou indireta a uma coluna de perfuração a ser girada por este quando perfurando e tendo ou sendo adaptado para ter na outra extremidade, uma broca, [0067] um fuso montado para alternar axialmente do dito conjunto de alojamento e sendo adaptado, quando alternando, para passar (diretamente ou indiretamente) um efeito vibracional ou de martelamento para a broca, [0068] pelo menos uma rede magnética fixa para girar com o conjunto de alojamento, e

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11/37 [0069] pelo menos uma rede magnética complementar para girar com o fuso, [0070] em que a rotação relativa do dito fuso para o dito conjunto de alojamento causará uma interação entre o par, ou pares, de redes magnéticas complementares para fazer a alternação do fuso e assim a vibração ou o martelamento da broca, [0071] e em que a broca inclui um retorno táctil para fazer a rotação do fuso, e assim a alternação, quando rotacionalmente desacelerada em relação à carcaça tubular.

[0072] Em outro aspecto a invenção consiste em um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração, o dito método compreendendo ou incluindo as etapas de:

(a) conduzir o conjunto de perfuração para dentro do furo de poço, e (b) simultaneamente e/ou em série (i) girar a broca de perfuração como parte da coluna de perfuração ou uma broca de perfuração externa ao redor do eixo geométrico de perfuração como parte da coluna de perfuração, e (ii) vibrar a broca de perfuração ou girar e vibrar uma broca de perfuração interna axialmente com relação ao eixo geométrico de perfuração, [0073] em que a vibração axial da broca de perfuração ou da broca de perfuração interna é feita pela aplicação de um fluido dentro de um motor de fluido do conjunto o que faz com que um fuso gire ao redor de um eixo geométrico rotacional pelo menos substancialmente alinhada com o eixo geométrico de perfuração por meio disto, com interações magnéticas entre as redes magnéticas do fuso e as redes magnéticas capazes de coatuar com estas, para fazer uma alternação axial do fuso e assim da broca de perfuração ou da broca de perfuraPetição 870180132965, de 21/09/2018, pág. 15/53

12/37 ção interna.

[0074] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto para utilização na perfuração de um furo em uma formação de subsuperfície, o dito conjunto compreendendo ou incluindo:

[0075] uma broca de perfuração, [0076] um fuso conectado diretamente ou indiretamente na dita broca de perfuração ou acoplando a dita broca de perfuração diretamente ou indiretamente e capaz de alternar sobre um eixo geométrico coincidente com o ou paralelo ao eixo geométrico de perfuração da broca de perfuração, [0077] um motor de fluido capaz de girar o dito fuso, e [0078] pelo menos duas redes de ímãs adaptadas para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação do fuso.

[0079] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto para utilização na perfuração de um furo em uma formação de subsuperfície, o dito conjunto tendo:

[0080] um alojamento, [0081] uma broca de perfuração que tem um eixo geométrico rotacional em uma extremidade inferior do alojamento, [0082] um fuso dentro do alojamento conectado diretamente ou indiretamente na dita broca de perfuração, ou acoplando a dita broca de perfuração diretamente ou indiretamente, para por meio disto fazer a alternação da broca de perfuração conforme esta alterna sobre um eixo geométrico coincidente com o ou paralelo ao eixo geométrico rotacional da broca de perfuração, o fuso carregando pelo menos uma rede de ímãs, [0083] uma rede complementar ou redes complementares de ímãs dentro do alojamento não-carregadas pelo fuso, [0084] motor de fluido dentro do alojamento, e [0085] um sistema de engrenagens (por exemplo, um sistema de

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13/37 engrenagens de redução) dentro do alojamento:

[0086] em que o dito motor de fluido gira o fuso para por meio disto fazer a alternação como um resultado de interações magnéticas entre as redes coincidentes;

[0087] e em que o dito motor de fluido, através do sistema de engrenagens, gira a broca de perfuração.

[0088] Em outro aspecto a invenção é um conjunto que compreende ou inclui:

[0089] um alojamento ou um membro ou conjunto de contenção (alojamento) conectado a ou conectável a uma coluna de perfuração e capaz de receber o fluido de dentro da coluna de perfuração, [0090] um motor de fluido dentro do alojamento para ser impulsionado por tal fluido recebido, [0091] um fuso dentro do alojamento que tem pelo menos uma rede magnética, o fuso sendo girável pelo motor, [0092] uma rede magnética complementar ou redes magnéticas complementares dentro do alojamento e não-carregadas pelo fuso para fazer com interações magnéticas a alternação do fuso como uma consequência deste ser girado pelo motor, [0093] um sistema de engrenagens (por exemplo, um sistema de engrenagens de redução) dentro do alojamento para receber um acionamento do dito motor, e [0094] uma broca montada rotativa em relação ao alojamento de modo a ser girável pela saída do sistema de engrenagens e de modo a ser axialmente alternada pela alternação do fuso.

[0095] De preferência, o dito alojamento tem o eixo geométrico rotacional do fuso alinhado com aquele da dita broca.

[0096] Em um aspecto adicional a presente invenção consiste em, em combinação, um subconjunto ou conjunto, em e/ou para um método para perfurar um furo de poço em uma formação de subsuperfície

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14/37 por um conjunto de perfuração que inclui uma broca de perfuração, ou adequado para utilização como um conjunto para utilização na perfuração de um furo em uma formação de subsuperfície, [0097] um alojamento para ser capaz de ser fixável na extremidade de uma coluna de perfuração, [0098] uma broca na extremidade inferior de tal alojamento e capaz de girar em relação ao alojamento e alternar sobre o seu eixo geométrico rotacional em relação ao alojamento, [0099] um fuso dentro do dito alojamento conectado ou capaz de fazer tal alternação da broca de perfuração axialmente ao eixo geométrico rotacional da broca de perfuração, [00100] pelo menos um motor de fluido dentro, carregado por ou carregando o alojamento, o, ou um, motor de fluido sendo capaz de girar diretamente ou indiretamente o dito fuso, e [00101] um conjunto de engrenagens para receber um acionamento diretamente ou indiretamente do, ou de um, dito motor de fluido, e prover o acionamento rotacional para a broca, e [00102] pelo menos um par de redes magnéticas complementares dentro do alojamento, uma rede do ou de cada par sendo carregada pelo fuso e uma rede não sendo assim carregada, adaptada para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação feita pelo motor de fluido do fuso.

