BR102015005365A2 - Method and invention for coated excentric drilling - Google Patents

Abstract

método e invento para a perfuração excêntrica revestida. resumo a presente ínvenção está relacionada com a perfuração de poços (1) ou execução de furos na superfície do fundo do mar (15) junto com a simultânea descida de uma coluna de revestimento (2) na formação geológica; especificamente diz respeito a um método de perfuração que utiliza um invento ( 4) capaz de fazer esta operação utilizando para isso os efeitos da excentricidade na broca (3) e na extremidade inferior da coluna de perfuração (10). assim a broca (3) pode a qualquer momento variar o diâmetro perfurado, desde o seu diâmetro nominal até um diâmetro maior que o da própria coluna de revestimento (2) que está sendo descida. essa excentricidade também gera uma vibração cíclica na extremidade inferior da coluna de revestimento (2). a coluna de revestimento (2) é descida simultaneamente com a coluna de perfuração (10) na formação geológica, sem a necessidade de realizar a cimentação entre a coluna de revestimento (2) e a formação geológica para garantir sua sustentação; a energia mecânica incorporada a mais no sistema de perfuração para facilitar a descida da coluna de revestimento (2) é retirada do motor de fundo (5).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção “MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA”.

CAMPO DA INVENÇÃO 01 A presente invenção aplica-se hoje, com maior vantagem em geral no início da perfuração de poços marítimos de petróleo. Principalmente na perfuração e descida simultânea da primeira coluna de revestimento de grande diâmetro descida num poço de petróleo marítimo; sem a necessidade de realizar a cimentação entre a parte externa da coluna de revestimento e a formação geológica para garantir a resistência de sustentação da cabeça do poço ANTECEDENTES DA TÉCNICA 02 A resistência conseguida na descida da primeira coluna de revestimento de grande diâmetro num poço de petróleo marítimo é muito importante para a sustentação da cabeça deste poço. Ela será sempre a base de apoio para a próxima coluna de revestimento de menor diâmetro que será descida: apoiada e cimentada no seu anterior. E assim sucessivamente. 03 Em uma lâmina de água profunda, zona de correnteza forte e formação geológica superficial marítima com baixa resistência; a necessidade de aumentar o diâmetro dessa primeira coluna de revestimento e o seu comprimento descido na formação geológica é imprescindível para o aumento de sua resistência de sustentação. Pois com uma área superficial maior a resistência aos esforços mecânicos aumenta. Quanto maior o diâmetro de uma coluna de revestimento maior é o grau de dificuldade operacional para sua descida na formação geológica. 04 Hoje na perfuração de poços marítimos dois métodos têm sido os mais usados para a descida da primeira coluna de revestimento num poço de petróleo.

PRIMEIRO MÉTODO PERFURAÇÃO CONVENCIONAL DO POÇO COM DESCIDA DA COLUNA DE REVESTIMENTO E POSTERIOR CIMENTAÇÃO. 05 Neste método o intervalo do poço é perfurado com uma coluna de perfuração convencional e posteriormente é retirada. Em seguida é descida uma coluna de revestimento de menor diâmetro dentro do poço perfurado e faz a cimentação, bombeamento cimento entre a superfície externa da coluna de revestimento e a parede interna do poço perfurado na formação. VANTAGEM: É aplicado na maioria dos tipos de formação. DESVANTAGEM: a) Em formação mole e muito mole após a cimentação da coluna de revestimento, a altura do cimento sempre fica bem abaixo do nível no fundo do mar. O peso do cimento mesmo com pastas de baixo peso específico fratura as formações marítimas superficiais de menor resistência, não conseguindo chegar até a superfície no fundo do mar. A parte superficial da coluna de revestimento não fica cimentada, facilitando a mobilidade da cabeça do poço. b) Existe sempre risco de desmoronamento do poço já perfurado enquanto é retirada a coluna que perfurou para descer a coluna de revestimento.

