BR102017024812A2

BR102017024812A2 - Cement paste containing air and vermiculite or diatomite for the filling of oil wells

Info

Publication number: BR102017024812A2
Application number: BR102017024812-7A
Authority: BR
Inventors: Antonio Eduardo Martinelli; Julio Cezar De Oliveira Freitas; Marcus Antonio De Freitas Melo; Dulce Maria De Araújo Melo; Irantécio Mendonça Ferreira
Original assignee: Universidade Federal Do Rio Grande Do Norte
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-06-04

Abstract

pasta de cimento contendo incorporador de ar e vermiculita ou diatomita para cimentação de poços de petróleo. em poços de petróleo, pastas de cimento têm por objetivo vedar zonas permeáveis, impedindo a intercomunicação de fluidos das formações, além de suportar mecanicamente o revestimento. em trechos de alta inclinação de poços, o uso de pastas convencionais pode ser ineficaz, uma vez que a segregação gravitacional pode resultar em falha no isolamento hidráulico. pastas leves reduzem a segregação gravitacional, pois não canalizam a geratriz superior dos revestimentos. a adição combinada de estendedores minerais, diatomita ou vermiculita, com um incorporador de ar como tensoativo, se apresenta como uma proposta de composição de pastas leves estáveis para a cimentação de poços petrolíferos. a presente invenção inclui pastas leves de cimento contendo dosagens de 0,01 a 0,1 gpc (8,8780x10-04 cm3/1gcimento a 8,8780x10-03 cm3/1gcimento) de incorporador de ar e concentrações de 1% a 7% de vermiculita ou diatomita, a fim de se obter pastas leves aplicáveis com densidades entre 6 lb/gal e 14 lb/gal (0,72 g/cm3 e 1,67 g/cm3). a metodologia do trabalho consiste na preparação e avaliação de pastas leves por meio de procedimentos adotados pelo american petroleum institute (api) e pela associação brasileira de normas técnicas (abnt).cement paste containing air incorporator and vermiculite or diatomite for cementing oil wells. In oil wells, cement pastes aim to seal permeable zones, preventing the intercommunication of formation fluids, as well as mechanically supporting the coating. In high slope sections of wells, the use of conventional slurries may be ineffective as gravitational segregation may result in failure of hydraulic insulation. Light pastes reduce gravitational segregation as they do not channel the upper generatrix of the coatings. The combined addition of mineral spreaders, diatomite or vermiculite, with an air incorporator as a surfactant, is proposed as a stable lightweight paste composition for oil well cementation. The present invention includes lightweight cement pastes containing dosages of 0.01 to 0.1 gpc (8.8780x10-04 cm3 / 1gt to 8.8780x10-03 cm3 / 1gt) of air incorporator and concentrations of 1% to 7% vermiculite or diatomite to provide applicable light pastes with densities between 6 lb / gal and 14 lb / gal (0.72 g / cm3 and 1.67 g / cm3). The methodology of the work consists in the preparation and evaluation of light pastes through procedures adopted by the american petroleum institute (api) and the brazilian association of technical standards (abnt).

Description

“SONDA HIDRÁULICA ROTATIVA COM SENSORES E ATUADORES INTEGRADOS A UM CLP, PARA CONTROLE E ACIONAMENTO POR SINAIS ELETRÔNICOS, BEM COMO MONITORAMENTO À DISTÂNCIA E GRAVAÇÃO DE DADOS DA PERFURAÇÃO” [001] Refere-se o presente relatório descritivo, a um pedido de patente de invenção para um projeto de automação desenvolvido para o controle do trabalho de uma perfuratriz hidráulica empregada em equipamento de sondagem (sonda) de menor porte, específico para a sondagem mineral. O sistema prevê o envio dos eventos hidráulicos medidos durante os trabalhos de perfuração por meio de vários sensores instalados em pontos predefinidos da sonda e integrados a um controlador lógico programável (CLP) dedicado, sendo que os valores medidos em tempo real são exibidos em um painel de controle remoto. O sistema ainda sugere orientações ao operador (que mantém-se confortavelmente afastado da sonda) para a tomada de providências de forma precisa e segura, além de obterse histórico para uso em futuras perfurações. O sistema inclui, também, aperfeiçoamentos no motor axial hidráulico que aciona a coroa (broca), o qual é controlado por meio da atuação de um solenóide. A perfuratriz recebe a instalação de grades móveis para proteção dos cabos provindos de um guincho principal e de um guincho secundário pelos quais são feitos, respectivamente, o içamento e descida das hastes de perfuração e do pescador do barrilete contendo o testemunho (amostra do solo) além de proteger as partes móveis da cabeça hidráulica.“ROTARY HYDRAULIC PROBE WITH SENSORS AND ACTUATORS INTEGRATED TO A PLC, FOR CONTROL AND DRIVING BY ELECTRONIC SIGNALS, AS WELL AS DISTANCE MONITORING AND DRILLING DATA RECORDING” [001] This specification report refers to a patent application invention for an automation project developed to control the work of a hydraulic drill used in smaller drilling equipment (rig), specific for mineral drilling. The system foresees the sending of the hydraulic events measured during the drilling work by means of several sensors installed at predefined points of the rig and integrated to a dedicated programmable logic controller (PLC), with the values measured in real time being displayed on a panel. remote control. The system also suggests guidance to the operator (who stays comfortably away from the rig) to take precise and safe measures, in addition to obtaining a history for use in future drilling. The system also includes improvements to the hydraulic axial motor that drives the crown (drill), which is controlled by the actuation of a solenoid. The drilling rig receives the installation of mobile crates to protect the cables coming from a main winch and a secondary winch by which the drilling rods and the fisherman from the barrel containing the core are lifted and lowered, respectively (soil sample) in addition to protecting the moving parts of the hydraulic head.

