BRPI0818233B1

BRPI0818233B1 - dispositivo de revestimento

Info

Publication number: BRPI0818233B1
Application number: BRPI0818233-7A
Authority: BR
Inventors: Sigmund Stokka; Bjarne Aas
Original assignee: Hole In One Producer As
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2018-08-28
Also published as: US20100224358A1; WO2009051490A8; WO2009051490A1; GB2466887A8; BRPI0818233A8; CA2701849A1; GB2466887A; US8590615B2; CA2701849C; BRPI0818233A2; GB2466887B; GB201004189D0; NO328189B1; NO20075283L

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE REVESTIMENTO (51) Int.CI.: E21B 17/10; E21B 23/00; E21B 33/127; E21B 43/12 (30) Prioridade Unionista: 16/10/2007 NO 20075283 (73) Titular(es): HOLE IN ONE PRODUCER AS (72) Inventor(es): SIGMUND STOKKA; BJARNE AAS (85) Data do Início da Fase Nacional: 16/04/2010

1/11

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

DISPOSITIVO DE REVESTIMENTO.

[001] A invenção refere-se a um revestimento. Mais particularmente, se refere a um revestimento para um poço no solo, em que um espaço anular é formado entre o revestimento e a parede do poço, e em que o revestimento é dotado de pelo menos dois grupos de obturadores, cada um incluindo obturadores ativáveis, os obturadores sendo formados em seu estado ativo para vedar o espaço anular. Pelo menos um grupo de obturadores de obturadores ativáveis é conectado a luvas de deslizantes de modo que pelo menos um grupo de obturadores é movível com relação ao revestimento.

[002] Em perfuração no solo, como é conhecido da recuperação de petróleo, entre outras coisas, é comum descer um revestimento para dentro do poço. As finalidades principais do revestimento são estabilizar o poço e prevenir o escoamento de líquido entre as diferentes zonas do poço. Para a última ser obtida, o espaço anular entre o revestimento e o poço é com frequência enchido com cimento.

[003] De acordo com a técnica anterior, a perfuração e a manobra do revestimento são realizadas com mais frequência como operações separadas, mas também é sabido usar um método em que um revestimento é inserido dentro do poço durante a operação de perfuração propriamente dita.

[004] Para penetrar, por exemplo, em uma formação de produção de petróleo que está localizada relativamente longe da sonda de perfuração, e que também pode se estender em uma distância considerável. Torna-se comum perfurar poços aproximadamente horizontais até vários quilômetros de comprimento. Estes poços também podem se estender através de várias zonas de produção de petróleo.

[005] Se a parte horizontal do poço excede um certo comprimento,

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2/11 ele é desviado para ser difícil colocar os revestimentos dentro do poço devido às forças friccionais que aumentam em poços horizontais longos.

O peso da parte do revestimento localizada na parte aproximadamente vertical do poço pode então ser insuficiente para mover o revestimento para mais dentro da parte aproximadamente horizontal do poço.

[006] Quando perfurando através de mais do que uma zona, ou através de uma zona longa, também pode ser um desafio estabilizar o poço em termos de pressão, como zonas diferentes, ou partes diferentes de uma zona longa, podem exibir diferentes pressões, enquanto, ao mesmo tempo, precisa ser possível suprir fluido de perfuração suficiente ao poço para assegurar o transporte dos cascalhos pelo espaço anular do poço.

[007] Assim, pode acontecer que o fluido de perfuração esteja entrando na formação em uma zona, deste modo danificando a formação com respeito à produção subsequente, enquanto o fluido de formação está escoando fora de outra zona ao mesmo tempo. O último acarreta problemas técnicos de perfuração consideráveis. Na pior das circunstâncias pode resultar em uma explosão descontrolada a partir do poço e também pode contribuir para uma parede do poço sem revestimento desabar.

[008] Em poços mais curtos tais problemas são normalmente remediados pela cimentação de um revestimento à parede do poço na zona problemática, e o poço é perfurado a partir daí com um diâmetro um pouco menor do que antes. No entanto, somente um número limitado de revestimentos de diâmetros sucessivamente menores pode ser colocado no poço deste modo. Em poços relativamente longos esta solução não será utilizável com muita frequência.