As formações superficiais marítimas são quase sempre friáveis. c) Muitas vezes surge dificuldade de localizar o poço já perfurado no leito marinho para descer a coluna de revestimento, em razão da má visibilidade oriunda da suspensão de sólidos levantada por correntezas. d) A coluna de revestimento algumas vezes não ficar bem centralizada dentro do poço perfurado; encostando muito na parede de um lado só; este lado fica sem ser cimentado, aumentado à probabilidade de ocorrer mobilidade. e) Na grande maioria dos casos é necessário aguardar um tempo para endurecimento da pasta de cimento (tempo de pega), com um peso sobre a coluna de revestimento por segurança, antes de desconectar e deixar a coluna de revestimento no fundo do poço: para evitar a subida por flutuação da coluna de revestimento dentro da pasta de cimento mole. f) Possui um tempo operacional muito maior quando comparado com próximo método. SEGUNDO MÉTODO: PATENTE US3262508 PERFURAÇÃO HIDRÁULICA COM DESCIDA SIMULTÂNEA DA COLUNA DE REVESTIMENTO NA FORMAÇÃO SEM A NECESSIDADE DE CIMENTAÇÃO. 06 Hoje é usado com alguns melhoramentos como: introdução de motor de fundo na coluna de perfuração convencional e uma broca de perfuração em substituição a sapata de jateamento. Na sonda uma coluna de revestimento é descida e ancorada na mesa rotativa. Uma coluna de perfuração com broca é descida pelo interior da coluna de revestimento ancorada. Na descida a coluna de perfuração conecta a de revestimento ancorada e desce até próximo ao fundo do mar. A coluna de perfuração possui uma ferramenta que conecta e desce a coluna de revestimento de menor comprimento suspensa externamente na coluna de perfuração durante toda a operação. 07 Os comprimentos da coluna de perfuração e de revestimento são calculados para que a broca fique um pouco abaixo da extremidade inferior da coluna de revestimento. Como o diâmetro da broca usada para descer tem que ser menor que o diâmetro interno da coluna de revestimento, a destruição da formação além do diâmetro da broca até o diâmetro externo da coluna de revestimento é feita considerando o sucesso da perfuração hidráulica; que é a erosão hidráulica das formações, usando para isso uma vazão de fluido de perfuração elevada. 08 Não havendo êxito com a vazão, subidas e descidas rápidas com as colunas de perfuração e de revestimento são feitas para tentar destruir com a ponta da coluna de revestimento a formação que o diâmetro da broca não atingiu. Atingido a profundidade desejada, verifica-se a resistência da coluna de revestimento na formação tracionando a coluna de perfuração até um valor mínimo. Em seguida desconecta e retira a coluna de perfuração com broca pelo interior da coluna de revestimento. Ficando no fundo do mar a coluna de revestimento. VANTAGEM: a) É mais rápido, pois a coluna de revestimento é descida junto com a coluna de perfuração numa única descida de coluna. b) Não necessita de cimentação da coluna de revestimento na formação. DESVANTAGEM: a) A formação tem que ser favorável à perfuração hidráulica. b) Em formação que apresenta intercalações duras não pode ser utilizado c) Risco de fadiga ou dano quando é necessário forçar muito a descida da coluna de perfuração junto com a coluna de revestimento suspensa, subindo, descendo e batendo no fundo do poço para atravessar intercalações. MAIOR PROBLEMA ATUAL: 09 Um dos maiores problemas existentes hoje na perfuração de um poço de petróleo marítimo é a mobilidade da cabeça desse poço no fundo do mar, comumente chamado de “cabeça de poço balançando”. Isto ocorre devido ao amolecimento dos revestimentos superficiais no fundo do mar que sustentam a cabeça deste poço. A principal causa é o esforço das correntezas marítimas sobre a cabeça deste poço. 10 Este amolecimento nunca acontece logo de imediato e sim vai aumentando gradualmente com o tempo. Quando isto ocorre durante na perfuração, o poço não pode mais ser utilizado para a produção de petróleo. A cabeça do poço fica balançando cada vez mais no fundo do mar e não suportaria o peso de uma árvore de natal molhada para a produção do poço. 11 É um problema gravíssimo, pois acarreta a perda do poço; e ainda nunca ocorre logo de imediato no início da perfuração de um poço de petróleo e sim nas fases finais do poço onde milhões de dólares já foram gastos. As tentativas de correção nunca são eficazes e os prejuízos finais são elevadíssimos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 12 Para facilitar a elucidação esta invenção será explicada junto com 14 (quatorze) desenhos abaixo relacionados que são partes integrante deste relatório: 13 FIG.01 - Vista em corte de uma coluna de revestimento descida numa formação geológica, ainda com a coluna para a perfuração excêntrica revestida no seu interior. 14 FIG.02 - Vista ampliada do invento conectado numa coluna para a perfuração excêntrica revestida no interior de uma coluna de revestimento em corte antes do início da perfuração. 15 FIG.03 - Vista ampliada do invento conectado numa coluna para a perfuração excêntrica revestida no interior de uma coluna de revestimento em corte ao iniciar a perfuração. 16 FIG.04 - Vista do novo diâmetro do poço aumentado pelo efeito da perfuração excêntrica revestida 17 FIG.05 - Vista do eixo central do invento inteiro e em corte. 18 FIG.06 - Vista do conjunto de peças chamado de limitador inferior da roda. 19 FIG.07 - Vista da roda 20 FIG. 08 - Vista do conjunto de peças chamado de limitador superior da roda. 21 FIG.09 - Vista em corte do fluxo de fluido na coluna de perfuração e na linha de acionamento do cilindro hidráulico. 22 FIG.10 - Vista da orientação dos roletes alinhado com um dos cones da broca tricônica. 