ESTADO DA TÉCNICA [002] Como é de conhecimento por técnicos no segmento de sondagem, o uso de perfuratrizes na prospecção para exploração de recursos minerais é uma prática amplamente difundida. Uma sondaSTATE OF THE TECHNIQUE [002] As is known by technicians in the drilling segment, the use of drill rigs in prospecting for the exploration of mineral resources is a widespread practice. One probe

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2/17 hidráulica de pesquisa mineral é um equipamento utilizado para perfurar o solo extraindo fragmentos (amostras) denominados “testemunhos” que são coletados pelo trabalho da perfuratriz para uma posterior avaliação do solo, em laboratório. Para o trabalho é utilizada uma sonda que é uma estrutura vertical (torre), inclinável conforme a necessidade, a qual contém um mandril (cabeça hidráulica) e um cilindro de avanço acionados por um sistema hidráulico. O mandril recebe e rotaciona uma haste de perfuração que contém na sua extremidade inferior uma coroa (broca). A haste de perfuração e a coroa são estruturas ocas, sendo que a coroa recebe no seu interior um barrilete para a coleta de amostras do solo e que pode ser içado ou abaixado por dentro das hastes por um sistema de cabo e arpão (pescador). A haste é posicionada na cabeça hidráulica, que a rotaciona, e a coroa é então introduzida no solo a partir da ação do cilindro de avanço que atua sobre o conjunto do mandril. A coluna de perfuração é composta por segmentos acopláveis, denominados hastes, que são gradualmente adicionados (ou removidos) para alterar o seu comprimento conforme a perfuração vai sendo aprofundada.2/17 Hydraulic mineral research equipment is used to drill the soil by extracting fragments (samples) called “cores” that are collected by the work of the drill for later evaluation of the soil, in the laboratory. For the job, a probe is used, which is a vertical structure (turret), inclinable as needed, which contains a mandrel (hydraulic head) and an advance cylinder driven by a hydraulic system. The mandrel receives and rotates a drilling rod that contains a crown (drill bit) at its lower end. The drilling rod and the crown are hollow structures, and the crown receives inside it a keg for collecting soil samples and can be raised or lowered inside the rods by a cable and harpoon system (fisherman). The stem is positioned on the hydraulic head, which rotates it, and the crown is then introduced into the soil from the action of the advance cylinder acting on the mandrel assembly. The drilling column is made up of pluggable segments, called rods, which are gradually added (or removed) to change its length as the drilling is deepened.

[003] A título exemplificativo pode ser citado o documento de patente PI 0204348-3, denominado “MANDRIL PARA HASTE DE PERFURATRIZ” que descreve um mandril para a haste de perfuração no qual o fechamento das mandíbulas sobre a broca é efetuado através do emprego de molas a gás montadas na cuba ou atuador. Essas mandíbulas são positivamente avançadas e retraídas durante a perfuração através do mútuo engate deslizante com a cuba ou atuador.[003] As an example, the patent document PI 0204348-3, called “HANDLE FOR DRILL ROD,” which describes a mandrel for the drilling rod, in which the closing of the jaws on the drill is performed through the use of gas springs mounted on the tub or actuator. These jaws are positively advanced and retracted during drilling through the mutual sliding coupling with the tub or actuator.

[004] Para uma melhor mobilidade foram desenvolvidos sistemas onde o ferramental da sonda, com toda a sua estrutura, é montado e transportado em cima de um caminhão do tipo “roll on roll off”[004] For better mobility, systems have been developed where the probe tooling, with all its structure, is assembled and transported on top of a “roll on roll off” truck.

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3/17 como uma forma de evolução tecnológica foram acrescentados nas perfuratrizes sistemas de monitoramento eletromecânicos para fornecer ao operador informações sobre os principais parâmetros do processo de perfuração tais como taxa de penetração, torque e peso aplicados na broca.3/17 as a way of technological evolution, electromechanical monitoring systems were added to the drilling rigs to provide the operator with information about the main parameters of the drilling process such as penetration rate, torque and weight applied to the drill.

[005] Como exemplo de tal monitoramento e do sistema de basculamento da torre pode ser citado o documento US 6.186.248 denominado “SISTEMA DE CONTROLE POR CIRCUITO FECHADO PARA PERFURAÇÃO COM NÚCLEO DE DIAMANTE” que descreve um sistema de controle por circuito fechado para a perfuração controlando automaticamente a taxa de penetração, carga (peso) aplicada sobre a perfuratriz e torque, mantendo parâmetros próximos dos valores máximos pré-selecionados. O sistema incorpora um controlador que recebe as informações de transdutores integrados ao circuito de transmissão hidráulica gerando sinais hidráulicos enviados a um painel de controle para que o operador, na plataforma junto à sonda vá controlando o trabalho da broca. Todo o sistema pode ser montado em uma estrutura hidraulicamente basculante na traseira de um caminhão.[005] As an example of such monitoring and the tilting system of the tower can be mentioned the document US 6.186.248 called “CLOSED CIRCUIT CONTROL SYSTEM FOR DRILLING WITH DIAMOND NUCLEUS” that describes a closed circuit control system for the drilling automatically controlling the penetration rate, load (weight) applied to the drill and torque, maintaining parameters close to the pre-selected maximum values. The system incorporates a controller that receives information from transducers integrated into the hydraulic transmission circuit, generating hydraulic signals sent to a control panel so that the operator, on the platform next to the probe, can control the work of the drill. The entire system can be mounted on a hydraulically tilting structure at the rear of a truck.