[00103] Em um aspecto adicional a presente invenção consiste em, em combinação, um subconjunto ou conjunto, em e/ou para um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração, [00104] um alojamento para ser capaz de ser fixável na extremidade de uma coluna de perfuração, [00105] uma broca ou brocas na extremidade inferior de tal alojamento e capaz de ser girada com o dito alojamento e/ou feita girar em

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15/37 relação ao alojamento, [00106] um fuso dentro do dito alojamento conectado ou conectável diretamente ou indiretamente na dita broca de perfuração ou uma dita broca de perfuração e capaz de transmitir uma vibração para dentro da ou daquela broca de perfuração axialmente ao eixo geométrico rotacional da broca de perfuração, [00107] um motor de fluido dentro, carregado por ou carregando o alojamento, capaz de girar o dito fuso, e [00108] pelo menos dois pares de redes magnéticas complementares dentro do alojamento adaptados para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação feita do fuso.

[00109] Em outro aspecto a invenção é um aparelho de perfuração (sendo de fundo de poço ou não) que compreende ou inclui:

[00110] um conjunto de alojamento tubular adaptado em uma extremidade para uma conexão direta ou indireta a uma coluna de perfuração a ser girada por meio disto quando perfurando e tendo ou adaptado para ter na outra extremidade, uma broca periférica ou externa (por exemplo, anular) (broca externa) (extremidade com broca), [00111] um fuso montado para alternar axialmente do dito conjunto de alojamento e sendo adaptado para ter, ou tendo em sua extremidade, mais próxima da extremidade com broca do conjunto de alojamento, uma broca interna, [00112] um motor de fluido dentro do conjunto de alojamento adaptado para receber e ser acionado por uma alimentação de fluido de coluna de perfuração de fundo, [00113] uma transmissão do dito motor para o dito fuso para girar o fuso ao redor do eixo geométrico longitudinal do conjunto de alojamento e por meio disto também a dita broca interna em uso, [00114] pelo menos uma rede magnética fixa para girar com o conjunto de alojamento, e

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16/37 [00115] pelo menos uma rede magnética complementar para girar com o fuso, [00116] em que a rotação relativa do dito fuso para o dito conjunto de alojamento fará uma interação entre o par, ou pares, de redes magnéticas complementares para fazer a alternação do fuso e de sua broca interna em relação ao conjunto de alojamento e a sua broca externa.

[00117] Em um aspecto a invenção consiste em um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração que inclui uma broca de perfuração de conjunto de fundo de poço ou um conjunto de fundo de poço de brocas de perfuração interna e externa, o dito método compreendendo ou incluindo as etapas de (a) conduzir o conjunto de perfuração para dentro do furo de poço, e (b) simultaneamente e/ou em série (i) girar a broca de perfuração como parte da coluna de perfuração ou uma broca de perfuração externa ao redor do eixo geométrico de perfuração como parte da coluna de perfuração, e (ii) vibrar a broca de perfuração ou girar e vibrar uma broca de perfuração interna axialmente com relação ao eixo geométrico de perfuração, [00118] em que a vibração axial da broca de perfuração ou da broca de perfuração interna é feita por um acionamento rotativo axial de fundo de poço (por exemplo, pela ou através da coluna de perfuração) para fazer com que um fuso gire ao redor de um eixo geométrico rotacional pelo menos substancialmente alinhado com o eixo geométrico de perfuração por meio disto, com interações magnéticas entre as redes magnéticas do fuso e as redes magnéticas capazes de coatuar com estas, para fazer uma alternação axial do fuso e assim da broca

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17/37 de perfuração ou da broca de perfuração interna.

[00119] Em um aspecto a invenção consiste em um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração que um conjunto de fundo de poço que tem uma broca de perfuração, dito método compreendendo ou incluindo as etapas de (a) conduzir o conjunto de perfuração para dentro do furo de poço, e (b) simultaneamente (i) girar a broca de perfuração (ii) alternar a broca de perfuração com relação ao eixo geométrico de perfuração.

[00120] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto para utilização na perfuração de um furo em uma formação de subsuperfície, o dito conjunto compreendendo ou incluindo:

[00121] uma broca de perfuração, [00122] um fuso diretamente ou indiretamente capaz de alternar sobre um eixo geométrico coincidente com o ou paralelo ao eixo geométrico de perfuração da broca de perfuração, [00123] um motor de fluido ou motores de fluido (motor de fluido) para girar o dito fuso e girar a dita broca, e [00124] pelo menos duas redes de ímãs adaptadas para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação do dito fuso.

[00125] Em outro aspecto a invenção consiste em um conjunto para utilização na perfuração de um furo em uma formação de subsuperfície, o dito conjunto compreendendo ou incluindo:

[00126] uma broca de perfuração, [00127] um fuso conectado diretamente ou indiretamente na dita broca de perfuração e capaz de alternar sobre um eixo geométrico coincidente com o ou paralelo ao eixo geométrico de perfuração da broca de perfuração,

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18/37 [00128] um acionamento por ou através da coluna de perfuração (por exemplo, a própria coluna de perfuração e/ou um fluxo de fluido para um motor de fluido) para girar o dito fuso, e [00129] pelo menos duas redes de ímãs adaptadas para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação do fuso.

[00130] Em um aspecto adicional a presente invenção consiste em, em combinação, um subconjunto ou conjunto, em e/ou para um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração, [00131] um alojamento para ser capaz de ser fixável na extremidade de uma coluna de perfuração, [00132] uma broca ou brocas na extremidade inferior de tal alojamento, a broca ou pelo menos uma broca sendo capaz de ser girada em relação ao alojamento, [00133] um fuso dentro do dito alojamento capaz de alternar a ou a pelo menos uma broca de perfuração axialmente ao eixo geométrico rotacional da broca de perfuração, [00134] um acionamento de motor de fluido para girar o dito fuso, [00135] pelo menos um par de redes magnéticas complementares dentro do alojamento, um do ou cada par carregado pelo fuso, adaptado para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação do fuso, e [00136] um acionamento com engrenagens do motor de fluido para a broca ou a pelo menos uma broca.