[009] A invenção tem por seu objetivo remediar ou reduzir pelo menos um dos inconvenientes da técnica anterior.

[0010] O objetivo é obtido de acordo com a invenção através dos

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3/11 aspectos que são especificados na descrição abaixo e nas reivindicações que seguem.

[0011] Um revestimento de acordo com a invenção para um poço no solo, em que um espaço anular é formado entre o revestimento e a parede do poço, e em que o revestimento é dotado com pelo menos dois grupos de obturadores, cada um incluindo obturadores ativáveis, os obturadores sendo formados, em seu estado ativo, para ser capazes de vedar o espaço anular, é caracterizado por pelo menos um grupo de obturadores dos obturadores ativáveis sendo conectados a luvas deslizantes, de modo que pelo menos um grupo de obturadores é movível com relação ao revestimento.

[0012] Os grupos de obturadores podem ser constituídos por um primeiro grupo de obturadores, incluindo os obturadores que são movíveis com relação ao revestimento, e um segundo grupo de obturadores incluindo os obturadores que são fixados com relação ao revestimento.

[0013] De preferência, os obturadores pertencentes aos primeiro e segundo grupos de obturadores são distribuídos alternadamente junto ao comprimento do revestimento, a distância entre obturadores sendo determinadas com uma visualização da distância entre as zonas de formação e a força de deslocamento necessária para puxar o revestimento para dentro do poço.

[0014] É vantajoso que os obturadores estejam dispostos em pares de obturadores junto ao revestimento, pelo menos um obturador de cada par de obturadores estando montado em uma luva deslizante que é movível com relação ao revestimento.

[0015] Por meio dos atuadores, o primeiro grupo de obturadores, em que os obturadores estão conectados às suas respectivas luvas deslizantes, está disposto para ser movido junto ao revestimento.

Quando os obturadores do primeiro grupo de obturadores estão

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4/11 desativados, enquanto, ao mesmo tempo, os obturadores do segundo grupo de obturadores, que está ativado estão vedando o espaço anular e segurando o revestimento dentro do poço, os obturadores do primeiro grupo de obturadores podem ser movidos com relação ao revestimento e ao poço.

[0016] Em seguida, os obturadores do primeiro grupo de obturadores são ativados, enquanto os obturadores do segundo grupo de obturadores são desativados. O revestimento pode, deste modo, ser movido para o interior do poço enquanto, ao mesmo tempo, o escoamento de líquido junto ao revestimento através do espaço anular é substancialmente prevenido.

[0017] Dotando o revestimento com os dois grupos de obturadores deste modo, as diferentes zonas junto ao poço podem ser mantidas vedadas distantes umas das outras durante a perfuração e durante o movimento do revestimento no poço.

[0018] Os atuadores que movem as luvas deslizantes com relação ao revestimento podem ser de qualquer projeto conhecido, mas devido às forças relativamente grandes requeridas para o revestimento de até vários quilômetros de comprimento ser movido em um poço aproximadamente horizontal, são preferidos os atuadores hidráulicos. [0019] Vantajosamente, os atuadores são dotados de um sistema de controle, pelo qual eles são supridos com fluido de pressão a partir da superfície através de tubulações ou conduítes que estão embutidos na parede do revestimento ou que estão posicionados em uma cavidade entre dois revestimentos, se um revestimento em dobro é usado. Na prática, é mais vantajoso dotar o revestimento com um conduíte de pressão e um conduíte de retorno para o fluido hidráulico aos atuadores e obturadores.

[0020] De preferência, a ativação e desativação dos obturadores são realizadas por meio de fluido hidráulico conduzido pelas tubulações

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5/11 ou conduítes.

[0021] Fios elétricos também devem ser estendidos para o controle de válvulas e para a transmissão de sinais entre o revestimento e a superfície.

[0022] Cada atuador e obturador é controlado por uma válvula, e as válvulas podem ser controladas individualmente ou em grupos a partir da superfície. As válvulas podem ser dotadas com funções mutuamente sequenciais, isto é, por exemplo, uma válvula para o movimento de um obturador é ativada quando o obturador é desengatado.