[006] Esses equipamentos também podem ser alugados conforme a necessidade porém ocorre que muitas vezes são de grande porte, e desenvolvidos especificamente para a extração de gás e óleo e necessitam de uma logística custosa e complexa pois são difíceis de transportar e montar e podem se tornar inviáveis para a utilização em uma sondagem mineral de pequeno porte. Trabalham em ambientes limpos (em navios, por exemplo) protegidos de poeira e do sol além de serem integrados a laboratórios para acesso via internet, o que agrega, evidentemente, altos custos, além de não suportarem condições de exposição extrema à combinação de poeira, sol e chuva,que são as condições possíveis encontradas na sondagem[006] This equipment can also be rented as needed but it happens that they are often large, and developed specifically for the extraction of gas and oil and need a costly and complex logistics because they are difficult to transport and assemble and can be not be feasible for use in a small mineral drill. They work in clean environments (on ships, for example) protected from dust and the sun, in addition to being integrated into laboratories for internet access, which, of course, adds high costs, in addition to not supporting conditions of extreme exposure to the combination of dust, sun and rain, which are the possible conditions found in the survey

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4/17 mineral.4/17 mineral.

[007] De qualquer forma, a operação e controle da perfuratriz são feitas normalmente por pelo menos um operador treinado e dedicado que atua diretamente e próximo à sonda, justamente pela falta de automação, limitando o processo à sua habilidade e conhecimento. Nessas condições o operador, por mais experiência que tenha pode não interpretar corretamente os parâmetros de processo tais como velocidade de perfuração, rotação da broca, pressão sobre a ferramenta, o que é feito em etapas praticamente empíricas e imprecisas limitadas à sensação por exemplo de que o mandril ficou “pesado” para fazer a broca rodar. Nesse caso, o operador pode escolher aumentar o torque gerando maior pressão hidráulica e, consequentemente podendo provocar maior consumo de óleo diesel, não havendo, portanto, controle preciso entre torque (força aplicada), força de avanço e rotação (velocidade de giro). Além disso, conforme o torque a própria ferramenta de corte (broca) pode ser danificada ou até mesmo inutilizada, ocasionando atrasos de contrato e prejuízos financeiros aos responsáveis pela perfuração.[007] In any case, the drilling operation and control are normally carried out by at least one trained and dedicated operator who acts directly and close to the rig, precisely because of the lack of automation, limiting the process to his skill and knowledge. Under these conditions, the operator, however experienced he may be, may not correctly interpret the process parameters such as drilling speed, drill rotation, pressure on the tool, which is done in practically empirical and imprecise steps limited to the feeling that the chuck was "heavy" to make the drill rotate. In this case, the operator can choose to increase the torque generating greater hydraulic pressure and, consequently, it can cause greater consumption of diesel oil, therefore, there is no precise control between torque (applied force), forward force and rotation (turning speed). In addition, depending on the torque, the cutting tool (drill) itself can be damaged or even unusable, causing contract delays and financial losses for those responsible for drilling.

[008] Outro problema é que os equipamentos convencionais de sondagem mineral não possuem mecanismos auxiliares que possibilitem e facilitem a paralisação da rotação da broca em posição favorável para manuseio (no caso de manutenções ou inserção/retirada de hastes, por exemplo), obrigando o operador a intervir manualmente, expondo-o a situações estressantes e até mesmo perigosas.[008] Another problem is that conventional mining equipment does not have auxiliary mechanisms that allow and facilitate the stoppage of the rotation of the drill in a favorable position for handling (in the case of maintenance or insertion / removal of rods, for example), forcing the operator to intervene manually, exposing him to stressful and even dangerous situations.

[009] Outro problema ainda é que normalmente são utilizados sensores indutivos para controlar o avanço da perfuração que geram certos problemas. Há o inconveniente de que esses dispositivos são fixados na parte superior, normalmente por sistema de porca e contra porca junto à roldana do guincho para medir o avanço do[009] Another problem is that inductive sensors are usually used to control the progress of the drilling that generate certain problems. There is the drawback that these devices are fixed at the top, usually by nut and counter nut system next to the winch pulley to measure the advance of the

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5/17 cabo e, consequentemente, da broca. Eles podem soltar-se gradualmente e cair devido às trepidações decorrentes dos esforços da perfuração, gerando acidentes. Além disso, necessitam de mangueiras adicionais para o funcionamento do basculamento para responder aos sinais hidráulicos do circuito (maior ou menor pressão impostas pelo motor hidráulico). As mangueiras são potenciais focos de vazamento, exigindo manutenções constantes. [010] Outro problema em relação ao conhecido são os motores usados para o giro da broca - do tipo axial com pistões hidráulicos, cujo acionamento é feito por válvulas hidráulicas que são imprecisas para o controle “fino” da rotação e torque do motor pois dependem exclusivamente de sinal hidráulico feito manualmente pelo próprio operador que regula o registro da válvula de pressão responsável por controlar a pressão do óleo enviado ao motor.5/17 cable and, consequently, the drill. They can gradually loosen and fall due to the vibrations resulting from drilling efforts, causing accidents. In addition, they need additional hoses for tipping operation to respond to the hydraulic signals in the circuit (higher or lower pressure imposed by the hydraulic motor). Hoses are potential sources of leakage, requiring constant maintenance. [010] Another problem in relation to the known are the motors used for turning the drill - the axial type with hydraulic pistons, whose activation is made by hydraulic valves that are imprecise for the “fine” control of the rotation and torque of the motor because they depend exclusively from a hydraulic signal made manually by the operator who regulates the registration of the pressure valve responsible for controlling the pressure of the oil sent to the engine.

[011] Ainda em relação ao controle de funções por meio de painel eletrônico, não há atualmente sistemas de eletrônicos de gravações de eventos ocorridos durante o trabalho de perfuração, o que é feito por meio de anotações periódicas ou boletins de sondagens, limitando por exemplo projeções para otimizar padrões de consumo de combustível para determinados tipos de ferramentas de corte ou para determinadas formações rochosas, a partir de dados de torque, taxa de perfuração, pressão sobre a broca, coletados de perfurações anteriores, trazendo ainda, riscos de atuação errada por parte do operador durante o seu trabalho, que é feito em contato com a sonda, sob calor (gerado pelo sistema hidráulico). Além disso, a anotação pode ser perdida ou danificada e pode não ficar legível/decifrável por conta da caligrafia do operador e gerar erros ou impossibilidade de interpretação.[011] Still in relation to the control of functions by means of an electronic panel, there are currently no electronic systems for recording events that occurred during the drilling work, which is done by means of periodic notes or survey reports, limiting for example projections to optimize fuel consumption patterns for certain types of cutting tools or for certain rock formations, based on torque data, drilling rate, pressure on the drill, collected from previous drilling, also bringing risks of wrong performance by part of the operator during his work, which is done in contact with the probe, under heat (generated by the hydraulic system). In addition, the annotation may be lost or damaged and may not be legible / decipherable due to the operator's handwriting and generate errors or an impossibility of interpretation.

