BR102013004431A2 - Junta universal com fio ou portada para motor de perfuração de poço abaixo - Google Patents

Abstract

Junta universal transferida ou com fio para motor de perfuraçã0 poço abaixo. Um conjunto de furo inferior para uma coluna de perfuração tem um motor de lama e um mandril. O motor tem um rotor e um estator e o rotor define um furo para a passagem de condutores. O mandril tem um furo para a passagem dos condutores e para fluido de perfuração, e rotação do mandril gira uma broca de perfuração. Um eixo e juntas universais abrigam movimento orbital no rotor para movimento de rotação no mandril. Para passar os condutores a partir de uma sonda poço acima do motor para eletrônica disposta com o mandril, uma viga interior dispõe em um furo de poço. Este viga interior tem uma passagem interior para os condutores, e tampas de vedação dispõe em cada extremidade da viga interior para selar no interior das juntas universais. A viga interior e tampas de vedação impedem fluido de perfuração passar a partir do motor e em torno do eixo a partir de comunicação no furo do eixo

Description

JUNTA UNIVERSAL TRANSFERIDA OU COM FIO PARA MOTOR DE PERFURAÇÃO POÇO ABAIXO

FUNDAMENTOS

Em geofísicas de fundo de poço, uma vasta gama de medições de furo poço paramétricas podem ser feitas, incluindo propriedades químicas e físicas da formação penetrada pelo furo de poço, bem como propriedades do furo de poço e material no mesmo. Medições são também feitas para determinar o percurso do furo de poço durante a perfuração para dirigir a operação de perfuração ou após a perfuração para planejar os detalhes do furo de poço. Para medir os parâmetros de interesse como uma função da profundidade dentro do furo de poço, a coluna de perfuração pode transmitir um ou mais sensores de registro enquanto perfurando (LWD) ou medição enquanto perfurando (MWD) ao longo do furo de poço pelo que medições poderão ser feitas com os sensores enquanto o furo de poço está sendo perfurado.

Como mostrado na Figura IA, uma coluna de perfuração 3 0 implanta em um furo de poço 12 a partir de uma plataforma de perfuração 2 0 e tem um conjunto de furo inferior 40 disposto no mesmo. A plataforma 20 tem guindastes e outros sistemas de controle da coluna de perfuração 30 à medida que avança e tem bombas (não mostradas) que circulam fluidos de perfuração ou lama através da coluna de perfuração 30. O conjunto de furo inferior 40 tem uma seção de eletrônica 50, um motor de lama 60, e uma seção de instrumento 70. Fluido de perfuração flui a partir da coluna de perfuração 30 e através da seção de eletrônica 50 a um elemento de rotor- estator no motor de lama 60. Alimentado pelo fluido bombeado, o motor 60 transmite torque para a broca de perfuração 3 4 para girar a broca 3 4 e avançar o furo de poço 12. O fluido de perfuração sai através da broca de perfuração 34 e retorna à superfície através do anel de furo de poço. O fluido de perfuração circulando remove cortes de broca de perfuração a partir do furo de poço 12, controla a pressão no interior do furo de perfuração 12, e refrigera a broca de perfuração 34.

Equipamento de superfície 22 tendo uma unidade de telemetria poço acima (não mostrado) pode obter respostas de sensor a partir de um ou mais sensores na seção de instrumento do conjunto 70. Quando combinadas com dados de profundidade, as respostas de sensor podem formar um registro de um ou mais parâmetros de interesse. Normalmente, o equipamento de superfície 22 e seção de eletrônica 50 transferem dados utilizando sistemas de telemetria conhecidos na técnica, incluindo sistemas de pulsação, acústicos e eletromagnéticos de lama.

Mostrado em mais detalhe na Figura 1B, a seção de eletrônica 50 acopla para a coluna de perfuração 30 com um conector 32. A seção de eletrônica 50 contém uma sonda eletrônica 52 e permite fluxo de lama através da mesma. A sonda 52 inclui uma unidade de telemetria poço abaixo 58, uma fonte de alimentação 54, e vários sensores 56. Conectores 42/44 acoplam o motor de lama 60 para a seção de eletrônica 50, e o conector 42 tem um terminal de telemetria que liga eletricamente a elementos na sonda 52.