23 FIG. 10(a) Alinhado - FIG. 10(b) Desalinhado 24 FIG. 11 - Vista do cilindro central com furos para orientação. 25 FIG. 12 - Vista do conjunto de peças chamado de cangalha. 26 FIG. 13 - Vista em corte ampliada da parte superior da coluna de revestimento na formação geológica marítima com a ferramenta para suspensão externa do revestimento ainda conectada. 27 FIG.14 - Vista em corte ampliada da parte superior da coluna de revestimento na formação marítima com a ferramenta para suspensão externa do revestimento desconectada.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA 1 poço; 2 coluna de revestimento; 3 broca; 4 invento; 5 motor de fundo; 6 comando curto pesado; 7 estabilizador; 8 comandos pesados; 9 ferramenta para suspensão externa da coluna de revestimento (conexão/desconexão); 10 coluna de perfuração; 11 base para cabeça de poço; 12 furos na ferramenta para suspensão externa da coluna de revestimento; 13 conector de revestimento para cabeça de poço; 14 conectores (caixa e pino) dos tubos de revestimentos; 15 fundo do mar; 16 nível do mar; 17 sonda; 18 conexão caixa; 19, 21, 23, 25 e 27 seção cilíndrica do eixo central; 20 e 22 rebaixo no eixo central; 24 furo transversal no eixo central; 26 furos radiais no eixo central; 28 conexão pino; 29 furo no eixo central; 30 e 38 parafuso de travamento do disco bipartido; 31, 40 e 41 parafuso de fixação; 32 e 39 disco bipartido; 33 suporte inferior da roda; 34, 37 e 43 diâmetro interno; 35 roda; F força centrífuga; 36 furos na roda, D1 diâmetro interno do revestimento; D2 diâmetro externo do revestimento; D3 diâmetro da broca; D4 diâmetro da roda; D5 novo diâmetro do poço; E distância externa; 42 suporte superior da roda; 44 apoio de chapa; 45 suporte do hidráulico; 46 furo no suporte do hidráulico 47 haste metálica para tomada de pressão; 48 registro de bola; 49 mangueira; 50 conexão metálica; 51 cilindro hidráulico; 52 haste do embolo do cilindro hidráulico; 53 rebaixo interno inferior do cilindro central; 54 diâmetro interno do cilindro central; 55 pino trava; 56 furos radiais para orientação no cilindro central; 57 cilindro central; 58 furos no cilindro central para acoplar os eixos dos braços da cangalha; 59 rolete; 60 parafuso trava; 61 braço da cangalha; 62 seção curva da cangalha; 63 eixo do braço da cangalha; 64 parafuso de fixação; 65 suporte do hidráulico; 66 furo lateral no suporte do hidráulico; 67 pino do rolete; 68 junta móvel; 69 parafuso de fixação do suporte; DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO: 28 A perfuração excêntrica revestida utiliza uma coluna de perfuração (10) para a descida simultânea de uma coluna de revestimento (2) num poço (1) de perfuração marítimo. FIG.01 Este método compreende o uso dos seguintes itens e condições relacionadas abaixo: 1- Uso de uma coluna de perfuração (10) composta pelos seguintes componentes ordenados: broca (3), invento (4), motor de fundo (5), comando curto pesado (6), estabilizador (7), comandos pesados (8), ferramenta para suspensão do revestimento (9) (conexão/desconexão), comandos pesados e tubos de perfuração. FIG.01 2- Uso de uma coluna de revestimento (2) composta pelos seguintes componentes ordenados: um conector de revestimento para cabeça de poço (13) soldado na extremidade superior do último tubo da coluna de revestimento (2). FIG.01 Neste exemplo a coluna de revestimento (2) é constituída de 6 (seis) tubos de revestimentos de 9 m a 12 m de comprimento, conectados entre si por fios de roscas existente nos conectores (14) (caixa e pino) soldados nos tubos de revestimentos. Os conectores (14) possuem selo de borracha para vedaçáo hidráulica e travas ante rotacional colocadas após cada conexão. A extremidade inferior do último tubo de revestimento não possui conector soldado. FIG.01 3- Usar a perfuração excêntrica revestida em local onde a lâmina de água (16) seja maior que o comprimento da coluna de revestimento (2) que será descida. 4- Uso ou não de uma base para cabeça de poço (11) já existente no mercado ou de fabricação própria. Nem sempre são utilizadas. FIG.01, FIG.13 e FIG.14 5- Dimensionar as colunas de perfuração (10) e de revestimento (2) para que quando acopladas; a broca (3) fique abaixo da borda inferior da coluna de revestimento (2) e a roda (35) do invento (4) fique posicionada dentro e acima da borda inferior da coluna de revestimento (2). FIG.01, FIG.2 e FIG.03 6- Usar o peso imerso dos componentes da coluna de perfuração (10) abaixo da ferramenta para suspensão externa da coluna de revestimento (9) (conexão/desconexão) mais o peso imerso da coluna de revestimento (2) como referência para o controle do peso sobre broca (3) durante a perfuração excêntrica revestida. FIG.01 7- Usar uma ferramenta já existente no mercado de petróleo para suspensão externa da coluna de revestimento (9) (conexão/desconexão) FIG.01, FIG.13 e FIG.14 (tipo duplo J ou sistema similar). Esta ferramenta possui passagem para o fluido circular pelo interior da coluna de perfuração (10) e furos (12) externos no seu corpo para permitir que a formação perfurada pela broca (3) que se encontra no interior da coluna de revestimento (2) seja removida pela vazão para fora da coluna de revestimento (2) e depositada no fundo do mar (15). FIG.01 e FIG.13 8- Usar motor de fundo (5) já existente no mercado para transmissão de potência mecânica ao invento (4) e para a broca (3). FIG.01 9- Usar um ou mais estabilizador convencional (7) já existente no mercado com diâmetro e posicionamento previamente calculado e conectado na coluna de perfuração (10), para eliminar o efeito da vibração gerada pelo invento (4) acima deste estabilizador (7). FIG.1 10- Usar níveis de bola já existentes no mercado fixados sobre a base para cabeça de poço (11), para monitoramento de sua inclinação durante toda a operação de descida da coluna de revestimento (2) e o seu assentamento na formação no fundo do mar (15). Estas bases possuem locais próprios para fixação destes níveis. 