[012] Um outro problema é a ergonomia pois o operador normalmente trabalha de pé em uma pequena plataforma instalada[012] Another problem is ergonomics as the operator normally works standing up on a small installed platform

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6/17 na própria sonda além de ficar incomodamente exposto à vibração do equipamento, calor, poeira e intempéries.6/17 in the probe itself besides being uncomfortably exposed to equipment vibration, heat, dust and bad weather.

Outro problema ainda é a ausência, nos equipamentos importados, de grades de proteção para os cabos dos guinchos, proteção nos enroladores dos guinchos, na cabeça hidráulica (mandril) e nas partes quentes como tanque hidráulico, bombas e mangueiras hidráulicas que são exigidos na legislação brasileira e que necessitam ser adaptados aos equipamentos existentes e essas adaptações não são feitas normalmente pelo fabricante dos equipamentos, sendo executadas muitas vezes por terceiros trazendo custos e, principalmente, podendo comprometer a segurança na operação de perfuração.Another problem is the absence, in the imported equipment, of protective grids for the winch cables, protection in the winch reels, in the hydraulic head (mandrel) and in the hot parts such as hydraulic tank, pumps and hydraulic hoses that are required by law Brazilian and that need to be adapted to existing equipment and these adaptations are not normally made by the equipment manufacturer, being often performed by third parties bringing costs and, mainly, being able to compromise safety in the drilling operation.

OBJETIVO DA PATENTE [013] O equipamento em questão recebe um sistema de controle que permite interagir com a perfuratriz de forma automática através de informações coletadas por sensores e enviadas a um CLP à prova de intempéries, com programação lógica dedicada, instalado junto à sonda que atua de modo a acionar, bloquear componentes, ou seja, instruir o operador e tomar decisões automaticamente durante o trabalho de perfuração.PATENT OBJECTIVE [013] The equipment in question receives a control system that allows it to interact with the drill automatically through information collected by sensors and sent to a weatherproof PLC, with dedicated logic programming, installed next to the rig that acts to drive, block components, that is, instruct the operator and make decisions automatically during the drilling work.

[014] O monitoramento é feito a partir de um painel de controle remoto que é ligado por cabo ao CLP, porém posicionado em local distante da sonda e protegido de modo a evitar que o operador seja exposto ao calor, vibração, poeira, chuva e ruídos, proporcionandolhe a visualização dos eventos em condições de conforto, sendo que o sistema com sua programação dedicada permite que o operador interfira o minimamente possível nos parâmetros de sondagem.[014] The monitoring is done from a remote control panel that is connected by cable to the PLC, but positioned at a distance from the probe and protected in order to prevent the operator from being exposed to heat, vibration, dust, rain and noise, providing you with visualization of events in comfort conditions, and the system with its dedicated programming allows the operator to interfere as little as possible in the sounding parameters.

[015] Assim, através dos sensores e do CLP são controlados os cursos dos pistões hidráulicos do motor axial, para que este componente trabalhe com grande eficiência e precisão para impor[015] Thus, the sensors of the axial motor hydraulic pistons are controlled via the sensors and the PLC, so that this component works with great efficiency and precision to impose

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 11/36 ι/n rotação e controlar o torque na broca, havendo, ainda um sistema de medição do avanço da perfuração feito por um encoder magnético linear (ou opcionalmente com o uso de trena do tipo “laser” ou sensor ultrassônico) posicionado e fixado na estrutura da guia de deslizamento da torre, auxiliando no controle juntamente com os sensores do motor hidráulico e do cilindro de avanço para a profundidade e velocidade de avanço da broca.Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 11/36 ι / n rotation and control the torque on the drill, there is also a system for measuring the drilling progress made by a linear magnetic encoder (or optionally with the use of a “laser” measuring tape or ultrasonic sensor) positioned and fixed in the structure of the sliding guide of the tower, assisting in the control together with the sensors of the hydraulic motor and the advance cylinder for the depth and advance speed of the drill.

[016] Portanto, foi melhorado o sistema eletrônico de controle, sendo analisados constantemente os parâmetros de trabalho da perfuratriz em funcionamento tais como situação do motor diesel, bombeamento de lama, peso sobre a broca, rotação, torque aplicado na coroa, temperatura, velocidade de avanço dentre outras, com informações enviadas em tempo real ao painel CLP instalado junto à sonda e monitorado remotamente pelo operador a partir do painel de controle, evitando erros operacionais.[016] Therefore, the electronic control system was improved, with the working parameters of the drilling machine being constantly analyzed, such as diesel engine status, mud pumping, weight on the drill bit, rotation, torque applied to the crown, temperature, speed advance, among others, with information sent in real time to the PLC panel installed next to the probe and remotely monitored by the operator from the control panel, avoiding operational errors.

[017] Ainda em relação a melhorias, no momento da introdução de novo segmento na haste de perfuração, através de um comando do operador no painel de controle, a programação lógica do sistema reduz de forma automática e gradual a rotação da haste da coroa até pará-la, eliminando assim a intervenção manual do operador, agilizando e facilitando essa operação. O sistema possui também bloqueios eletrônicos de funções que evitam procedimentos errados do operador a partir de condições pré-estabelecidas na programação do CLP.[017] Still regarding improvements, when introducing a new segment in the drilling rod, through an operator command on the control panel, the logical programming of the system automatically and gradually reduces the rotation of the crown rod until stop it, thus eliminating manual operator intervention, speeding up and facilitating this operation. The system also has electronic function locks that prevent wrong operator procedures from pre-established conditions in the PLC programming.