[0023] Em princípio, todos os obturadores podem ser movíveis com relação ao revestimento, mas isto é desnecessário e não econômico. É suficiente que os obturadores de um dos grupos de obturadores sejam movíveis para o efeito suficiente ser obtido.

[0024] Vantajosamente, o revestimento é dotado com uma cabeça de perfuração em sua parte extrema livre. A cabeça de perfuração inclui uma broca de perfuração e um motor. O motor pode ser acionado, de um modo conhecido per se, pelo fluido de perfuração. A cabeça de perfuração é tipicamente formada com seu próprio dispositivo de tração que está disposto para mover a broca de perfuração com relação ao revestimento.

[0025] Deste modo, a perfuração e o movimento subsequente do revestimento podem ser alternativos. No entanto, um movimento subsequente quase contínuo do revestimento também é concebível. [0026] A cabeça de perfuração também pode incluir sensores para determinar a direção em que a perfuração está indo. A direção da perfuração da broca de perfuração com relação ao eixo geométrico do revestimento pode ser controlada por meio de técnicas conhecidas per se. Isto pode ser controlado e ajustado, de um modo conhecido per se, a partir da superfície. Deste modo, a direção da via do poço pode ser ajustada durante a perfuração.

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6/11 [0027] A broca de perfuração pode ser dotada com um repassador (abridor de furo) para aumentar o diâmetro do poço.

[0028] A cabeça de perfuração pode ser disposta para ser movida, de um modo conhecido per se, para a superfície para a manutenção e possível substituição da broca de perfuração. Nesse caso, o repassador precisa ser retrátil para a cabeça de perfuração ser capaz de passar através do revestimento. De acordo com as condições predominantes, pressão diferencial ou conexão a um cabo, tubo flexível ou tubo de perfuração pode ser usado para mover a unidade de perfuração para e a partir da superfície.

[0029] Vários outros sensores podem ser colocados próximos à cabeça de perfuração e junto ao revestimento a fim de efetuar o teste de formação contínua à medida que a perfuração progride.

[0030] Junto ao revestimento podem ser dispostas válvulas que podem ser usadas na fase de completação se for desejável cimentar o espaço anular entre o revestimento e a parede do poço nas zonas do poço.

[0031] Para o uso posterior na fase de produção, é vantajoso que a parte do revestimento que está finalmente colocada na formação de produção seja dotada com uma ou mais válvulas ativáveis ou portas que são dispostas para controlar o escoamento de líquido entre o espaço anular e o revestimento. O revestimento pode, com vantagem, ser também dotado com outro equipamento de completação, tal como telas de areia cobrindo estas portas de influxo.

[0032] Para uso na fase de produção, também será útil ter os sensores colocados na zona de produção, por exemplo, os medidores e calibres de pressão e de temperatura para o escoamento de líquido através das diferentes portas de influxo.

[0033] O revestimento obtém os comprimentos dos tubos adicionados ao mesmo durante a operação de perfuração. Os

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7/11 comprimentos dos tubos podem ser conectados um ao outro por meio de conexões rosqueadas ou acoplamentos de liberação rápida, diferentes, conhecidos.

[0034] A invenção possibilita a manobra de um revestimento em um poço aproximadamente horizontal, relativamente longo, enquanto, ao mesmo tempo, as zonas de formação diferentes no poço são mantidas fechadas e separadas. O revestimento é disposto para correr dentro do poço simultaneamente com a operação de perfuração.

[0035] A seguir é descrito um exemplo de uma modalidade preferida que é visualizado nos desenhos anexos, em que:

a figura 1 mostra esquematicamente um revestimento de acordo com a invenção, o revestimento estando em um poço em uma formação que inclui várias zonas;

a figura 2 mostra esquematicamente, em uma escala maior, uma seção através do revestimento;

a figura 3 mostra esquematicamente, em uma escala maior, um obturador que está instalado sobre uma luva deslizante;

a figura 4 mostra o obturador da figura 3 no estado ativo em um poço;

a figura 5 mostra esquematicamente um obturador que está conectado fixamente ao revestimento; e a figura 6 mostra esquematicamente um dispositivo de perfuração que está disposto na parte extrema do revestimento.