Lama flui a partir da coluna de perfuração 30, através da seção de eletrônica 50, por meio dos conectores 42/44 e para o motor de lama 50, que tem um rotor 64 e um estator 62. O fluido de perfuração fluindo poço abaixo gira o rotor 64 dentro do estator 62. Por sua vez, o rotor 64 se conecta por um eixo flexível 66 a um eixo de acionamento 72 suportado por rolamentos 68. O eixo flexível 66 transmite potência do rotor 64 ao eixo de acionamento 72.

Disposta por baixo do motor de lama 60, a seção de instrumento 70 tem um ou mais sensores 74 e eletrônica 76 para controle dos sensores 74. Uma fonte de alimentação 78, tal como uma bateria, pode alimentar os sensores 74 e eletrônica 76 se potência não for fornecida a partir de fontes acima do motor de lama 60. A broca de perfuração (34, Figura IA) acopla a um alojamento de broca 36, e o um ou mais sensores 74 são posicionados tão perto da broca de perfuração (34) quanto possível para melhores medições. Respostas de sensor são transferidas a partir dos sensores 74 para a unidade de telemetria poço abaixo 58 disposta acima do motor de lama 60. Por sua vez, as respostas de sensor são telemedidas poço acima pela unidade 58 para a superfície, utilizando telemetria de pulsação de lama, eletromagnética, ou acústica.

Uma vez que a seção de instrumento 70 está disposta no conjunto de furo inferior 40 abaixo do motor de lama 60, a natureza de rotação do motor de lama 60 apresenta obstáculos para ligar aos sensores poço abaixo 74 . Como mostrado, os sensores 74 são ligados fisicamente à seção eletrônica 50 usando condutores 46 colocados no interior dos elementos rotativos do motor de lama 60. Em particular, os condutores 46 conectam para o sensor 74 e eletrônica 76 em um terminal inferior 4 8a e estendem através do eixo de acionamento 72, eixo flexível 66, e rotor 64. Eventualmente, os condutores 46 terminam em um terminal superior 4 8b dentro do conector de motor de lama 44. Tal como acontece com o terminal inferior, este terminal superior 48b gira como os condutores 46.

Executar condutores 46 através do eixo flexível 66 cria dificuldades com vedação e pode ser caro de implementar. A Figura 2 mostra um arranjo da técnica prévia para fiação através de um motor de lama 6 0 entre os componentes poço abaixo (sensores, fonte de alimentação, eletrônica, etc) e componentes poço acima (processador, unidade de telemetria, etc.) O eixo flexível 66 é mostrado para a conexão da saída do motor a partir do rotor 64 para o eixo de acionamento 72 suportado em rolamentos 68. O eixo flexível 66 tem uma secção transversal reduzida para que ele possa flexionar lateralmente enquanto mantém a rigidez longitudinal e de torção para transmitir a rotação a partir do motor de lama 60 para a broca de perfuração (não mostrada) . Um furo central 67 no eixo flexível 6 6 proporciona um espaço livre para acomodar os condutores 46. O eixo flexível 66 é alongado e tem adaptadores poço abaixo e poço acima 69a-b disposto nele. O eixo 66 e adaptadores 69a-b cada define o furo 67 para que os condutores 46 utilizados para alimentação e / ou comunicações possam passar por ele. Os adaptadores 69a-b tipicamente encolhem ou pressionam com um encaixe de interferência com as extremidades do eixo 66.

Fluido de perfuração fluindo para baixo a partir do estator 62 e rotor 64 passa no espaço anelar em torno do eixo 66 e adaptadores 69a-b. O encaixe de encolhimento dos adaptadores 69a-b para o eixo 6 6 cria uma vedação estanque aos fluidos que impede que o fluido de perfuração passe para furo do eixo 67 nos adaptadores 69a-b. A porta 69c para o adaptador poço abaixo 6 9a permite o fluido de perfuração entrar em um furo central 73 do eixo de acionamento 72 de modo que o fluido pode ser transportado para a broca de perfuração (não mostrada). O eixo flexível 66 tem de ser suficientemente longo para converter o movimento orbital do rotor 64 em movimento puramente rotativo para o eixo de acionamento 72 enquanto sendo capaz de lidar com o torque, tensões, e semelhantes necessários. Além disso, o eixo flexível 66 tem de ser composto por um material forte que tem baixa rigidez a fim de reduzir tensões de flexão (para um dado momento de flexão) e também para minimizar as cargas laterais colocadas sobre os rolamentos radiais circundantes 68. Por esta razão, o eixo flexível alongado 66 é geralmente composto de titânio e pode ser tão longo como 4,5 a 5 pés (1,37 a 1,52 metros) . Assim, o eixo 66 pode ser bastante caro e complexo de fabricar. Além disso, os adaptadores de extremidade 69a-b encaixam por encolhimento em extremidades do eixo 66 para criar uma vedação estanque aos fluidos para manter fluido de perfuração fora do furo interior 67 no eixo 66. Embora o encaixe de encolhimento dos adaptadores 6 9a-b evita problemas de vedação, este arranjo pode ser caro e complexo de fabricar e montar. O objeto da presente descrição é dirigido para superar, ou pelo menos reduzir os efeitos de, um ou mais dos problemas acima mencionados.