[018] Como outro recurso também diferenciado, são possibilitados registros dos eventos transformados em dados digitais e armazenados a cada expediente do trabalho de sondagem, indicando por exemplo quem operou a sonda em determinado período, ferramentas de corte utilizadas, quantidade de lama gasta durante o processo de perfuração juntamente com informações da central[018] As another resource that is also differentiated, records of events transformed into digital data and stored at each expedient of the drilling work are made possible, indicating for example who operated the probe in a certain period, cutting tools used, amount of mud spent during the drilling process together with information from the plant

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8/17 eletrônica do motor diesel e dos sensores distribuídos na sonda. Tais informações poderão ser utilizadas para determinar o consumo de combustível como também para serem aplicadas e corrigir eventuais erros em operações futuras.8/17 electronics of the diesel engine and sensors distributed in the probe. Such information can be used to determine fuel consumption as well as to be applied and to correct any errors in future operations.

[019] Explicada resumidamente passa a perfuratriz e o sistema que envolve a sonda a serem melhor detalhados através dos desenhos anexos, pelos quais se vêem:[019] Explained briefly, the drill and the system that surrounds the rig are to be further detailed through the attached drawings, which show:

[020] Figura 1 - Vista em perspectiva superior traseira da sonda pronta para ser transportada ao local de prospecção mineral, estando a torre-guia em repouso e com sua extensão telescópica retraída, vendo-se também a grade de proteção (parcialmente retirada) para visualização da morsa e, na sequência, a cabeça hidráulica ou mandril;[020] Figure 1 - Top rear perspective view of the probe ready to be transported to the mineral prospecting site, with the guide tower at rest and with its telescopic extension retracted, also showing the protection grid (partially removed) for vise of the vise and, subsequently, the hydraulic head or mandrel;

[021] Figura 2 - vista segundo figura anterior, mostrando as patolas estendidas e o CLP já ligado por cabo ao painel de controle, posicionado à distância da sonda, estando devidamente protegido juntamente com o operador instalado confortavelmente em uma cabine por exemplo;[021] Figure 2 - view according to the previous figure, showing the extended legs and the PLC already connected by cable to the control panel, positioned at a distance from the probe, being properly protected together with the operator comfortably installed in a cabin for example;

[022] Figura 3 - vista em perspectiva superior traseira mostrando a torre-guia já basculada para o trabalho de sondagem, posicionada no solo para a perfuração. Nesse caso a perfuração será feita em ângulo predeterminado de acordo com a necessidade;[022] Figure 3 - top rear perspective view showing the guide tower already tilted for the drilling work, positioned on the ground for drilling. In this case, drilling will be done at a predetermined angle according to the need;

[023] Figura 4 - vista segundo figura anterior, em perspectiva traseira superior a partir da lateral oposta;[023] Figure 4 - view according to the previous figure, in upper rear perspective from the opposite side;

[024] Figura 5 - vista em ângulo mais acentuado de perspectiva frontal superior, evidenciando a bomba de lama e o motor diesel. Nessa vista podem ser observados também os guinchos, principal e o guincho secundário bem como a morsa e o motor axial, protegidos pela grade. No detalhe A são mostradas vistas em perspectiva e vista esquemática do motor axial cujos pistões são acionados por um[024] Figure 5 - a more pronounced angle from the upper frontal perspective, showing the mud pump and the diesel engine. In this view, the winches, the main and the secondary winch, as well as the vise and the axial motor, protected by the harrow, can also be seen. In detail A, perspective and schematic views of the axial motor are shown, whose pistons are driven by a

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9/17 atuador do tipo solenóide;9/17 solenoid type actuator;

[025] Figura 6 - vista em perspectiva mostrando a torre-guia posicionada a 90°, perpendicularmente em relação ao solo para o trabalho de perfuração;[025] Figure 6 - perspective view showing the guide tower positioned at 90 °, perpendicular to the ground for drilling work;

[026] Figura 7 - vista lateral segundo figura anterior;[026] Figure 7 - side view according to the previous figure;

[027] Figura 8 - fluxograma mostrando toda a etapa de sondagem, auxiliada pela programação lógica integrada ao CLP e monitorada pelo operador, a partir do painel remoto de controle.[027] Figure 8 - Flowchart showing the entire drilling stage, aided by the logic programming integrated to the PLC and monitored by the operator, from the remote control panel.