[0036] Nos desenhos, o número de referência 1 indica um revestimento que está posicionado em um poço 2 em uma formação 4, a formação 4 incluindo uma primeira zona de produção de petróleo 6 e uma segunda zona de produção de petróleo 8. Um espaço anular 10 é formado entre o revestimento 1 e a parede do polo 2.

[0037] O revestimento 1 é dotado com um primeiro par de obturadores 12, um segundo par de obturadores 14 e um terceiro par

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8/11 de obturadores 16. Os pares de obturadores 12, 14, 16, cada um, incluem um obturador 18, movível com relação ao revestimento 1, e um obturador 20, fixado com relação ao revestimento 1. Os obturadores 18 movíveis formam um primeiro grupo de obturadores 18' e os obturadores 20 fixos formam um segundo grupo de obturadores 20'. [0038] Uma cabeça de perfuração 22, que inclui uma broca de perfuração 24, está disposta na parte extrema livre do revestimento 1. O eixo geométrico central da broca de perfuração 24 pode estar inclinado, de um modo conhecido per se, com relação ao eixo geométrico central 28 do revestimento 1 para o controle direcional da direção da perfuração. Alternativamente, o controle direcional pode ser realizado por meio de outras técnicas conhecidas.

[0039] Vantajosamente, o revestimento 1 pode ser dotado com um revestimento interno 30, ver a figura 2, aí estando, entre os dois revestimentos, um tubo de retorno 32 para o fluido de perfuração contendo cascalhos, cabos elétricos 34 e conduítes hidráulicos 36. Dos conduítes hidráulicos 36 pelo menos um é dotado, de um modo conhecido per se, com uma pressão mais alta do que o restante dos conduítes hidráulicos 36.

[0040] O obturador movível 18 é instalado sobre uma luva deslizante 37, ver a figura 3. Um atuador 38, que está disposto para mover a luva deslizante 37 com o obturador 18 junto ao revestimento 1, é embutido dentro da luva deslizante 37. A luva deslizante 37 inclui um tubo cilíndrico movível 40 que é dotado, em uma parte extrema, com uma primeira parede extrema 42 e que é dotado, em sua parte extrema oposta, com uma segunda parede extrema 44. Nesta modalidade preferida, a luva deslizante 37 é constituída pelo tubo cilíndrico 40 e pelas paredes extremas 42 e 44.

[0041] O êmbolo 46 ajustando-se complementarmente no tubo cilíndrico 40 é fixado ao revestimento 1. As vedações 48 previnem a

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9/11 pasta de escapamento do êmbolo 46 e das paredes 42, 44. Pode ser vantajoso para as vedações 48 serem de tal forma que fornecem um escapamento menor da pasta de fluido hidráulico às paredes extremas 42, 44 de modo a limpar as superfícies deslizantes das partículas de fora.

[0042] Uma primeira câmara de cilindro 50 é formada entre o revestimento 1, o tubo cilíndrico 40, a primeira parede extrema 42 e o êmbolo 46, enquanto uma segunda câmara de cilindro 52 é formada entre o revestimento 1, o tubo cilíndrico 40, a segunda parede extrema 44 e o êmbolo 46.

[0043] Uma primeira válvula de controle 54, uma segunda válvula de controle 56 e uma terceira válvula de controle 56 transportam, de um modo conhecido per se, o fluido hidráulico para e a partir dos conduítes hidráulicos 36 respectivamente para dentro da primeira câmara de cilindro 50, da segunda câmara de cilindro 52 e por um tubo flexível 60 para dentro da cavidade 62 do obturador movível 18.

[0044] Uma quarta válvula de controle 64 transporta o fluido hidráulico para e a partir da cavidade 66 do obturador fixo 20, ver a figura

5.

[0045] A cabeça de perfuração 22, ver a figura 6, inclui, além da broca de perfuração 24, um repassador retrátil 68, conhecido per se. A broca de perfuração 24 e o repassador 68 são acionados próximo ao eixo geométrico central 28 por um motor operado por fluido de perfuração 70 que é posicionado no alojamento 72 da cabeça de perfuração 22.