11- Usar o invento (4) que permite quando houver dificuldade na descida da coluna de revestimento (2), aumentar o diâmetro de perfuração do poço (1) além do diâmetro nominal da broca (3), podendo este diâmetro chegar a ser maior que o diâmetro da própria coluna de revestimento (2) que está sendo descida. O INVENTO POSSUI AS SEGUINTES PEÇAS: 29 O invento (4) FIG.01 é constituído por um eixo central FIG.05 rígido com um furo (29) no seu interior para a passagem do fluído de perfuração e na sua extremidade inferior possui uma conexão caixa (18) para conectar a broca (3) de perfuração FIG.01; acima na extremidade inferior do eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (19) com um diâmetro reduzido em relação ao diâmetro da próxima seção cilíndrica (21) acima, para facilitar a passagem das 3 (três) peças de diâmetro pleno que serão montadas nesta região do eixo central FIG.05 e na seguinte ordem: suporte superior da roda (42) FIG.08 (do conjunto limitador superior da roda), a roda (35) FIG.07 e suporte inferior da roda (33) FIG.06 (do conjunto limitador inferior da roda); acima na extremidade inferior do eixo central FIG.05, temos um rebaixo (20) onde acopla o conjunto de peças chamado de limitador inferior da roda FIG.06, constituído pelas peças: suporte inferior da roda (33) com diâmetro interno (34), um disco bipartido (32) que encaixa justo no rebaixo (20) FIG.05, estas peças são conectadas por 12 (doze) parafusos de fixação (31) e travadas por 2 (dois) parafusos de travamento (30) na montagem; acima no eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (21) onde acopla com ajuste livre para rotação a roda (35) FIG.07 com as seguintes especificações: diâmetro externo (D4), 9 (nove) furos (36) vazados no seu corpo e com um diâmetro interno (37); acima no eixo central FIG.05 temos um rebaixo (22) FIG.05 onde acopla o conjunto de peças chamado de limitador superior da roda FIG.08 constituído pelas peças: suporte superior da roda (42) com diâmetro interno (43) tendo lateralmente 2 (dois) apoios de chapa (44) soldados no seu corpo e com furos para acoplar com 3 (três) parafusos de fixação (41) cada, 2 (dois) suportes (45) com um furo (46) cada um, para encaixar os 2 (dois) munhões do cilindro hidráulico (51) FIG.03, um disco bipartido (39) que encaixa justo no rebaixo (22) : o suporte superior da roda (42) e o disco bipartido (39) são fixados com 10 (dez) parafusos de fixação (40) e travados por 2 (dois) parafusos de travamento (38) na montagem; acima no eixo central FIG.05 a seção cilíndrica (23) possui um furo transversal (24) onde acopla a linha de acionamento do cilindro hidráulico (51) FIG.09, constituída por: uma haste metálica (47) que encaixa (com anéis de vedação e anel trava) no furo transversal (24) do eixo central FIG.05, a outra extremidade da haste está conectada um registro de bola (48) que conecta na mangueira hidráulica (49) enrolada com algumas voltas no corpo do eixo central FIG.05 na seção cilíndrica (23) FIG.02 e FIG.03 , a outra extremidade dessa mangueira possui uma conexão metálica (50) que liga ao cilindro hidráulico (51); o cilindro hidráulico (51) possui montagem em munhão fixo intermediário com um grau de liberdade e ligação hidráulica em circuito diferencial; acima no eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (25) em forma de anel em alto relevo e com furos radiais (26) possuindo um perfil superficial que encaixa no rebaixo interno inferior (53) do cilindro central (57) FIG.11 quando as peças se unem; os furos radiais (26) FIG.05 da seção cilíndrica (25) são não vazados e servem para fazer a orientação da posição dos 2 (dois) roletes (59) da cangalha FIG.12 alinhado com um dos cones da broca (3) tricônica FIG.10(a); para fazer o alinhamento: os pinos travas (55) FIG.11 são retirados, move o cilindro central (57) para a posição desejada e encaixa novamente os pinos trava (55) nos furos (56) do cilindro central (57) FIG.11, as suas extremidades internas encaixam também nos furos radiais (26) da seção (25) FIG.05, estes pinos depois de encaixados possuem trava mecânica para não sair; acima no eixo central FIG.05 uma seção cilíndrica (27) onde encaixa e vai apoiar sobre a seção (25) o cilindro central (57) FIG.11 com as seguintes características: diâmetro interno (54), com um rebaixo interno inferior (53), e furos radiais (56) para orientação e 2 (dois) furos (58) diametralmente opostos que encaixam os 2 (dois) eixos (63) nos braços (61) da cangalha FIG.12; um conjunto de peças chamado de cangalha FIG.12 constituída por: 2 (dois) braços (61) rígidos soldados numa seção curva (62), tendo na parte inferior de cada braço (61) encaixe para rolete (59) fixado por pino (67) e travado com parafuso transversal (60); na parte superior de cada braço (61) existe um furo onde encaixa um eixo (63) que acopla a cangalha FIG.12 no cilindro central (57) FIG.11, cada eixo (63) é fixado no braço (61) por 4 (quatro) parafusos de fixação (64); no topo da seção curva (62) existe 2(dois) suportes (65) fixados por 4 (quatro) parafusos (69) e com um furo lateral (66) cada, onde encaixa uma junta móvel (68) com um grau de liberdade que conecta com roscas na haste do embolo (52) do cilindro hidráulico (51) FIG.09; acima no eixo central FIG.05 temos uma conexão pino (28) para conectar na extremidade inferior do motor de fundo (5) FIG.01;