[00137] Em um aspecto adicional a presente invenção consiste em, em combinação, um subconjunto ou conjunto, em e/ou para um método para perfurar um furo em uma formação de subsuperfície por um conjunto de perfuração, [00138] um alojamento para ser capaz de ser fixável na extremidade de uma coluna de perfuração,

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19/37 [00139] uma broca ou brocas na extremidade inferior de tal alojamento e capaz de ser girada com o dito alojamento e/ou ser feita girar em relação ao alojamento, [00140] um fuso dentro do dito alojamento conectado ou conectável diretamente ou indiretamente na dita broca de perfuração ou uma dita broca de perfuração e capaz de transmitir uma vibração para dentro da ou daquela broca de perfuração axialmente ao eixo geométrico rotacional da broca de perfuração, [00141] um acionamento para girar o dito fuso, e [00142] pelo menos dois pares de redes magnéticas complementares dentro do alojamento adaptados para fazer a alternação do dito fuso responsivas à rotação do fuso.

[00143] Em outro aspecto a invenção é um aparelho de perfuração que compreende ou inclui:

[00144] um conjunto de alojamento tubular adaptado em uma extremidade para uma conexão direta ou indireta a uma coluna de perfuração e que tem ou adaptado para ter na outra extremidade, uma broca de perfuração, [00145] um fuso montado para alternar axialmente do dito conjunto de alojamento, [00146] um acionamento de um motor de fluido para fazer a rotação do fuso, [00147] pelo menos uma rede magnética fixa com relação ao conjunto de alojamento, [00148] pelo menos uma rede magnética complementar para girar com o fuso, e [00149] uma saída de redução com engrenagens do motor de fluido, sendo através do fuso ou não para a broca de perfuração para fazer a sua rotação;

[00150] em que a rotação relativa do dito fuso para o dito conjunto

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20/37 de alojamento fará uma interação entre o par, ou pares, de redes magnéticas complementares para fazer a alternação do fuso e assim uma alternação axial da broca de perfuração em relação ao alojamento:

[00151] Em outro aspecto a invenção é um aparelho de perfuração que compreende ou inclui [00152] um conjunto de alojamento tubular adaptado em uma extremidade para uma conexão direta ou indireta a uma coluna de perfuração a ser girada por meio disto quando perfurando e tendo ou adaptado para ter na outra extremidade, uma broca periférica ou externa (por exemplo, anular) (broca externa) (extremidade com broca), [00153] um fuso montado para alternar axialmente do dito conjunto de alojamento e sendo adaptado para ter, ou tendo em sua extremidade, mais próxima da extremidade com broca do conjunto de alojamento, uma broca interna, [00154] um acionamento axial para o fuso para fazer a sua rotação, [00155] pelo menos uma rede magnética fixa para girar com o conjunto de alojamento, e [00156] pelo menos uma rede magnética complementar para girar com o fuso, [00157] em que a rotação relativa do dito fuso para o dito conjunto de alojamento fará uma interação entre o par, ou pares, de redes magnéticas complementares para fazer a alternação do fuso e de sua broca interna em relação ao conjunto de alojamento e a sua broca externa.

[00158] Como aqui utilizado os termos cabeça de perfuração, broca, conjunto de broca, coluna de perfuração devem ser considerados intercambiáveis (isto é, estes não são restritivos um em relação ao outro), a menos que o contexto especificamente requeira.

[00159] Como aqui utilizado, uma referência a uma coluna de perPetição 870180132965, de 21/09/2018, pág. 24/53

21/37 furação, perfuração, ou similares não determinam que a perfuração é necessariamente verticalmente para baixo. A perfuração pode na realidade ser em qualquer direção.

[00160] Referência aqui a axial ou axialmente em relação às vibrações significa geralmente em uma direção pelo menos substancialmente paralela à cabeça de perfuração, broca, conjunto de broca e/ou eixo geométrico de coluna de perfuração.

[00161] Como aqui utilizado o termo e/ou significa e ou ou, ou ambos.

[00162] Os termos diretamente ou indiretamente e direto ou indireto em relação à vibração que surge do martelamento refere-se a uma transmissão unidirecional ou bidirecional através de um ou outro dos componentes envolvidos com o martelamento.

[00163] Os termos martelo ou martelamento podem ser interações de sólido para sólido, interações de sólido para uma superfície sólida coberta com líquido ou outros. Mais ainda, martelo ou martelamento, etc. podem significar o martelamento ser em ambas as direções axiais (por exemplo, bidirecional, se perfuração vertical, para cima e para baixo). Este pode, como visto em algumas modalidades, ao invés ser unidirecional em uma direção axial (por exemplo, para baixo). Um martelamento positivo nos dois sentidos leva tanto à perfuração quanto alargamento traseiro. A vibração de martelamento unidirecional (por exemplo, condutiva para baixo para perfuração) pode reduzir os danos vibracionais acima do aparelho.

[00164] Como aqui utilizado (s) após um substantivo significa as formas plurais e/ou singulares do substantivo.

[00165] O termo compreendendo como utilizado neste relatório descritivo significa consistindo pelo menos em parte em. Quando interpretando as declarações neste relatório descritivo os quais incluem este termo, as características, prefaceadas por este termo ou algum