SUMÁRIO

Um conjunto de furo inferior para uma coluna de perfuração tem um motor de lama, um mandril, e uma seção de transmissão. O motor de lama tem um rotor e um estator, e o rotor define um furo de rotor para a passagem de um ou mais condutores. O mandril tem um furo para a passagem dos condutores e para fluido de perfuração, e rotação do mandril gira uma broca de perfuração. Fluido de perfuração bombeado para baixo da coluna de perfuração passa através do motor de lama e faz o rotor orbitar no interior do estator. O fluido de perfuração passa da seção de transmissão e entra em uma porta no furo de mandril de modo que o fluido de perfuração pode ser entregue à broca no mandril.

Um eixo na seção de transmissão tem um furo e converte o movimento orbital no motor de lama para o movimento de rotação no mandril. O eixo acopla, em uma primeira extremidade para o rotor com uma primeira junta universal e acopla em uma segunda extremidade para o mandril com uma segunda junta universal. Um duto interior ou viga dispõe no eixo do furo. O eixo pode ser constituído por ligas de aço, enquanto o duto interior ou viga pode ser composto de titânio.

Esta viga interior tem uma passagem interior através do mesmo para a comunicação de condutores entre extremidades opostas. Estas extremidades opostas selam dentro de passagens das juntas universais. Em particular, tampas de vedação dispõem em cada uma das extremidades da viga interior e selam no interior das passagens das juntas universais. Desta forma, fluido de perfuração passando a partir do motor de lama e em torno do eixo de transmissão é selado de comunicar no furo do eixo em torno da viga interior tendo os condutores.