[0046] Durante a perfuração, a cabeça de perfuração 22 é travada no revestimento 1 por meio de um dispositivo de travamento liberável, conhecido per se, não mostrado.

[0047] Um dispositivo de alimentação hidráulico 76, que está disposto para mover a cabeça de perfuração 22 axialmente com relação

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10/11 ao revestimento 1, inclui uma terceira câmara de cilindro 78 e uma quarta câmara de cilindro 80. O dispositivo de alimentação 76 corresponde funcionalmente ao atuador 38 e não é descrito mais. Uma quinta válvula e controle 82 e uma sexta válvula de controle 84 transportam o fluido hidráulico para e a partir dos conduítes hidráulicos 36 para dentro da terceira câmara de cilindro 78 e para dentro da quarta câmara de cilindro 80, respectivamente.

[0048] A cabeça de perfuração 22 pode estar disposta para ser movida, por meio de técnicas conhecidas per se, para e a partir da superfície pelo revestimento 1 ou pelo revestimento interno 30 após o repassador 68 estar retrátil.

[0049] Todas as válvulas de controle 54, 56, 58, 64, 82, 84 são controladas pelos cabos 34 a partir da superfície. O projeto e o posicionamento das válvulas de controle 54, 56, 58, 64, 82 e 84 variarão com o projeto dos outros componentes. Por exemplo, pode ser apropriado substituir as primeira e segunda válvulas de controle 54, 56 com uma válvula de cinco pontas ou bloco de válvulas, não mostrado. [0050] Quando a luva deslizante 37 com o obturador 18 deve ser movida com relação ao revestimento 1, a terceira válvula de controle 58 é operada para abrir para e retornar do fluido a partir das cavidades 62 dos obturadores movíveis 18, em que a pressão a partir dos obturadores movíveis 18 contra a parede do poço 2 é aliviada.

[0051] A primeira válvula de controle 54 é operada para abrir para o fluido de pressão na primeira câmara de cilindro 50, enquanto a segunda válvula de controle 56 é operada ao mesmo tempo para escoar o fluido a ser drenado a partir da segunda câmara de cilindro 52. O atuador 38 deste modo move a luva deslizante 37 com o obturador 18 junto ao revestimento 1 na direção da parte extrema livre do revestimento 1.

[0052] Quando o atuador 38 está em sua posição extrema, a

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11/11 terceira válvula de controle 58 é deslocada, deste modo suprindo o fluido hidráulico às cavidades 62 dos obturadores movíveis 18. Deste modo, os obturadores movíveis 18 são estendidos de modo vedável contra a parede do poço 2.

[0053] Deslocando a quarta válvula de controle 64, o fluido hidráulico é evacuado a partir das cavidades 66 dos obturadores fixos 20, em que os obturadores fixos 20 são desengatados.

[0054] Levando a primeira válvula de controle 54 e a segunda válvula de controle 56 a se deslocar, a primeira câmara de cilindro 50 é evacuada à medida que o fluido hidráulico entra simultaneamente na segunda câmara de cilindro 52. O obturador movível 18, que está agora fixo, retém a luva deslizante 37 estacionária com relação à formação 4, enquanto os êmbolos 46 movem o revestimento 1 para o interior do poço 2, ver a figura 4.

[0055] A operação pode ser repetida até o revestimento 1 estar na posição desejada no poço 2. Realizando a operação na ordem inversa, o revestimento 1 pode ser movido na direção para fora do poço 2. [0056] Quando o fluido de perfuração é suprido ao motor 70, a broca de perfuração 24 e o repassador 68 são levados a girar próximo ao eixo geométrico central 28.

[0057] Quando a quarta câmara de cilindro 80 é suprida com o fluido pela sexta válvula de controle 84, ao mesmo tempo. A terceira câmara de cilindro 78 é evacuada por meio de uma quinta válvula de controle 82, a broca de perfuração 24 e o repassador 68 são movidos em direção à parte de fundo do poço, enquanto o revestimento 1 é mantido estacionário por meio dos obturadores movíveis e fixos 18, 20.