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22/37 equivalente estão presentes mas outras características podem também estar presentes. Termos relativos como compreende e compreendido devem ser interpretados no mesmo modo. É pretendido que uma referência a uma faixa de números aqui descritos (por exemplo, 1 a 10) também incorpora uma referência a todos os números racionais dentro desta faixa (por exemplo, 1, 1,1, 2, 3, 3,9, 4, 5, 6, 6,5, 7, 8, 9, e 10) e também qualquer faixa de números racionais dentro desta faixa (por exemplo, 2 a 8, 1,5 a 5,5 e 3,1 a 4,7).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00166] As formas preferidas da presente invenção serão agora descritas com referência aos desenhos acompanhantes nos quais: [00167] figura 1 é um desenho como um conceito que mostra uma disposição de fundo de poço capaz de martelar indiretamente a broca em ambas as direções (bidirecionalmente) como uma consequência de rotação de um primeiro membro rotativo central em relação a um segundo membro rotativo externo impulsionado pela rotação de coluna de perfuração, o primeiro membro rotativo atuando como o martelo, [00168] figura 1A é um diagrama similar à disposição de fundo de poço da figura 1 mas mostrando o primeiro membro rotativo não capturando o martelo ou não sendo capaz de martelar indiretamente a broca em ambas as direções, isto é, uma disposição unidirecional, [00169] figura 2 é similar à figura 1 em todos os aspectos em que existe um comprimento (um comprimento curto somente é mostrado) de haste de perfuração sendo interposto entre a broca e a parte que está sendo martelada, [00170] figura 2A é uma disposição similar, em relação à figura 2, como é a figura 1A para a figura 1, [00171] figura 3 mostra como um desenho conceitual, uma disposição direta onde um primeiro membro rotativo central, impulsionado por um motor de lama ou outra entrada mecânica, pode ser feito girar para

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23/37 diretamente fazer com que a cabeça de corte gire, o segundo membro rotativo circundante sendo impulsionado ou preso pela rotação de coluna de perfuração ou o seu estado estático, o martelo do primeiro membro rotativo carregando a cabeça de corte mas martelando e/ou sendo martelado pelo circundante preso na coluna de perfuração, [00172] figura 4 é uma disposição direta similar àquela da figura 3 mas onde hastes de perfuração estão interpostas entre o primeiro membro rotativo e a cabeça de corte, a modalidade da figura 4 não necessariamente sendo de fundo de poço ou fundo de poço profundo, isto é, esta podendo em ser em qualquer ponto ao longo, incluindo em uma extremidade superior da coluna de perfuração, com as hastes de perfuração entre o martelo do primeiro membro rotativo e a cabeça de corte, [00173] figura 5 é uma variação do conceito indireto da figura 1A onde utilizável no fundo de poço é uma disposição de martelo unidirecional, a coluna de perfuração circundante ou carcaça do aparelho vibracional tendo um anel capaz de desdobrar para acoplar o solo para por meio disto transmitir o estado de sua falta de rotação de volta para o eixo central capaz de martelar sobre a cabeça de corte, [00174] figura 6 é um diagrama indireto similar daquele da figura 5 mas onde o aparelho pode ser utilizado em outro lugar do que totalmente no fundo de poço, isto é, em algum lugar ao longo do comprimento de coluna de perfuração ou como um martelo superior, [00175] figura 7 mostra um diagrama de uma cabeça de corte composta onde o envoltório carrega os cortadores no fundo da carcaça que forma parte da coluna de perfuração para girar ao redor de um cortador central capaz de ser girado sob a ação de um motor de alguma espécie transmitindo através de um eixo central que carrega algumas das redes magnéticas, para interagir por alternação mútua em relação às redes complementares presas na carcaça,

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24/37 [00176] figura 8 é um diagrama que mostra redes magnéticas interatuantes e um acionamento mecânico separado para o envoltório como um fuso em relação a um eixo motor central no qual outras redes magnéticas estão montadas, o eixo motor carregando um martelo e sendo girável sob entradas apropriadas para fazer uma saída de eixo motor vibratória e rotativa para a esquerda (isto é, ação direta), [00177] figura 9 é uma vista isométrica de um conjunto de martelo superior de um tipo que tem um acionamento de entrada da esquerda e que tem um eixo central que carrega o martelo e que estende para a direita para um eixo de saída conectável na coluna de perfuração de fundo de poço ou adicionalmente de fundo de poço, existindo a possibilidade de uma entrada rotacional de coluna de perfuração da esquerda, [00178] figura 10 é uma vista isométrica da outra extremidade do conjunto da figura 9, [00179] figura 11 é uma vista da extremidade esquerda do aparelho da figura 10, [00180] figura 12 é um corte transversal AA do aparelho das figuras 9 a 11, [00181] figura 13 é uma vista de cabeça ou broca de perfuração de um conjunto como mostrado nas figuras 13 a 15, [00182] figura 14 é uma vista isométrica de um conjunto de fundo de poço das figuras 13 até 15, [00183] figura 15 é um corte em BB do conjunto das figuras 13 e 14, tal aparelho tendo pinos de acionamento para prover uma rotação de um motor para isolar a vibração do motor de lama e que tem conjuntos de redes magnéticas que giram com a carcaça ao redor do eixo geométrico central, a lama do motor de lama passando para baixo através do aparelho para sair através da broca de perfuração assim sendo multifuncional,

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25/37 [00184] figura 15A é uma variação da modalidade da figura 15 que mostra um sistema de engrenagens planetárias (como um exemplo de um sistema de engrenagens) e um acionamento de acoplamento viscoso, [00185] figura 16 é um corte transversal de uma caixa de engrenagens planetárias como utilizada na figura 15A, [00186] figura 17 é uma vista diagramática que mostra a rotação de uma rede magnética em um sentido horário (sendo o primeiro ou membro rotacional secundário) em relação às redes (de qualquer comprimento) do outro do primeiro ou membro rotacional secundário e que mostra com R e A uma circunstância de repulsão e de atração respectivamente entre as redes complementares de modo que existe um impulso de alternação mútua líquida na direção da seta, e [00187] figura 18 mostra uma disposição como na figura 17 em um momento no tempo mais tarde quando existe uma inversão das forças atrativas A e repulsivas R entre os pares das redes magnéticas, existindo um impulso de alternação mútua líquida na direção da seta. [00188] A figura 1 mostra um diagrama onde existe uma cabeça de corte 1 (isto é, a cabeça ou broca de perfuração) acionada pela carcaça externa 2 a qual é o segundo membro rotacional. Esta carcaça ou segundo membro rotativo é girada pela rotação da coluna de perfuração de furo acima.

[00189] A cabeça de corte 1 é ranhurada para deslizar em relação ao segundo membro rotativo na direção axial e receber um acionamento rotacional do mesmo.

[00190] O primeiro membro rotativo 4 como um martelo é um eixo central impulsionado por um motor de lama ou outra disposição nãomostrada, o segundo membro rotativo carrega as redes 5 as quais interagem com as redes 6 carregadas pelo primeiro membro rotativo.