Por sua vez, as juntas universais podem cada ter um membro de junta conectado ao rotor e podem ter um soquete recebendo uma extremidade do eixo no mesmo. Pelo menos um rolamento dispõe em um bolso de rolamento na extremidade do eixo, e pelo menos uma ranhura de rolamento no soquete recebe o pelo menos um rolamento. Para segurar o rolamento, um anel de retenção pode dispor sobre a extremidade do eixo adjacente o soquete no membro de junta. O mandril abaixo da seção de motor pode ter um dispositivo eletrônico, tal como um sensor, associado a ele. Os condutores eletricamente acoplam ao dispositivo eletrônico e passam a partir do furo do mandril, através da passagem interior da viga interior, e para o furo do rotor. Por exemplo, os condutores podem passar a partir de um sensor colocado com o mandril a uma sonda colocada acima do motor de lama. O sensor pode ser um detector de radiação gama, um detector de nêutrons, um inclinômetro, um acelerômetro, um sensor acústico, um sensor eletromagnético, um sensor de pressão ou um sensor de temperatura. Os condutores podem ser um ou mais cadeias simples de fio, um par trançado, um cabo multicondutor blindado, um cabo coaxial, e uma fibra óptica. O sumário precedente não pretende sintetizar cada modalidade potencial ou todos os aspectos da presente divulgação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura IA ilustra conceitualmente um sistema de perfuração da técnica anterior disposto em um furo de poço. A Figura 1B ilustra um conjunto de furo inferior da técnica anterior em mais detalhe. A Figura 2 mostra um eixo flexível com condutores passando através do mesmo. A Figura 3 ilustra conceitualmente um conjunto de furo inferior de acordo com a presente divulgação. A Figura 4 mostra porção de um conjunto de furo inferior tendo uma seção de transmissão de acordo com a presente divulgação. A figura 5 mostra porção do conjunto do furo inferior da Figura 4 em mais detalhes isolados. A Figura 6A mostra o acoplamento poço acima da seção de transmissão da Figura 5 em detalhe. A Figura 6B mostra o acoplamento poço abaixo da secção de transmissão da Figura 5 em detalhe.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Um conjunto de furo inferior 10 0 de acordo com a presente divulgação conceitualmente ilustrado na Figura 3 conecta a uma coluna de perfuração 30 com um conector 32 e implanta em um furo de poço a partir de uma plataforma de perfuração (não mostrada) . O conjunto de furo inferior 10 0 tem uma seção de eletrônica 50, uma secção de motor de lama 110, uma seção de transmissão 120, e uma seção de instrumento 70. Uma broca de perfuração (não mostrada) dispõe na conexão de caixa de broca 36 na extremidade do conjunto 100 de modo que o furo de poço pode ser perfurado durante a operação. A seção de eletrônica 50 é semelhante à descrita anteriormente e compreende uma sonda eletrônica 52 tendo uma fonte de alimentação 54, sensores 56, e uma unidade de telemetria poço abaixo 58 . Disposta abaixo da seção de eletrônica 50, a seção de motor de lama 110 tem um estator 112 e um rotor 114 . O fluido de perfuração a partir da coluna de perfuração 30 flui através do conector de telemetria poço abaixo 42 e o conector de motor de lama 44 para o seção de motor de lama 110. Aqui, o fluido de perfuração fluindo poço abaixo gira o rotor 114 dentro do estator 112. Por sua vez, o rotor 114 conecta através de um eixo de transmissão 130 a um eixo de acionamento ou mandril 170 suportado por rolamentos 174, e o eixo de transmissão 130 transmite alimentação a partir do rotor 114 para o eixo de acionamento 170. A seção de instrumento 70 esta disposta abaixo da seção de transmissão 120. A secção de instrumentação 70 é também semelhante à descrita anteriormente, e inclui um ou mais sensores 74, um pacote de eletrônica 76, e uma fonte de alimentação opcional 78. (Uma vez que um duto condutor 108 tem condutores que podem fornecer de energia, a fonte de alimentação 7 8 pode não ser necessária no interior da seção de instrumento 70.) O um ou mais sensores 74 podem ser qualquer tipo de sensor ou dispositivo de medição utilizado em medições de furo de poço geofísicas, incluindo detectores de radiação gama, detectores de nêutrons, inclinômetros, acelerômetros, sensores acústicos, sensores eletromagnéticos, sensores de pressão, sensores de temperatura, e outros semelhantes.

Um ou mais sensores 74 respondem a parâmetros de interesse durante a perfuração. Por exemplo, os sensores 74 podem obter parâmetros de perfuração e registro, tais como a direção, RPM, peso / torque na broca e semelhantes, tal como exigido para o cenário de perfuração particular. Por sua vez, respostas de sensor são transferidas a partir dos sensores 74 para a unidade de telemetria poço abaixo 58 disposta acima da seção de motor de lama 60 através do duto condutor 108. Um certo número de técnicas pode ser utilizado para transmitir as respostas de sensor através dos conectores 42/44, incluindo as técnicas descritas na Patente dos EUA. No. 7.303.007, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. Por sua vez, as respostas de sensor são telemedidas poço acima pela unidade 58 para a superfície, utilizando telemetria de pulsação de lama, eletromagnética, ou acústica. Por outro lado, a informação pode ser transferida a partir da superfície por meio de uma unidade de telemetria poço acima e recebida pela unidade de telemetria poço abaixo 58. Esta informação "de enlace descendente" pode ser usada para controlar os sensores 40 ou para controlar a direção em que o de poço furo está sendo avançado.

Uma vez que a seção de instrumento 70 está disposta no conjunto de furo inferior 100 abaixo da seção de motor de lama 110, a natureza de rotação da seção de motor de lama 110 apresenta obstáculos para conectar a unidade de telemetria 58, fonte de alimentação 54, e outros semelhantes para os sensores poço abaixo 74 abaixo da seção de motor de lama 110.

Para comunicar resposta de sensor, transmitir energia, e outros semelhantes, o duto de condutor 108 dispõe no interior dos elementos de rotação do conjunto de furo inferior 100 e tem um ou mais condutores que conectam a sonda 52 para a seção de instrumento 7 0 e a outros componentes. Como mostrado na Figura 3, por exemplo, o sensor 74 e eletrônica 76 ligam eletricamente a um terminal inferior 48a dos condutores no duto 108. Estes condutores no duto 108 podem ser cadeias simples de fios, pares trançados de cabo, cabo multicondutores blindados, cabo coaxial, fibra óptica, e similares. O canal condutor 108 estende desde o terminal inferior 48a e passa através do eixo de acionamento ou mandril 170, a seção de transmissão 120, e o rotor da seção de motor 114. Eventualmente, o duto condutor 108 termina em um terminal superior 48b dentro do conector de motor de lama 44. Tal como acontece com o terminal inferior, este terminal superior 48b gira como faz o duto condutor 108. Vários acessórios, conjuntos de tensão de fio, conexões elétricas rotativas, e semelhantes (não mostrados) podem ser utilizados para suportar o duto condutor 10 8 e sua passagem através do conjunto de furo inferior 100.