[028] Em conformidade com os desenhos anexos, a “SONDA HIDRÁULICA ROTATIVA COM SENSORES E ATUADORES INTEGRADOS A UM CLP, PARA CONTROLE E ACIONAMENTO POR SINAIS ELETRÔNICOS, BEM COMO MONITORAMENTO À DISTÂNCIA E GRAVAÇÃO DE DADOS DA PERFURAÇÃO”, objetivo desse pedido de patente, onde importantes adaptações são efetuadas em uma sonda (1) sustentada por chassis (2), dotado de rodas dianteiras (R) menores e de rodas traseiras (Rl) maiores e que, nos vértices recebe patolas (3) com pistões hidráulicos de acionamento vertical e sensores de nivelamento (3a). Sobre o chassis (2) é instalado um motor diesel (4) com radiador (RA) de óleo hidráulico e de água (não mostrados) e unidade hidráulica integrada (não mostrada), dito motor diesel (4) dotado de sensores de temperatura da água (4a), de nível (4b) e de pressão (4c) do óleo, além de sensor de rotação (4d), sensor de tensão (4e) do alternador e um horímetro (4f), bem como um sensor de consumo (4g), recebendo um tanque de óleo diesel (5) com sensor de nível (5a), um tanque de óleo hidráulico (6) com sensores de temperatura (6a) e sensor de nível (6b), uma bomba de lama (7) com sensor de rotação (7a), além de baterias (8) e, ainda, um painel elétrico de CLP (9) com software dedicado para controle da sonda (1).[028] In accordance with the attached drawings, the “ROTARY HYDRAULIC PROBE WITH SENSORS AND ACTUATORS INTEGRATED TO A PLC, FOR CONTROL AND DRIVING BY ELECTRONIC SIGNS, AS WELL AS DISTANCE MONITORING AND DRILLING DATA RECORDING”, objective of this patent application , where important adaptations are made in a probe (1) supported by chassis (2), equipped with smaller front wheels (R) and larger rear wheels (Rl) and that, at the vertices, receive legs (3) with hydraulic actuating pistons vertical and leveling sensors (3a). On the chassis (2) a diesel engine (4) with a radiator (RA) with hydraulic oil and water (not shown) and integrated hydraulic unit (not shown) is installed, said diesel engine (4) with temperature sensors of the water (4a), oil level (4b) and oil pressure (4c), plus rotation sensor (4d), alternator voltage sensor (4e) and an hour meter (4f), as well as a consumption sensor ( 4g), receiving a diesel oil tank (5) with level sensor (5a), a hydraulic oil tank (6) with temperature sensors (6a) and level sensor (6b), a mud pump (7) with rotation sensor (7a), in addition to batteries (8) and, also, a PLC electrical panel (9) with dedicated software to control the probe (1).

[029] O chassis (2) recebe também uma torre-guia (10) basculável[029] The chassis (2) also receives a tilting guide tower (10)

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 14/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 14/36

10/17 receptora, em ponto intermediário, de um par de cilindros hidráulicos (11), além de um par de braços amortecedores (11a) (“pé de torre”, para sistema de segurança), fixados em ponto superior. A torre-guia (10) recebe ainda superiormente uma extensão telescópica (12) com sistema de roldanas principal (13) e secundária (13a) e, frontalmente, um par de guias de deslizamento (14) que acomodam internamente um cilindro de avanço (15) hidráulico dotado, em seu bloco, de sensores de pressão (15a) acoplado a uma base deslizante (16) receptora de um mandril (17) hidráulico acoplado por meio de duas caixas de redução (17a) a um motor axial (18) hidráulico acionado por solenóide (18a) e dotado de sensores de rotação(18b) e sensor de avanço (18c).10/17 receiving, in an intermediate point, a pair of hydraulic cylinders (11), in addition to a pair of damping arms (11a) (“tower foot”, for security system), fixed at an upper point. The guide tower (10) also receives a telescopic extension (12) with a main (13) and secondary (13a) pulley system and, frontally, a pair of sliding guides (14) that internally accommodate a feed cylinder ( 15) hydraulic equipped, in its block, with pressure sensors (15a) coupled to a sliding base (16) receiving a hydraulic mandrel (17) coupled by means of two reduction boxes (17a) to an axial motor (18) hydraulic driven by solenoid (18a) and equipped with rotation sensors (18b) and advance sensor (18c).

[030] O chassis (2) recebe também um guincho principal (19) que acomoda cabos (19a) guiados pela roldana (13) e conectados ao cilindro de avanço (15) formando um circuito de içamento e de descida. Um guincho secundário (20) do tipo “wireline” é também instalado no chassis (2) e tem o seu cabo (20b) passando pela roldana secundária (13a) para movimentação do pescador (não mostrado) do tipo “arpão overshot” para o içamento do barrilete (não mostrado).[030] The chassis (2) also receives a main winch (19) that accommodates cables (19a) guided by the pulley (13) and connected to the advance cylinder (15) forming a lifting and lowering circuit. A secondary winch (20) of the “wireline” type is also installed on the chassis (2) and has its cable (20b) passing through the secondary pulley (13a) for the fisherman's movement (not shown) of the “overshot harpoon” type for the lifting the barrel (not shown).

[031] A torre-guia (10) é telescópica e recebe nas guias de deslizamento (14) uma régua de encoder magnética (14a) e um sensor de inclinação (14b), sendo que os movimentos telescópicos e de basculamento são feitos e controlados de forma manual pelo operador.[031] The guide tower (10) is telescopic and receives on the sliding guides (14) a magnetic encoder ruler (14a) and a tilt sensor (14b), the telescopic and tilting movements being made and controlled manually by the operator.

[032] O mandril (17) possui sensor de abertura (17b) e é acoplado ao motor axial (18) com sua gaiola de pistões (18e) e seu disco oscilatório (18f), basculado pela ação do solenóide (18a). O mandril (17) recebe uma coluna de perfuração (não mostrada) formada por segmentos, denominados como hastes (não mostradas) ocos unidos[032] The mandrel (17) has an aperture sensor (17b) and is coupled to the axial motor (18) with its piston cage (18e) and its oscillating disk (18f), tilted by the action of the solenoid (18a). The mandrel (17) receives a drilling column (not shown) formed by segments, called hollow rods (not shown) joined

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 15/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 15/36

11/17 entre si por rosqueamento, além da broca de perfuração (não mostrada) na sua extremidade. Inferiormente a torre-guia (10) recebe ainda uma morsa (26) hidráulica com sensores de abertura (26a) ou sensores de pressão hidráulica que detectam a pressão no interior destas ferramentas para identificar se estão abertas ou fechadas, sendo a referida morsa (26) envolta juntamente com o mandril (17) por uma grade de proteção (27).11/17 by threading, in addition to the drill bit (not shown) at its end. At the bottom, the guide tower (10) also receives a hydraulic vise (26) with aperture sensors (26a) or hydraulic pressure sensors that detect the pressure inside these tools to identify whether they are open or closed, being that vise (26 ) wrapped together with the mandrel (17) by a protection grid (27).