[00191] Assim, a rotação relativa entre as redes interativas de 5 e 6

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26/37 é tal de modo a fazer a alternação do segundo membro rotativo em relação ao primeiro membro rotativo 4, ou vice-versa, ou ambos. Isto tem o resultado que o membro 7 (cativo entre 8 e 9 do membro 4) recebe o martelamento do primeiro membro rotativo 4.

[00192] Pode ser visto que tal disposição resulta em uma pequena circunferência total adequada para uma aplicação de fundo de poço.

[00193] A disposição como mostrado na figura 2, enquanto parecendo uma disposição de martelo indireto bidirecional similar àquela da figura 1, resulta, esta própria, melhor para mais acima no conjunto de coluna de perfuração, isto é, pode atuar como um martelo superior ou em algum lugar entre estes.

[00194] Aqui a cabeça de corte 10 através das hastes de perfuração 13 pelo segundo membro rotativo 11 como a carcaça externa 11 ranhurada no topo das hastes de perfuração. A cabeça de corte 10 recebe a vibração de 12 como um resultado de suas interações com 17 e 18 do primeiro membro rotativo 16. Como pode ser visto a cabeça de corte está conectada por uma haste de perfuração 13 na conexão ranhurada 14 com o segundo membro rotativo ou carcaça.

[00195] O segundo membro rotativo está adaptado para ser impulsionado através de 15 pelo motor hidráulico ou outra entrada mecânica. O primeiro membro rotativo 16 martela 12 capturado pelas regiões 17 e 18 (como era o caso no conceito da figura 1) de modo que existe uma interação entre 12 e cada um de 17 e 18 para prover a vibração para baixo através da haste de perfuração para a cabeça de corte 10. Isto surge da relatividade do movimento rotacional entre o primeiro e o segundo membros rotativos 16 e 11 respectivamente, carregando respectivamente as redes magnéticas 19 e 20 e o movimento relativo axial resultante.

[00196] Ambos os conceitos apresentados nas figuras 1 e 2 são ambos modos de impacto. Isto é independente de se ou não, por

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27/37 exemplo, a carcaça externa ou segundo membro rotativo 11 está estacionário, inverso ou na mesma direção com relação à rotação do eixo central 16, ou vice-versa.

[00197] As disposições das figuras 1A e 2A são as mesmas que para as figuras 1 e 2 só que são unidirecionais, isto é, 7A sendo atuado pelo primeiro membro rotativo 4A ou 16A para baixo (com referência às figuras 1A, 2A) como uma consequência do impacto entre 7A e 9A ou 12A e 17A.

[00198] A figura 3 mostra um terceiro conceito e desta vez um conceito de fundo de poço, aqui a cabeça de corte 21 está diretamente axialmente movida pelo martelo 22 que atua dentro das regiões 24 e 25 as quais formam parte do primeiro membro rotativo 23 o qual é um eixo central impulsionado por um motor de lama, um motor de fluido ou outra entrada mecânica.

[00199] O martelo 22 atua dentro das regiões 24 e 25 do segundo membro rotativo ou carcaça 26 o qual é girado, ou preso, pela coluna de perfuração, isto é, este é impulsionado pela coluna de perfuração quando a coluna de perfuração gira. Nesta disposição as redes magnéticas 27 do primeiro membro rotativo 23 interagem com as redes magnéticas 28 do segundo membro rotativo 26 assim para fazer com que o eixo central em 22 martele para trás e para frente sobre as regiões 24 e 25 do segundo membro rotativo e/ou, pela relatividade de movimento axial entre os membros 23 e 26, para derivar um efeito de martelamento o qual carrega diretamente para a cabeça de corte 21. Não importa o que é considerado o martelo (isto é, se este é o par de regiões 24 e 25 ou o membro 22 que tem faces de martelamento carregadas pelo primeiro membro rotativo), mas, para consistência de explicação, esta é uma disposição direta ao contrário das disposições indiretas das figuras 1 até 2A, e com isto o membro 22 é o martelo.

[00200] A figura 4 mostra ainda uma modalidade adicional.

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28/37 [00201] Aqui uma cabeça de corte 29 é acionada por um eixo central através das hastes de perfuração 30. O eixo central é o primeiro membro rotativo 31. Este é impulsionado por um eixo motor de perfuração ou outro meio já que esta disposição é capaz de ser movida mais furo acima ou pode ser utilizada como um martelo superior da coluna de perfuração.

[00202] Apesar de tudo a carcaça externa é o segundo membro rotativo 32.

[00203] O martelo 33 é atuado pelas regiões 34 e 35 da carcaça externa ou segundo membro rotativo 32.

[00204] Esta alternação relativa entre 34, 35 e 33 faz o efeito de martelamento, a vibração surgindo do movimento da carcaça externa em relação à coluna de perfuração, vice-versa, ou ambos.

[00205] A coluna de perfuração é sincronizada para girar com as redes magnéticas 36 do primeiro membro rotativo 31. Estas interagem com as redes magnéticas 37 carregadas por seu segundo membro rotativo. Isto faz o movimento mútuo que resulta no martelamento.

[00206] A figura 5 mostra as disposições da figura 1A. Aqui, no entanto, o primeiro membro rotativo 37 martela indiretamente na cabeça de corte 38. O segundo membro rotativo 39 é girado pela rotação da coluna de perfuração que carrega com esta as suas redes magnéticas 40. As redes magnéticas 41 do primeiro membro rotativo 34 estão interpostas mas é claro pode existir uma série de coações substancialmente como posteriormente descrito com referência às figuras 16 e

17.