Como mostrado na Figura 3, a seção de transmissão 120 tem um eixo de transmissão 130 acoplado entre juntas universais superiores e inferiores 140a-b. O eixo de transmissão 130 e as juntas universais 140a-b interligam o rotar da seção de motor 114 ao eixo de acionamento 17 0 e convertem o movimento orbital no rotor 114 para movimento de rotação no eixo de acionamento 170. O duto condutor 108 também passa através do eixo de transmissão 130 e as juntas universais 140a-b como elas interligam os sensores poço abaixo 74 para os componentes poço acima (por exemplo, unidade de telemetria 58, fornecimento de energia 54, etc.) Outros pormenores da seção de transmissão 120 são mostrados melhor nas Figuras 4 e 5. Como se mostra, o alojamento 102 na seção de transmissão 120 tem um número de componentes de alojamento interligados para facilitar a montagem e fornecer uma curvatura determinada. Por exemplo, o alojamento 102 tem um adaptador de alojamento de estator 103 que acopla ao estator 112. Uma montagem ajustável 104 conecta entre o adaptador 103 e um alojamento de transmissão 105. Esta montagem ajustável 104 fornece o motor de perfuração com uma capacidade determinada de curvatura. O duto condutor 108 passa dos componentes poço acima (por exemplo, unidade de telemetria, fornecimento de energia, etc) , por meio do rotor 114, por meio do arranjo de juntas universais superiores 140b, eixo de transmissão 130, juntas universais inferiores 140a, e para eixo de acionamento 170. O duto condutor 108 continua através do furo 172 do eixo de acionamento 17 0 para componentes poço abaixo (por exemplo, sensores, eletrônica, etc.) Fluido fluindo poço abaixo gira o rotor 114 dentro do estator 112. Por sua vez, o rotor 114 conecta ao eixo de transmissão 130, que transfere o movimento orbital no rotor 114 para movimento de rotação no eixo de acionamento ou mandril 170. Na extremidade poço abaixo do conjunto 100, um conjunto de rolamento 174 suporta o eixo de acionamento 170. O conjunto de rolamento 174 fornece suporte radial e axial do eixo de acionamento 170. Como mostrado na Figura 4, por exemplo, o conjunto de rolamento 174 tem rolamentos 174a para suporte axial e rolamentos 174b para suporte radial. Embora esquematicamente mostrado, o conjunto de rolamento 174 pode ter rolamentos de esfera convencionais, rolamentos de revista, rolamentos de PDC, ou semelhantes.

Por sua vez, o eixo de transmissão 17 0 acopla para os outros componentes do conjunto de furo inferior 100, incluindo a broca de perfuração.

Depois de passar o rotor 114 e o estator 112, o fluido fluindo para baixo passa em torno do eixo de transmissão 130 e as juntas universais 140a-b. Um conector de extremidade 176 conecta o eixo de acionamento 170 à junta universal inferior 140a. Este conector 176 tem portas 177 que permitem o fluido de perfuração circular o eixo de transmissão 130 para passar para o eixo de acionamento 170, em que o fluido pode continuar até que a broca de perfuração (não mostrada). Um restritor de fluxo 106 dispõe em torno deste conector 176 no espaço com o alojamento de transmissão 106 para restringir o fluxo entre a seção de transmissão 120 e o conjunto de rolamento 174.