[033] O cilindro de avanço (15) é posicionado na torre guia (10) de modo que sua extremidade encoste no mandril (17) e, ao ser acionado exerça uma força, monitorada pela pressão hidráulica no cilindro de avanço (15) detectada pelos sensores hidráulicos (15a) e controlada pelo CLP (9). A velocidade de avanço do cilindro (15) é medida pelo sensor (18c) ao deslocar-se sobre a régua de encoder (14a) fixada na guia de deslizamento (14).[033] The advance cylinder (15) is positioned on the guide tower (10) so that its end touches the mandrel (17) and, when activated, exert a force, monitored by the hydraulic pressure in the advance cylinder (15) detected by the hydraulic sensors (15a) and controlled by the PLC (9). The advance speed of the cylinder (15) is measured by the sensor (18c) when moving over the encoder strip (14a) attached to the slide guide (14).

[034] O sistema é complementado por um painel de controle (28) conectado remotamente via cabo (C) comunicando via protocolo CAN com o CLP (9) sendo preferencialmente instalado em ponto protegido por cobertura de intempéries onde trabalha o operador, em confortável distanciamento da sonda (1). Tal painel de controle (28) é dotado de porta USB (não mostrada) para entrada e saída de dados. O painel CLP (9) possui ainda proteção própria contra intempéries podendo assim ficar exposto durante a sondagem. O chassis (2) pode opcionalmente receber um sistema de controle de direção das rodas (R) dianteiras conectando-as a motores hidráulicos (4) para seu deslocamento/posicionamento comandado remotamente via rádio controle.[034] The system is complemented by a control panel (28) connected remotely via cable (C) communicating via CAN protocol with the PLC (9) being preferably installed in a point protected by weather cover where the operator works, in comfortable distance the probe (1). Such control panel (28) has a USB port (not shown) for data input and output. The PLC panel (9) also has its own protection against the weather and can thus be exposed during the survey. The chassis (2) can optionally receive a steering control system for the front wheels (R) connecting them to hydraulic motors (4) for their displacement / positioning remotely via radio control.

Assim constituída, a sonda (1) terá sua torre-guia (10) com extensão telescópica superior (12) e inclinada (basculada) através da retração dos cilindros hidráulicos (11) sobre o chassis (2), podendo assim ser compactada e colocada sobre um caminhão para o transporte aoThus constituted, the probe (1) will have its guide tower (10) with an upper telescopic extension (12) and inclined (tilted) through the retraction of the hydraulic cylinders (11) on the chassis (2), thus being able to be compacted and placed on a truck for transportation to the

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 16/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 16/36

12/17 local da perfuração. Para o deslocamento até o ponto exato da perfuração, as rodas dianteiras (R) controlam a direção da sonda (1), acionadas por cilindro hidráulico que recebe energia proveniente de uma das bombas. As rodas de trás (Rl) maiores, responsáveis pela tração do equipamento, possuem um motor hidráulico cada, acoplado a um redutor e a um freio hidráulico. Uma das bombas envia energia hidráulica para estes motores que movimentam as rodas, tracionando o equipamento. Então o motor diesel (4) toca as bombas que envia a energia e que posteriormente tocam dois motores hidráulicos que tracionam as rodas (Rl).12/17 drilling location. For displacement to the exact point of drilling, the front wheels (R) control the direction of the probe (1), driven by a hydraulic cylinder that receives energy from one of the pumps. The larger rear wheels (Rl), responsible for traction of the equipment, have a hydraulic motor each, coupled to a reducer and a hydraulic brake. One of the pumps sends hydraulic energy to these motors that move the wheels, pulling the equipment. Then the diesel engine (4) touches the pumps that send the energy and that later touch two hydraulic motors that pull the wheels (Rl).

Após posicionada, a sonda (1) tem o painel de controle (28) acomodado à uma distância segura e confortável para o trabalho do operador, posicionado remotamente e em um local preferencialmente abrigado e protegido contra o sol, poeira, chuva, vibrações e ruídos.After positioned, the probe (1) has the control panel (28) accommodated at a safe and comfortable distance for the operator's work, positioned remotely and in a location preferably sheltered and protected from the sun, dust, rain, vibrations and noise .

[035] O painel elétrico CLP (9) está conectado a todos os sensores (3a), (4a), (4b), (4c), (4d), (4e), (4f), (4g), (5a), (6a), (7a), (14a), (14b), (15a), (17b), (18b), (18c),e (26a) e recebe informações (leituras) que podem ser visualizadas e monitoradas no painel de controle (28). O sistema pode controlar e atuar (acionar) de forma automática ou manual por meio do painel de controle (28), o acionamento do motor diesel (4), o acionamento dos guinchos principal (19) e secundário (20), o acionamento do motor axial (18), o torque aplicado na broca (não mostrada) e a velocidade de avanço, rotação e a carga (peso) aplicada na broca (não mostrada), a abertura e fechamento do mandril (17) e da morsa (26), o acionamento e rotação da bomba de lama (7).[035] The PLC electrical panel (9) is connected to all sensors (3a), (4a), (4b), (4c), (4d), (4e), (4f), (4g), (5a ), (6a), (7a), (14a), (14b), (15a), (17b), (18b), (18c), and (26a) and receives information (readings) that can be viewed and monitored on the control panel (28). The system can control and actuate (actuate) automatically or manually through the control panel (28), the diesel engine (4), the main (19) and secondary (20) winches, the axial motor (18), the torque applied to the drill (not shown) and the speed of advance, rotation and the load (weight) applied to the drill (not shown), the opening and closing of the mandrel (17) and the vise (26 ), the activation and rotation of the mud pump (7).