[00207] Onde a disposição da figura 5 difere é que uma asa periférica 42 está provida um anel de acoplamento de terra adaptado para atuar através de um sistema de engrenagem que envolve os membros ao redor de uma região solar 44 do primeiro membro rotativo 37 de modo que possa existir uma relação entre o primeiro membro rotativo

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29/37 e a asa externa 42. Conforme 42 acopla a formação esta cessa de girar fazendo com que 37 (através de 43) gire em relação a 40 e por meio disto causando um impacto axial na broca (38) através do martelo na extremidade de fundo de poço de 37. O martelo não sendo diretamente conectado na broca pode, em tais circunstâncias, simplesmente alternar axialmente para fazer o martelamento sobre a cabeça de corte. Nesta situação a extensão da carcaça ou segundo membro rotativo 39 para dentro da região ranhurada 45 gira a cabeça de perfuração 38, nenhum efeito rotacional passando para baixo através do eixo central 37. No entanto a rotação do eixo 37 quando e se esta ocorre, pode ter um efeito sobre a natureza do sistema vibratório resultante já que esta afeta a relatividade de velocidade das redes magnéticas.

[00208] A disposição da figura 6 é idêntica àquela da figura 5 com exceção das hastes de perfuração 46 sendo mostradas para baixo para a cabeça de corte 47.

[00209] Como pode ser apreciado em um cenário de perfuração, qualquer extensão para cima da região 48 (isto é, aquela da carcaça ou segundo membro rotativo 39) mas ainda dentro do furo ou de outro modo abaixo de um acionamento principal, pode ser considerada a coluna de perfuração como podem as hastes de perfuração 49 no fundo de poço do aparelho vibratório ou sua parte acima das hastes de perfuração 46.

[00210] Na figura 7 está mostrado um alojamento cilíndrico 49 que tem uma broca ou cortador externo 50 na sua extremidade inferior. A broca externa 50 gira sincronizadamente com o alojamento tubular 49 o qual está conectado na sua região de extremidade superior 51 a um motor de lama então para dentro de uma coluna de perfuração em um modo convencional.

[00211] O conjunto está adaptado para receber uma alimentação de

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30/37 fluido para dentro do motor 52 carregado pelo dispositivo (a forma preferida sendo um PDM ou motor de lama). O motor 52 aciona para fazer a rotação do eixo motor 53 então 56 do fuso 67 através do acoplamento 54.

[00212] O fuso 67 está vedado por uma vedação 57 assim como uma vedação 58 de modo a proteger as formações de rede magnética de fuso 59 e 61 as quais coatuam com aquelas formações de rede magnética 60 e 62 que não giram com o eixo motor.

[00213] Como parte de um conjunto de vedação 58, rolamentos estão providos em 63 para o eixo 56 do fuso. Estes atuam além de uma região de rolamento deslizante 64 do fuso o qual carrega a broca interna 65 a qual está acoplada em 66 com a região 64.

[00214] Se outros rolamentos forem requeridos para o eixo, estes podem ser providos.

[00215] De preferência vedações 57 e 58 estão providas para manter a lama e outros detritos afastados das redes magnéticas.

[00216] De preferência também existe uma projeção 68 do fuso e uma projeção 69 do alojamento que são circundadas em um líquido ou fluido (de preferência um líquido tal como um óleo), ou podem impactar sobre um filme de líquido, de modo a prover um batente contra uma colisão de ímã a ímã assim como a transmitir o choque, isto é, o martelamento.

[00217] Uma pessoa versada na técnica apreciará como um fuso que tem uma flutuação axial em relação à transmissão do motor 52, isto é, a transmissão sendo o membro 53 que carrega os membros ou pinos 54 os quais coatuam com o membro 55 do fuso. Rolamentos ou suportes radiais adicionais podem, se desejado, ser providos.

[00218] Outros suportes e/ou acionamentos podem ser utilizados.

[00219] Opcionalmente a broca interna de fuso pode estar adaptada para impactar um lábio interno ou parte externa da coluna de perfuraPetição 870180132965, de 21/09/2018, pág. 34/53

31/37 ção para por meio disto passar o choque para os dentes da coluna, isto é, a broca externa.

[00220] Como descrito em relação à figura 7, uma referência foi feita ao primeiro membro rotativo sendo um fuso e o segundo membro rotativo sendo o envoltório, isto é, a carcaça ou coluna de perfuração.

[00221] Como ficará aparente das descrições anteriores uma disposição do tipo de corte ou broca interna ou externa pode ser provida utilizando alguns mecanismos descritos com relação a outras modalidades aqui, isto é, com as características de martelamento unidirecional e/ou bidirecional e independente de se ou não o primeiro ou o segundo membro rotativo carrega o martelo e independente de se ou não o outro carrega as superfícies complementares.

[00222] A figura 8 mostra ainda uma modalidade adicional de acordo com a presente invenção.

[00223] A modalidade da figura 8 mostra redes magnéticas interatuantes e um acionamento mecânico separado para o envoltório como um fuso em relação ao eixo motor central no qual as outras redes magnéticas estão montadas. O eixo motor carrega um martelo e sendo rotativo sob entradas apropriadas pode ser feito alternar em relação ao seu envoltório para prover uma saída de eixo motor vibracional e rotacional para a esquerda (com referência à figura 8).

[00224] Na figura 8 o aparelho vibracional está mostrado genericamente como 70. Este tem da direita uma entrada de acionamento 71 a qual, através de pinos 72, gira a região 73 do eixo motor 74. Este carrega as redes magnéticas 75 para interagir com as redes magnéticas 76 em um modo como posteriormente aqui descrito. As redes 76 são fixas em relação ao membro ou conjunto 77 o qual captura a região de martelo 78 do eixo motor 74. Este martelo 78 atua contra as faces 79 do conjunto 77. Estas faces 79 são partes de uma região periférica com engrenagens 80 atuada por uma engrenagem 81 de um motor

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32/37 hidráulico, pneumático, elétrico ou outro 82. De preferência este é um acionamento mecânico tal como um motor hidráulico.

[00225] O membro 71 pode ser acionado por qualquer acionamento mecânico tal como um motor hidráulico, um motor elétrico, ou outro.

[00226] A saída do eixo motor 74 é em 83 para dentro da coluna de perfuração ou da broca.