Discussão vira-se agora para as Figuras 6A-6B mostrando os acoplamentos poço acima e poço abaixo do eixo de transmissão 130, em pormenor, sem o duto condutor (108) passando através dos mesmos. O eixo de transmissão 130 tem extremidades poço abaixo e poço acima 134a-b acopladas aos adaptadores de junta universal 140a-b. Os adaptadores de junta universal 140a-b podem ter um número de formas. No presente arranjo, por exemplo, cada um destes adaptadores 140a-b inclui um membro de junta 142 possuindo um soquete 143 em que a extremidade 134a-b do eixo 130 dispõe. Assentos de encosto 149 são fornecidos entre as extremidades 134a-b e os soquetes 143. Um ou mais rolamentos 144 dispõem em bolsos de rolamento 135 na extremidade 134a-b do eixo 13 0 e deslizam para uma ou ranhuras de rolamento 145 no soquete 143 do membro de junta 14 2 . Um anel de divisão de retenção 14 6 dispõe sobre a extremidade do eixo 130 adjacente ao soquete 143 e conecta ao membro de junta 142. Além disso, uma defesa de vedação 147 conecta a partir do anel de divisão 146 para o eixo 130 para manter o fluido de perfuração entrando e para equilibrar a pressão para o óleo de lubrificação no acionamento para a pressão interior do motor de perfuração. Um colar de vedação 148 então prende o conjunto de vedação no membro de junta 142.

Durante a rotação, os adaptadores de junta universal 140a-b transferem rotação entre o eixo de transmissão 130 e o rotor 114 e o eixo de acionamento ou mandril 170. Contudo, os adaptadores de junta universal 140a-b permitir a conexão com as extremidades do eixo de transmissão 134a-b para articular durante a rotação. Desta forma, o eixo de transmissão 130 pode converter o movimento orbital no rotor 114 em movimento puramente rotativo no eixo de acionamento 170 .

Para transmitir o duto condutor (108) a partir do rotor 114 da secção de instrumentação abaixo do eixo de acionamento 170, o eixo de transmissão 130 define um furo através 132. Para lidar com fluidos vedando na conexão das extremidades de eixo 134a-b para os adaptadores de junta universal 14 0a-b, um eixo interior ou viga 150 tendo seu próprio furo 152 é instalado no furo do eixo de transmissão 132. Conforme descrito abaixo, a viga 150 ajuda a vedar a passagem do duto (108) através dos adaptadores de junta universal 140a-b, e a viga 150 flexiona para compensar a excentricidade da secção de alimentação e qualquer flexão do motor de perfuração.

Para preparar a seção de transmissão 120, operadores usinam o furo 132 através do eixo de transmissão 130. Operadores em seguida conduzem a viga interior 150 para baixo até o furo 132 para propósitos de vedação. Esta viga interior 150 pode ser composta de liga de aço ou titânio. Tampas de vedação ISOa-b dispõe em extremidades opostas da viga interior 150 e vedam a conexão entre os adaptadores 140a-b e a viga interior 150. Anéis em forma de O ou outras formas de selagem podem ser utilizadas nas tampas de vedação 160a-b para vedar contra o furo do eixo 132 e a viga 150.

Em fases posteriores de montagem, operadores conduzem o duto condutor (108) através desta viga interior 150 e as tampas de vedação 160a-b. Em última análise, o arranjo veda fluido de comunicar através do furo 132 do eixo 130. Embora o fluido possa ainda passar através do furo 152 da viga 150 (por exemplo, para cima através do conector 176) , o eixo 130 e tampas de extremidade 160a-b impedem o fluxo de fluido a partir das juntas universais 140a-b de passar para dentro do furo 132 e em torno do duto condutor (108), o que poderia danificar o duto (108).

As tampas de vedação 160a-b podem afixar nas passagens intermediárias nos membros de junta 142 em uma série de maneiras adequadas. Como mostrado, por exemplo, as tampas de vedação 160a-b podem enroscar para as passagens intermediárias e podem incluir anéis em forma de O ou outros elementos de vedação. Uma saliência interior ou ombro na tampa de vedação 160a-b pode reter as extremidades da viga interior 150. Como mostrado, a viga interior 150 tem de preferência um diâmetro exterior ao longo da maioria do seu comprimento que é menor do que o diâmetro interior do furo do eixo 132. Isso pode permitir alguma flexão e folga na montagem. As extremidades da viga interior 150, no entanto, podem caber mais confortavelmente no furo 132 para ajudar com a vedação.

Ao invés de transferir torque através de encaixes de interferência, os adaptadores de junta universal 140-b transferem torque por meio de suas conexões de junta universal para as extremidades 134a-b do eixo de transmissão 130. A viga interior 150 veda a passagem 152 e furo 132 para o duto condutor (108) a partir do fluido de perfuração. O eixo de transmissão exterior 13 0 pode ser muito menor do que o eixo flexível convencional composto de titânio utilizado na técnica. Porque a seção de transmissão 120 tem eixos interiores e exteriores 130/150 que giram e orbitam ao longo dos seus comprimentos durante funcionamento, as tampas de vedação 160a-b tratam questões com movimento axial da viga interior 15 0 nas tampas de vedação 160a-b em relação aos membros de soquete de adaptador 142.