As peças já montadas no invento (4) podem serem vistas nos desenhos. FIG.01, FIG.02 e FIG.03 FUNCIONAMENTO DO INVENTO 30 Na sonda de perfuração (17) o fluído de perfuração é bombeado dentro da coluna de perfuração (10) para baixo em direção à broca (3). Ao passar pelo interior do motor de fundo (5) a parte inferior do mesmo começa a girar com os elementos conectados abaixo: o invento (4) e a broca (3). Enquanto a pressão no início do bombeio é baixa não há ainda força suficiente para abrir a haste do embolo (52) do cilindro hidráulico (51). FIG.09 À medida que a vazão vai sendo aumentada, a pressão no sistema hidráulico também aumenta. Ao atingir uma determinada pressão a haste (52) do embolo do cilindro do hidráulico (51) empurra os braços da cangalha (61) e os roletes (59) apoiam na superfície interna da coluna de revestimento (2) forçando a broca (3) e partes da coluna de perfuração (10) afastar da sua posição vertical inicial; iniciando assim a perfuração excêntrica revestida. FIG.03 31 A extremidade inferior da coluna de perfuração (10) passa a realizar um movimento circular cônico dentro da extremidade inferior da coluna de revestimento (2) com uma excentricidade máxima na broca (3) e mínima no estabilizador (7) colocado acima na coluna de perfuração (10). FIG.01 e FIG.03 32 A broca (3) além do seu movimento de rotação no fundo do poço terá agora um movimento de translação. Esta combinação de movimentos permite que a broca (3) faça uma varredura circular no fundo do poço (1), podendo perfurar um diâmetro com esse efeito, maior que o diâmetro externo da coluna de revestimento (2) que está sendo descida. AUMENTO DO DIÂMETRO DO POÇO. 33 Referindo a FIG.04; vemos o invento (4) posicionado dentro de uma coluna de revestimento (2) em corte; o diâmetro (D5) aumentado pelo efeito da perfuração excêntrica revestida é calculado considerando: a) Diâmetro interno do revestimento... D1 b) Diâmetro externo do revestimento... D2 c) Diâmetro da broca... D3 d) Diâmetro da roda... D4 e) Distância externa... E f) Novo diâmetro do poço... D5 Equações para o novo diâmetro do poço: E = D3/2 - ((D2 - D1)/2 + D4/2)) D5 = D2 + 2E 34 O cálculo hidráulico da vazão que corresponde à pressão para acionamento da perfuração excêntrica revestida é programado em função: das perdas de cargas nos elementos da coluna de perfuração (10), do invento (4), dos jatos da broca, forças de flexão e peso da coluna. Fig.01 e Fig.09 GERAÇÃO DE UMA FORÇA CENTRÍFUGA. 35 O movimento de rotação das massas da broca (3) e de parte da coluna de perfuração (10) fora do seu eixo de rotação vertical inicial cria uma força centrífuga (F) radial perpendicular ao seu eixo de rotação vertical. FIG.03 Como a extremidade inferior da coluna de perfuração (10) está apoiada internamente na coluna de revestimento (2) pela roda (35) do invento (4), a força centrífuga (F) gerada na seção da coluna de perfuração (10) é transmitida para a coluna de revestimento (2) e indiretamente para formação. FIG.01 e FIG.03 36 A intensidade da força centrifuga (F) depende: da rotação do motor de fundo (5), da distância afastada da vertical e da massa da coluna curvada abaixo do estabilizador (7) até a broca (3). FIG.01 A intensidade dessa força centrífuga (F) e a frequência são previamente calculadas e controladas pela vazão durante a perfuração SEQUÊNCIA OPERACIONAL 37 Na sonda de perfuração (17) marítima na mesa rotativa (local onde montam e desmontam as colunas) uma coluna de perfuração (10) é montada em seções e colocada nos estaleiros da sonda. Uma base para cabeça de poço (11) é posicionada na mesma vertical da mesa rotativa, mas numa estrutura inferior da sonda de perfuração (17) bem abaixo do nível da mesa rotativa um pouco acima do nível do mar (16). 38 Uma coluna de revestimento (2) é descida e ancorada na mesa rotativa pelo conector de revestimento para cabeça de poço (13), ficando parte dessa coluna passando pelo interior da base para cabeça de poço (11) colocada na estrutura inferior da sonda (17). Em seguida as seções da coluna de perfuração (10) que foram montadas previamente e estavam nos estaleiros da sonda (17) vão sendo agora conectadas e descida pelo interior da coluna de revestimento (2) ancorada. Quando a ferramenta para suspensão externa da coluna de revestimento (conexão/desconexão) (9) chega à mesa rotativa é feito o acoplamento no conector de revestimento para cabeça de poço (13). 