[00227] As figuras 9 até 12 mostram uma modalidade preferida de acordo com a presente invenção onde estão mostrados:

acionamento de entrada para fornecer o movimento rotativo eixo central e pistão de fole, aparafusados juntos pinos de acionamento o fole de ar gira na mesma velocidade que o eixo central placa de extremidade de martelo aparafusada no conjunto de ímãs externo (segundo conjunto de ímãs) girado pelos motores hidráulicos bucha de mancal conjuntos de ímãs centrais (primeiros conjuntos de ímãs) estes giram com o eixo central martelo engrenagem interna zonas de impacto de martelo eixo central pinhão de acionamento alojamento de martelo aparafusado na placa de extremidade de martelo

100 motor hidráulico montado no suporte de rolamento

101 entrada de lama de perfuração

102 suporte de rolamento

103 base de suporte de rolamento presa na corrediça de mastro de plataforma de perfuração

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33/37 [00228] Nesta disposição pode ser visto que o pinhão de acionamento 98 é capaz de acionar a engrenagem interna 95, a placa de extremidade de martelo 91, etc., ou como uma consequência da entrada do motor hidráulico 100.

[00229] Será visto também que o acionamento de entrada em 87 tem o efeito de girar os pinos de acionamento 89, o pistão de fole de ar, o eixo central 97, e os conjuntos magnéticos 93 em uníssono.

[00230] Outra modalidade será agora descrita com referência às figuras 13, 14 e 15, aqui são providos:

104 acionamento de entrada da coluna de perfuração para fornecer a rotação de perfuração

105 motor de lama

106 eixo de saída de motor de lama para fornecer rotação para os ímãs

107 mola de gás

108 os pinos de acionamento fornecem rotação do motor de lama para os ímãs mas não permitem a vibração de volta para o motor de lama

109 eixo central

110 conjuntos de ímãs externos que giram com a carcaça

111 rotação de conjunto de ímãs central do eixo de saída de motor de lama

112 martelo

113 zona de impacto de martelo

114 carcaça

115 a lama de perfuração passa através do centro do motor de lama

116 eixo motor de broca de perfuração

117 broca de perfuração [00231] Na disposição das figuras 13 até 15, os membros 104, 110, 114, 116 e 117 todos movem um movimento rotativo em uníssono. A

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34/37 broca vibra axialmente mas os outros não. A carcaça externa 114 gira com os conjuntos de ímãs externos 110.

[00232] Uma característica desta disposição é que o conjunto de ímãs central 111 (mas não os conjuntos de ímãs 110 da carcaça 114) é girado pelo eixo de saída de motor de lama. Outra característica é que o martelo 112 nesta disposição atua unidirecionalmente para baixo na direção da broca de perfuração 117 e a mola de gás 107 ajuda a isolar a vibração para cima através da coluna de perfuração.

[00233] Assim a carcaça 114 gira em sincronia com a coluna de perfuração de modo a fazer a rotação da broca de perfuração enquanto que o motor de lama 105, o qual provê a lama lubrificante para baixo através da broca de perfuração 117, faz a vibração provendo um movimento relativo de seus ímãs 110 para aqueles 111 do eixo central.

[00234] A figura 15A mostra ainda outra variante por meio de que a plataforma de perfuração prove rotação para a carcaça externa. Conforme a cabeça de corte acopla a formação, esta momentaneamente desacelera, causando uma reação de torque através do eixo motor ranhurado para o suporte de planetária 72, o qual cessa de girar. Com a carcaça externa ainda girando isto faz com que a engrenagem anular 84 gire o que por sua vez gira as engrenagens de transporte 85 - o que por sua vez gira a engrenagem solar 86. A engrenagem solar 86 está presa no eixo central (e gira a uma velocidade diferente - de preferência mais alta do que a carcaça, causando uma vibração de alta frequência) o qual por sua vez gira o primeiro membro rotativo o qual reage em relação ao segundo membro rotativo assim induzindo o impacto na cabeça de corte.

[00235] Adicionalmente a engrenagem solar 86 aciona o eixo central o qual, através dos pinos de acionamento, gira o acoplamento viscoso (novamente em alta RPM devido ao engrenamento planetário) o

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35/37 que faz uma reação de torque inversa através de 86, 85, 84 e 72 o qual está preso a ranhura de eixo motor e finalmente a cabeça de corte. Esta característica pode prover um torque rotativo considerável para girar a cabeça de corte - o que pode ser necessário em certas formações de solo.

[00236] Na figura 15A está mostrado:

118 cabeça de corte

119 eixo motor ranhurado com a cabeça de corte

120 zona de martelo

121 pinos de acionamento

122 acoplamento viscoso

123 primeiro membro rotativo

124 segundo membro rotativo

125 carcaça impulsionada pela rotação de coluna de perfuração

126 eixo central

128 zona de engrenagem planetária como mostrado na figura 16 [00237] A figura 16 mostra em mais detalhes a planetária como engrenagem como utilizada em 15A.

[00238] Na figura 16 está mostrado:

engrenagem solar (fixa no eixo central) engrenagem anular (fixa na carcaça) engrenagens de transporte transporte planetário (fixo no eixo motor) [00239] As interações magnéticas podem ser substancialmente como descrito nas nossas PCT/NZ2005/000329 e PCT/NZ2006/000244. [00240] Está previsto que bancos ou redes podem ser interdispersos para o mesmo mas maior efeito.

[00241] Como descrito na nossa WO 2006/065155 (PCT/NZ2005/000329), existe uma descrição de um fuso sendo alternado por meios magnéticos. As extremidades do fuso (não importa

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36/37 quão longo) têm eletroímãs ou (de preferência) ímãs de terras raras montados e cativos (por exemplo, como formas troncocônicas cativas sob uma placa fixa complementar). Em tal disposição, o fuso quando girado pulsa responsivo a membros adjacentes também equipados com ímãs.

[00242] De tal modo, o fuso pode alternar em relação a um detalhe arbitrário das redes magnéticas não-carregado pelo fuso. Isto será daqui em diante descrito com referência específica às figuras 17 e 18 que são as figuras 3 e 4 da WO 2006/065155. O conteúdo total da WO 2006/065155 está aqui incluído como referência.

[00243] As figuras 17 e 18 por referência a regiões de diferente polaridade de ímãs permanentes ou outros mostram o efeito. A seta em ziguezague partida é indicativa na WO 2006/065155 da potência retirada de uma primeira estrutura complementar.