Ao contrário do titânio mais caro convencionalmente usado, o eixo de transmissão 130 pode ser composto de liga de aço ou de outro metal convencional para utilização poço abaixo, embora o eixo 130 possa ser composto de titânio, se desejado. Além disso, o eixo de transmissão 130 pode ser mais curto do que o comprimento convencional usado para um eixo flexível com adaptadores de encaixe de encolhimento. Em particular, os adaptadores de junta universal 140a-b e sua capacidade para converter o movimento orbital do rotor 114 em rotação pura no eixo de acionamento 17 0 permitem o eixo de transmissão 13 0 ser mais curto do que convencionalmente utilizado. Na verdade, em algumas implementações para uma aplicação de motor comparável, o eixo de transmissão 130 pode ser de cerca de 2 a 3 pés de comprimento (0,61 a 0,91 metros de comprimento), em oposição ao comprimento de 4 a 5 pés (1,22 a 1,52 metros) necessário para um eixo flexível de titânio com adaptadores de encaixe de encolhimento da técnica anterior. Além do comprimento mais curto, o eixo de transmissão pode ser composto de outros materiais que não o titânio convencional. Por exemplo, o eixo de transmissão 130 pode ser composto por materiais mais convencionais (por exemplo, aço), e ainda assim ser capaz de suportar o torque e outras forças experimentadas durante o funcionamento.

Como descrito acima, a seção de transmissão 120 tendo eixos exteriores e interiores 130/150 e as juntas universais 140a-b pode ser utilizada para um motor de lama poço abaixo para passar duto condutor 108 para componentes eletrônicos perto da broca de perfuração. No entanto, a seção de transmissão 120 pode também encontrar utilização em outras aplicações. Em um exemplo, a viga interior 150 selada no interior do eixo de transmissão 13 0 e as juntas universais 140a-b podem ser utilizados para transmitir qualquer número de elementos ou componentes que não sejam duto condutor de fio em uma forma selada entre elementos poço acima e poço abaixo de um conjunto de furo inferior. De fato, o eixo de transmissão 130 com sua viga interior selada 150 pode permitir fluido comunicar alternativamente do lado de fora do eixo exterior 130 ou no interior da viga interior 150 de uma maneira vedada quando comunicado entre um motor de lama e um eixo de acionamento. Assim, o arranjo descrito do eixo de transmissão, duto interior, e adaptadores de junta universal pode ser útil para estas e outras aplicações. A descrição anterior das modalidades preferidas e outras não se destina a limitar ou restringir o âmbito ou a aplicabilidade dos conceitos inventivos concebidos pelos requerentes. Em troca para a divulgação dos conceitos inventivos aqui contidos, os requerentes desejam todos os direitos de patentes concedidos pelas reivindicações em anexo. Portanto, pretende-se que as reivindicações em anexo incluam todas as modificações e alterações para a completa extensão que elas caiam no escopo das reivindicações seguintes ou dos seus equivalentes.

Claims (21)

1. Conjunto de furo inferior para uma coluna de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: um motor de lama disposto sobre a coluna de perfuração e tendo um rotor e um estator, o rotor definindo um primeiro furo; um mandril colocado poço abaixo a partir do motor de lama e definindo um segundo furo; um eixo definindo um terceiro furo e tendo primeira e segunda extremidades, a primeira extremidade acoplada ao rotor com uma primeira junta universal, a segunda extremidade acoplada ao mandril com uma segunda junta universal, e um viga interior disposta no terceiro furo do eixo, a viga interior tendo uma passagem interior e tendo terceira e quarta extremidades, a terceira extremidade vedando comunicação da passagem interior com o primeiro furo do rotor, a quarta extremidade vedando comunicação da passagem interior com o segundo furo do mandril.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda juntas universais e o eixo convertem movimento orbital no rotor para movimento de rotação no mandril.

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor disposto com o mandril e operacionalmente conectado a um ou mais condutores, o um ou mais condutores passando a partir do segundo furo do mandril, através da passagem interior da viga interior, e para o primeiro furo do rotor.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende um membro de junta acoplado ao rotor e tendo um soquete recebendo a primeira extremidade do eixo no mesmo.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende pelo menos um rolamento disposto em um bolso de rolamento na primeira extremidade do eixo e recebido em pelo menos uma ranhura de rolamento no soquete.