[0058] O fluido de perfuração escoa junto com os cascalhos pelo tubo de retorno à superfície.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para pelo menos um dentre a perfuração e o acabamento de um poço (2) no subsolo, o qual se estende por uma pluralidade de zonas de formação de produção de petróleo (6, 8) em que o dispositivo compreende:

um revestimento de produção (1) o qual se estende de forma axial no poço (2) no subsolo e contendo equipamento para produção de petróleo a partir de uma pluralidade de zonas de formação de produção de petróleo (6, 8) um espaço anular (10) formado entre o revestimento (1) e a parede do poço (2);

pelo menos um par de obturadores (12, 14, 16) posicionados no espaço anular (10), cada par de obturadores (12, 14, 16) incluindo primeiro e segundo obturadores ativáveis (18, 20), ditos primeiro e segundo obturadores (18, 20) sendo seletivamente radialmente expansíveis para longe do revestimento (1) para dessa forma vedar o espaço anular (10), de modo a impedir a passagem de fluxo de fluido de produção por ali, ambos primeiro e segundo obturadores (18, 20) ainda sendo seletivamente radialmente contraíveis na direção do revestimento (1) para abrir o espaço anular (10), de modo a permitir a passagem de fluxo de fluido de produção por ali;

os primeiro e segundo obturadores (18, 20) sendo espaçados de forma axial um do outro ao longo do revestimento (1) de forma que uma porção do espaço anular (10) se estenda entre eles, e pelo menos o primeiro obturador ativável (18) é conectado a uma luva deslizante (37) a qual é disposta no revestimento (1), caracterizado pelo fato de que a luva deslizante (37) e o primeiro obturador (18) são movíveis axialmente juntos com relação ao revestimento (1); e o segundo obturador (20) é fixo ao revestimento (1).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo obturadores (18,

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20) constituem um primeiro par de obturadores (12), o dispositivo ainda compreendendo terceiro e quarto obturadores (18a, 20a) que juntos constituem um segundo par de obturadores (14), o segundo par de obturadores (14) espaçado do primeiro par de obturadores (12) ao longo do comprimento do revestimento (1); ambos o terceiro e quarto obturadores (18a, 20a) sendo seletivamente radialmente expansíveis para longe do revestimento (1) para, dessa forma, vedar o espaço anular (10) entre o revestimento (1) e o poço (2) de modo a impedir a passagem de fluxo de fluido de produção por ali, ambos terceiro e quarto obturadores (18a, 20a) ainda sendo seletivamente radialmente contraíveis na direção do revestimento (1) para abrir o espaço anular (10), de modo a permitir a passagem de fluxo de fluido de produção por ali; onde os terceiro e quarto obturadores (18a, 20a) são espaçados de forma axial um do outro ao longo do revestimento (1) de forma que uma porção do espaço anular (10) se estenda entre eles, e onde pelo menos o terceiro obturador (18a) é conectado a uma luva deslizante (37) a qual é disposta no revestimento (1), a luva deslizante (37) e o terceiro obturador (18a) são movíveis axialmente juntos com relação ao revestimento (1).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (1) é dotado com o equipamento de completação para uso na fase de produção do poço.
4. Dispositivo, acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato e que o revestimento (1) é dotado com pelo menos uma válvula ativável que está disposta para controlar o fluxo entre o espaço anular (10) e o revestimento (1).
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento (1) é dotado com sensores.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3,

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3/3 caracterizado pelo fato de que o revestimento (1) é dotado com uma tela de areia.
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (1) é dotado com uma cabeça de perfuração (22) dotada de uma broca de perfuração (24).
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a broca de perfuração (24) é dotada com um repassador retrátil (68).
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a cabeça de perfuração (22) é dotada com um dispositivo de alimentação (76) separado do revestimento (1), que está disposto para mover a broca de perfuração (24) axialmente com relação ao revestimento (1).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a cabeça de perfuração (22) está disposta para ser transportada para e a partir da superfície pelo revestimento (1) ou por um revestimento interno (30).

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