[00244] Na disposição mostrada, existe uma segunda estrutura complementar mostrada fora de fase no que diz respeito às polaridades mais e menos apresentadas. O fuso opcionalmente tem a mesma polaridade em cada extremidade, de modo que, em uma condição como mostrado na figura 17, existe uma força repulsiva líquida que surge do alinhamento de polaridades mais e mais entre o fuso e a primeira estrutura complementar enquanto que, ao mesmo tempo, existe uma força atrativa mais e menos A entre o fuso e a segunda estrutura complementar.

[00245] Um curto momento no tempo após a situação oposta, existe e é esta rápida alternação de R e A para A e R que leva à inversão na direção do fuso conforme o fuso gira ou o fuso é impedido de girar e as outras redes magnéticas são giradas, ou ambos, para prover um efeito líquido.

[00246] De preferência, são utilizados ímãs permanentes especificamente ímãs do tipo de Terras Raras de alta densidade magnética, por

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37/37 exemplo, ímãs de Neodímio, tais como aqueles de NdFeB, podem ser estáveis a 180°C e Samário Cobalto magnético (FmCo), o qual pode ser utilizado até 400°C).

[00247] Outras formas de ímãs podem ser utilizadas incluindo aqueles ímãs que podem ser desenvolvidos no futuro. Falando genericamente, no entanto, os eletroímãs são contra indicados puramente do ponto de vista de tamanho e da necessidade de prover entradas elétricas adequadas em uma estrutura que vibra e está sujeita a ambientes adversos.

[00248] Está previsto que as velocidades rotacionais do fuso podem variar significativamente. Um mero exemplo de uma tal rotação é 1600 RPM, a qual é suficiente, com os ímãs como apresentado, para prover um impulso para trás e para frente relativo suficiente, independente de qual membro martela como nas nossas modalidades preferidas da perfuração, para prover uma saída vibracional compensadora. As faixas usuais podem ser de 1000 a 2000 RPM mas podem ser mais altas ou mais baixas. 2000 RPM é igual a aproximadamente 130 Hz.

Claims

reivindicações

1. Aparelho de perfuração que compreende uma coluna de perfuração (11), operável para girar a coluna de perfuração (11) ou pelo menos uma cabeça (10) ou uma broca de perfuração da coluna de perfuração (11), ou ambas, e operável para prover uma vibração axialmente à cabeça (10) ou broca de perfuração;

um aparelho vibracional (12, 17, 18) posicionado como parte da coluna de perfuração (11) ou dentro da coluna de perfuração (11) para prover a dita vibração;

o dito aparelho vibracional tendo redes magnéticas interativas, existindo pelo menos um primeiro conjunto (19) com uma primeira rede, sendo uma rede magnética ou conjunto de redes magnéticas e existindo pelo menos um segundo conjunto (20) com uma segunda rede, sendo uma rede magnética ou conjunto de redes magnéticas, de modo que a primeira rede e a segunda rede interagem, responsivas à rotação relativa entre a dita primeira rede e a dita segunda rede, para fazer a alternação da primeira rede em relação à segunda rede, ou vice-versa, ou ambas, e assim os seus respectivos conjuntos de suporte;

caracterizado pelo fato de que uma rede dentre a primeira rede e a segunda rede e seu conjunto sendo mantido relativo a ou pela coluna de perfuração para mover sincronizadamente em rotação com a coluna de perfuração (11) quando a coluna de perfuração (11) é girada, uma entrada mecânica para girar, independentemente da dita coluna de perfuração, o outro conjunto dentre o dito primeiro conjunto e dito segundo conjunto;

rotação relativa entre o primeiro conjunto e o segundo conjunto sendo feita pela entrada mecânica independente e rotação da coluna de perfuração ou cabeça ou broca de perfuração da rotação de

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2/4 coluna de perfuração;

em que a cabeça (10) ou broca de perfuração que vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto de martelamento da cabeça de perfuração (10) ou broca pelo primeiro conjunto (19) ou o segundo conjunto (20), ou ambos.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cabeça (10) ou broca de perfuração vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto da ou um martelamento da, ou ambas, cabeça (10) ou broca de perfuração pelo primeiro conjunto (19).
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cabeça (10) ou broca de perfuração vibra como uma consequência de um carregamento direto ou indireto da ou um martelamento da, cabeça (10) ou broca de perfuração, ou ambas, pelo segundo conjunto (20).
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda rede e os seus primeiro (19) e segundo (20) conjuntos podem girar em direções opostas.
5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda rede e os seus primeiro e segundo conjunto podem girar na mesma direção.
6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma rede dentre a primeira rede e a segunda rede e seus primeiro (19) e segundo (20) conjuntos pode ser não-rotativa quando a outra rede dentre a primeira rede e a segunda rede e seus primeiro (19) e segundo conjuntos (20) é rotativa.
7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o aparelho vibracional está abaixo do acionamento rotacional (52) para dentro da coluna de perfuração (11).

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8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o acionamento rotativo em um eixo motor (53), como um dos ditos primeiro e segundo membros rotativos faz um martelamento unidirecional ou bidirecional.
9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito acionamento rotativo é aquele de um motor de lama, um motor de fluido ou um motor elétrico ou outro acionamento mecânico ou elétrico.
10. Aparelho de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o outro dos ditos primeiro e segundo membros rotativos é rotativo pela ou com a coluna de perfuração.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que engrenagens (128) proveem uma velocidade rotativa maior ou menor para uma da dita rede magnética e/ou uma velocidade de rotação de broca em relação a uma entrada de acionamento rotativo.
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um acoplamento viscoso (122) provê um acionamento para uma da dita rede magnética.
13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a coluna de perfuração gira um cortador (50) e existe uma cabeça de perfuração internamente àquele cortador (i) capaz de ser girada diferentemente da coluna de perfuração no que diz respeito à velocidade, (ii) capaz de ser vibrada em relação ao cortador da coluna de perfuração, ou (iii) ambos.
14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que as redes magnéticas estão deslocadas axialmente com relação ao eixo geométrico de coluna de perfuração.
15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracteriPetição 870180166338, de 21/12/2018, pág. 7/12

4/4 zado pelo fato de que pelo menos uma rede magnética de uma das redes magnéticas está interposta entre as redes da outra rede magnética.