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende um anel de retenção disposto sobre a primeira extremidade do eixo adjacente ao soquete no membro de j unta.

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo é composto de uma liga de aço, e em que a viga interior é composta de titânio.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira e segunda juntas universais compreende uma passagem intermediária, e em que o conjunto compreende ainda as tampas de vedação dispostas em cada uma da terceira e quarta extremidades da viga interior e vedando no interior das passagens intermediárias.

9. Conjunto de furo inferior para uma coluna de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: um motor de lama tendo um rotor disposto em um estator, o rotor definindo um primeiro furo; uma primeira junta universal acoplada ao rotor e tendo uma primeira passagem conectada com o primeiro furo; um eixo tendo primeira e segunda extremidades e definindo um segundo furo, a primeira extremidade acoplada à primeira junta universal, o segundo furo conectado com a primeira passagem; uma segunda junta universal acoplada à segunda extremidade do eixo e tendo uma segunda passagem conectada com o segundo furo; um mandril acoplado à segunda junta universal e tendo um terceiro furo conectado com a segunda passagem, e um viga interior disposta no segundo furo do eixo, a viga interior tendo uma passagem interior e tendo terceira e quarta extremidades, a terceira extremidade selada na primeira passagem e vedando comunicação da passagem interior com o primeiro furo do rotor, a quarta extremidade selada na segunda passagem e vedando comunicação da passagem interior com o terceiro furo do mandril.

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda juntas universais e o eixo convertem movimento orbital no rotor para movimento de rotação no mandril.

11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor disposto com o mandril e operacionalmente conectado a um ou mais condutores, o um ou mais condutores passando a partir do terceiro furo do mandril, através da passagem interior da viga interior, e para o primeiro furo do rotor.

12. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende um membro de junta acoplado ao rotor e tendo um soquete recebendo a primeira extremidade do eixo no mesmo.

13. Conjunto, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende pelo menos um rolamento disposto em um bolso de rolamento na primeira extremidade do eixo e recebido em pelo menos uma ranhura de rolamento no soquete.

14. Conjunto, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira junta universal compreende um anel de retenção disposto sobre a primeira extremidade do eixo adjacente ao soquete no membro de j unta.

15. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o eixo é composto de uma liga de aço, e em que a viga interior é composta de titânio.

16. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda tampas de vedação dispostas em cada uma da terceira e quarta extremidades da viga interior e vedando no interior da primeira e segunda passagens da primeira e segunda juntas universais.

17. Conjunto de furo inferior para uma coluna de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: um motor de lama disposto na coluna de perfuração e tendo um rotor e um estator, o rotor definindo um primeiro furo para passagem de pelo menos um condutor; um mandril disposto poço abaixo a partir do motor de lama e tendo um segundo furo para passagem do pelo menos um condutor; pelo menos um dispositivo eletrônico associado ao mandril e acoplado eletricamente ao pelo menos um condutor; um eixo definindo um terceiro furo e convertendo movimento orbital no motor de lama para o movimento de rotação no mandril, o eixo acoplado a uma primeira extremidade para o rotor com uma primeira junta universal e acoplado a uma segunda extremidade do mandril com uma segunda junta universal; e um viga interior disposta no terceiro furo do eixo e tendo uma passagem interior para comunicar o pelo menos um condutor entre a terceira e quarta extremidades, a terceira extremidade selada no interior de uma primeira passagem da primeira junta universal, a quarta extremidade selada dentro de uma segunda passagem da segunda junta universal.

18. Conjunto, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo eletrônico compreende um sensor selecionado a partir do grupo consistindo de um detector de radiação gama, um detector de nêutrons, um inclinômetro, um acelerômetro, um sensor acústico, um sensor eletromagnético, um sensor de pressão, e um sensor de temperatura.

19. Conjunto, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o mandril define uma porta comunicando um espaço anelar em torno do eixo no conjunto com o segundo furo do mandril.

20. Conjunto, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma sonda disposta poço acima do motor de lama e conectada eletricamente ao de pelo menos um condutor.

21. Conjunto, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um condutor é selecionado a partir do grupo que consiste em um ou mais de cordões simples de fio, um par trançado, um cabo multicondutor blindado, um cabo coaxial, e uma fibra óptica.