39 Em seguida a coluna de perfuração (10) é descida agora com a coluna de revestimento (2) suspensa externamente até encaixar dentro da base para cabeça do poço (11) que está na estrutura inferior próxima ao nível do mar (16). Após o encaixe é feito o travamento mecânico do conector de revestimento para cabeça de poço (13) na base para cabeça de poço (11). FIG.13 A coluna de perfuração (10) é levantada e a estrutura inferior da sonda de perfuração (17) é retraída. A coluna de perfuração (10) continua descendo junto com a coluna de revestimento (2) mais a base para cabeça de poço (11) suspensa até próximo ao fundo do mar (15). 40 Na sonda (17) o fluido é bombeado para baixo pelo interior da coluna de perfuração (10) em direção a broca (3) e quando passa pelo motor de fundo (5) sua conexão inferior começa a girar junto com o invento (4) e a broca (3). Todo o restante da coluna de perfuração acima do motor de fundo junto com a Coluna de revestimento (2) suspensa permanece sem rotação. Esta coluna é descida até tocar no fundo do mar (15) onde inicia então a descida da coluna de revestimento (2) na formação marítima. 41 À medida que vai havendo dificuldade na penetração da coluna de revestimento (2) na formação geológica, vai aumentando gradativamente o peso sobre broca (3) e a vazão. A vazão vai sendo aumentada até atingir a pressão de acionamento da perfuração excêntrica revestida. Quanto isto ocorre, a broca (3) e parte inferior da coluna de perfuração (10) acima da broca, passam a girar afastada do seu centro de rotação vertical inicial. A extremidade inferior da coluna de perfuração passa a realizar um movimento circular cônico dentro da extremidade inferior da coluna de revestimento com uma excentricidade máxima na broca (3) e mínima no estabilizador (7) colocado acima na coluna de perfuração (10). 42 A broca (3) além do seu movimento de rotação no plano do fundo do poço (1) terá agora um movimento de translação. Esta combinação de movimentos permite que a broca (3) faça uma varredura circular no fundo do poço (1), podendo perfurar um diâmetro maior que o diâmetro externo da coluna de revestimento (2) que está sendo descida. 43 O poço (1) é perfurado e a coluna de revestimento (2) vai sendo descida utilizando altemadamente perfuração excêntrica revestida e perfuração concêntrica revestida ou normal. FIG.01 O tamanho do intervalo perfurado com perfuração excêntrica revestida vai depender da maior ou menor dificuldade de descida da coluna de revestimento (2). O ideal é descer a coluna de revestimento (2) com um arraste alto na formação geológica para no final, termos uma maior resistência de sustentação. 44 Caso o arraste seja muito alto e o revestimento pare de descer basta elevar a coluna alguns metros, utilizando a perfuração excêntrica revestida e voltar ao fundo que a resistência diminui; esta perfuração permite alargar o poço de baixo para cima ou de cima para baixo. 45 O controle de verticalidade da base para cabeça de poço (11) é feito em paralelo com a operação, monitorando com equipamento eletrônico de visão submarina a inclinação nos níveis de inclinação colocados sobre a mesma. O ideal é a base ficar assentada o mais horizontal possível. Sobre ela serão feitos acoplamentos de equipamentos pesados de perfuração e de produção. 46 O poço (1) é perfurado e a coluna de revestimento (2) é descida utilizando altemadamente perfuração excêntrica revestida e perfuração concêntrica revestida ou normal. FIG.01 Atingido a profundidade final verifica-se a resistência da coluna de revestimento (2) na formação exercendo uma tração mínima necessária. Esta tração sendo satisfatória. Desconecta e retira a coluna de perfuração (10) ficando no fundo a coluna de revestimento (2). FIG.01 e FIG.14 CONCLUSÃO 47 A proposta da perfuração excêntrica revestida em princípio é de aumentar o a resistência superficial da primeira coluna de revestimento descida num poço de petróleo marítimo no fundo do mar; para evitar perdas de poços em perfuração com problemas de amolecimento superficial da cabeça destes poços.

Vantagens: 1- Permite variar o diâmetro do poço que está sendo perfurado pela broca desde o seu diâmetro nominal até um diâmetro programado, podendo este diâmetro ser maior que o diâmetro da própria coluna de revestimento que está sendo descida. 2- Facilita a descida do revestimento na formação, pois elimina toda a resistência de ponta da coluna de revestimento e perfura as camadas de formação dura. 3- Fornece uma vibração radial cíclica na extremidade inferior da coluna de revestimento, facilitando a descida na formação grológica. O valor desta vibração pode ser maior ou menor em função da vazão de bombeio. 4- Permite fazer repasses com a coluna de perfuração para cima e para baixo, alargando o diâmetro do poço já perfurado, para diminuir o arraste nas paredes do poço. Isto só será feito se houver uma resistência de atrito lateral muito grande na descida da coluna de revestimento na formação, antes de atingir a profundidade prevista de descida da coluna de revestimento na formação. 5- Utiliza uma energia mecânica maior que os demais métodos, podendo descer uma coluna de revestimento de maior diâmetro e mais profunda. 6- Não necessita de cimentação entre o diâmetro externo da coluna de revestimento e a parede do poço perfurado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA, caracterizado pelo fato de fornecer um invento (4) FIG.01 constituído por um eixo central FIG.05 rígido com um furo (29) no seu interior para a passagem do fluído de perfuração e na sua extremidade inferior possui uma conexão caixa (18) para conectar a broca (3) de perfuração FIG.01; acima na extremidade inferior do eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (19) com um diâmetro reduzido em relação ao diâmetro da próxima seção cilíndrica (21) acima, para facilitar a passagem das 3 (três) peças de diâmetro pleno que serão montadas nesta região do eixo central FIG.05 e na seguinte ordem: suporte superior da roda (42) FIG.08 (do conjunto limitador superior da roda), a roda (35) FIG.07 e suporte inferior da roda (33) FIG.06 (do conjunto limitador inferior da roda); acima na extremidade inferior do eixo central FIG.05, temos um rebaixo (20) onde acopla o conjunto de peças chamado de limitador inferior da roda FIG.06, constituído pelas peças: suporte inferior da roda (33) com diâmetro interno (34), um disco bipartido (32) que encaixa justo no rebaixo (20) FIG.05, estas peças são conectadas por 12 (doze) parafusos de fixação (31) e travadas por 2 (dois) parafusos de travamento (30) na montagem; acima no eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (21) onde acopla com ajuste livre para rotação a roda (35) FIG.07 com as seguintes especificações: diâmetro externo (D4), 9 (nove) furos (36) vazados no seu corpo e com um diâmetro interno (37); acima no eixo central FIG.05 temos um rebaixo (22) FIG.05 onde acopla o conjunto de peças chamado de limitador superior da roda FIG.08 constituído pelas peças: suporte superior da roda (42) com diâmetro interno (43) tendo lateralmente 2 (dois) apoios de chapa (44) soldados no seu corpo e com furos para acoplar com 3 (três) parafusos de fixação (41) cada, 2 (dois) suportes (45) com um furo (46) cada um, para encaixar os 2 (dois) munhões do cilindro hidráulico (51) FIG.03, um disco bipartido (39) que encaixa justo no rebaixo (22): o suporte superior da roda (42) e o disco bipartido (39) sâo fixados com 10 (dez) parafusos de fixação (40) e travados por 2 (dois) parafusos de travamento (38) na montagem; acima no eixo central FIG.05 a seção cilíndrica (23) possui um furo transversal (24) onde acopla a linha de acionamento do cilindro hidráulico (51) FIG.09, constituída por: uma haste metálica (47) que encaixa (com anéis de vedação e anel trava) no furo transversal (24) do eixo central FIG.05, a outra extremidade da haste está conectada um registro de bola (48) que conecta na mangueira hidráulica (49) enrolada com algumas voltas no corpo do eixo central FIG.05 na seção cilíndrica (23) FIG.02 e FIG.03 , a outra extremidade dessa mangueira possui uma conexão metálica (50) que liga ao cilindro hidráulico (51); o cilindro hidráulico (51) possui montagem em munhão fixo intermediário com um grau de liberdade e ligação hidráulica em circuito diferencial; acima no eixo central FIG.05 temos uma seção cilíndrica (25) em forma de anel em alto relevo e com furos radiais (26) possuindo um perfil superficial que encaixa no rebaixo interno inferior (53) do cilindro central (57) FIG.11 quando as peças se unem; os furos radiais (26) FIG.05 da seção cilíndrica (25) são não vazados e servem para fazer a orientação da posição dos 2 (dois) roletes (59) da cangalha FIG.12 alinhado com um dos cones da broca (3) tricônica FIG.10(a); para fazer o alinhamento: os pinos travas (55) FIG.11 são retirados, move o cilindro central (57) para a posição desejada e encaixa novamente os pinos trava (55) nos furos (56) do cilindro central (57) FIG.11, as suas extremidades internas encaixam também nos furos radiais (26) da seção (25) FIG.05, estes pinos depois de encaixados possuem trava mecânica para não sair; acima no eixo central FIG.05 uma seção cilíndrica (27) onde encaixa e vai apoiar sobre a seção (25) o cilindro central (57) FIG.11 com as seguintes características, diâmetro interno (54), com um rebaixo interno inferior (53), e furos radiais (56) para orientação e 2 (dois) furos (58) diametralmente opostos que encaixam os 2 (dois) eixos (63) nos braços (61) da cangalha FIG.12; um conjunto de peças chamado de cangalha FIG.12 constituída por: 2 (dois) braços (61) rígidos soldados numa seção curva (62), tendo na parte inferior de cada braço (61) encaixe para rolete (59) fixado por pino (67) e travado com parafuso transversal (60); na parte superior de cada braço (61) existe um furo onde encaixa um eixo (63) que acopla a cangalha FIG.12 no cilindro central (57) FIG.11, cada eixo (63) é fixado no braço (61) por 4 (quatro) parafusos de fixação (64); no topo da seção curva (62) existe 2(dois) suportes (65) fixados por 4 (quatro) parafusos (69) e com um furo lateral (66) cada, onde encaixa uma junta móvel (68) com um grau de liberdade que conecta com roscas na haste do embolo (52) do cilindro hidráulico (51) FIG.09; acima no eixo central FIG.05 temos uma conexão pino (28); que conectado na coluna de perfuração (10) FIG.01 pode perfurar e descer simultaneamente uma coluna de revestimento (2) na superfície do solo marítimo, para sustentação superficial da cabeça de um poço de petróleo, sem a necessidade do uso de cimentação para fixação da coluna de revestimento (2) na formação geológica.

2- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de poder a qualquer momento aumentar o diâmetro de perfuração do poço (1) além do diâmetro nominal da broca (3) até um diâmetro previamente programado, podendo este diâmetro chegar a ser maior que o diâmetro da própria coluna de revestimento (2) que está sendo descida.

3- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de poder mudar de perfuração normal para perfuração excêntrica revestida a qualquer momento através do aumento da vazão de bombeio além de um determinado valor previamente programado e vice e versa para voltar a perfuração normal.

4- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que quando ativado a perfuração excêntrica cria uma força centrífuga (F) radial na extremidade inferior da coluna de perfuração (10) curvada; que é transmitida por contato direto da roda (35) do invento (4) à extremidade da coluna de revestimento (2) FIG.03; gerando uma vibração radial cíclica nesta extremidade.

5- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato possuir um mecanismo de alinhamento para conseguir a máxima eficiência na descentralização da coluna de perfuração (10) quando utilizado brocas (3) tricônicas; o mecanismo alinha um dos cones da broca (3) numa posição diametralmente oposta com os 2 (dois) roletes(59). FIG.10(a)

6- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de poder controlar pela variação da vazão durante a operação: a frequência e o valor da força centrífuga (F) gerada por este invento (4) devido as massas da broca (3) e de parte da coluna de perfuração (10) afastada da vertical de rotação.

7- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de usar as colunas de perfuração (10) e de revestimento (2) dimensionadas para que quando acopladas; a broca (3) fique abaixo da borda inferior da coluna de revestimento (2) e a roda (35) do invento (4) fique posicionada dentro e acima da borda inferior da coluna de revestimento (2). FIG.01 e FIG.02

8- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de usar um ou mais estabilizadores (7) convencionais já existentes no mercado com diâmetro e posicionamento previamente calculado e conectado na coluna de perfuração (10) FIG.01 para eliminar o efeito da vibração gerada pelo invento (4) acima deste estabilizador (7).

9- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de usar uma coluna de perfuração (10) com os seguintes componentes ordenados: broca (3), invento (4), motor de fundo (5), comando curto pesado (6), estabilizador (7), comandos pesados (8), ferramenta para suspensão externa do revestimento (9) (conexão e desconexão), comandos pesado e tubos de perfuração para perfurar o poço(1).

10- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de poder operar sem rotação na coluna de perfuração (10) e na coluna revestimento (2) suspensa externamente; somente com rotação no motor de fundo (5) e elementos conectados abaixo do mesmo como: o invento (4) e a broca (3).

11- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de poder operar com uma rotação menor nas colunas de perfuração (10) e de revestimento (2) além da rotação do motor de fundo (5) e elementos conectados abaixo do mesmo como: o invento (4) e a broca (3); se não houver nenhuma restrição técnica nos elementos das colunas de perfuração (10) e de revestimento (2) e riscos de torques elevados na formação geológica a ser perfurada.

12- MÉTODO E INVENTO PARA A PERFURAÇÃO EXCÊNTRICA REVESTIDA caracterizado pelo fato de poder perfurar um poço (1) com um diâmetro maior que o diâmetro da coluna de revestimento (2) que está sendo descida, para uma posterior cimentação da coluna de revestimento (2).