[036] O processo de sondagem compreende cinco etapas distintas sendo elas: mobilização da sonda (1), procedimento inicial de perfuração, sondagem e coleta de testemunho (T), retirada do[036] The drilling process comprises five distinct stages: mobilization of the rig (1), initial drilling procedure, drilling and core collection (T), removal of the

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 17/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 17/36

13/17 ferramental de perfuração e desmobilização da sonda (1).13/17 drilling rig and demobilization tool (1).

[037] Para a “mobilização da sonda (1)” o operador deve ligar o painel de controle (28) e através do menu da tela iniciar o motor diesel (4) para o funcionamento do sistema hidráulico. Em seguida, selecionar no menu da sonda a opção “Movimentar” e movimentar a sonda (1) até a posição desejada de sondagem, acionar (descer) manualmente as patolas (3) até o solo como mostra a figura 2, e nivelar a sonda (1) utilizando como referência os valores medidos pelos sensores de nivelamento (3a), exibidos no painel de controle (28). A torre-guia (10) é basculada pelos cilindros hidráulicos (11) acionados pelo sistema hidráulico alimentado pelo motor diesel (4), ajustando-se a altura da extensão telescópica (12) e descer manualmente a torre (10) até apoiá-la no solo e travá-la, como mostram as figuras 3, 4, 5, 6 e 7.[037] For the “mobilization of the probe (1)” the operator must turn on the control panel (28) and, through the screen menu, start the diesel engine (4) for the operation of the hydraulic system. Then, select the option "Move" in the probe menu and move the probe (1) to the desired position of the probe, manually activate (lower) the foot pads (3) to the ground as shown in figure 2, and level the probe (1) using as a reference the values measured by the leveling sensors (3a), displayed on the control panel (28). The guide tower (10) is tilted by the hydraulic cylinders (11) driven by the hydraulic system powered by the diesel engine (4), adjusting the height of the telescopic extension (12) and manually lowering the tower (10) until supporting it on the ground and lock it, as shown in figures 3, 4, 5, 6 and 7.

[038] O “procedimento inicial de furação” consiste em regular a bomba de lama (7) para que haja uma refrigeração adequada da broca (não mostrada) durante o seu funcionamento. Em seguida, a sonda (1) deve ser montada/preparada inserindo-se, com o auxílio do guincho principal (19) a haste de perfuração (não mostrada) já contendo o barrilete (não mostrado) e a broca (não mostrada) e fixando-a no mandril (17). Em seguida, o operador deve introduzir via teclado ou porta USB (não mostrada) por dispositivo de armazenagem (um pendrive por exemplo) os parâmetros preliminares para a perfuração (sondagem) tais como o código da broca (não mostrada) e do calibrador que serão utilizados, as litologias esperadas para aquela região e as matrículas dos funcionários autorizados a utilizarem a sonda (1).[038] The “initial drilling procedure” consists of adjusting the mud pump (7) so that the drill is properly cooled (not shown) during its operation. Then, the probe (1) must be assembled / prepared by inserting, with the help of the main winch (19), the drilling rod (not shown) already containing the barrel (not shown) and the drill (not shown) and fixing it to the mandrel (17). Then, the operator must enter, via keyboard or USB port (not shown) via storage device (a pendrive for example) the preliminary parameters for drilling (drilling) such as the drill code (not shown) and the calibrator that will be used, the expected lithologies for that region and the registrations of employees authorized to use the probe (1).

[039] Como mostra o fluxograma da figura 8, após preparação inicial, a próxima etapa é a “sondagem”. Para tal, o operador, através do painel de controle (28) deve abrir a morsa (26) e fechar o[039] As shown in the flowchart in figure 8, after initial preparation, the next step is “polling”. For this, the operator, through the control panel (28), must open the vise (26) and close the

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 18/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 18/36

14/17 mandril (17) para fixar a haste de perfuração (não mostrada) com a broca (não mostrada), sendo que o sistema, através dos sinais enviados pelos sensores (17a) do mandril (17) e (26a) da morsa (26) não permitem que a haste de perfuração (não mostrada) gire se tais condições não forem cumpridas, evitando assim erros no procedimento do operador. Em seguida o motor axial (18) deve ser acionado pelo painel de controle (28) para o inicio do giro do mandril (17) e da haste de perfuração (não mostrada) juntamente com a broca (não mostrada). O motor axial (18) é normalmente composto por um sistema interno de gaiola de pistões (18e) hidráulicos dispostos paralela e circularmente e que atuam sobre a face de um disco oscilatório (18f). O movimento de giro é obtido pelo acionamento sequencial dos pistões (18e) pressionando a face do disco (18f) cuja inclinação (basculamento) aumenta ou diminui a rotação e o torque gerado. A combinação de giro da gaiola de pistões (18e) juntamente com o basculamento do disco (18f) é normalmente feita por uma válvula hidráulica convencional, porém o sistema proposto substitui essa válvula por um solenóide (18a) que é controlado eletronicamente pelo CLP (9). Com isso é proporcionado um controle mais preciso da rotação e do torque monitorados com o auxílio dos sensores de rotação (18b), de avanço (18c) para o trabalho da broca (não mostrada).14/17 mandrel (17) to fix the drilling rod (not shown) with the drill (not shown), and the system, through the signals sent by the sensors (17a) of the mandrel (17) and (26a) of the vise (26) do not allow the drilling rod (not shown) to rotate if these conditions are not met, thus avoiding errors in the operator's procedure. Then the axial motor (18) must be driven by the control panel (28) to start turning the mandrel (17) and the drilling rod (not shown) together with the drill (not shown). The axial motor (18) is normally composed of an internal system of hydraulic piston cages (18e) arranged parallel and circular and acting on the face of an oscillating disk (18f). The turning movement is obtained by sequentially activating the pistons (18e) pressing the face of the disc (18f) whose inclination (tilting) increases or decreases the rotation and the torque generated. The combination of turning the piston cage (18e) together with the tilting of the disc (18f) is normally done by a conventional hydraulic valve, however the proposed system replaces this valve with a solenoid (18a) that is electronically controlled by the PLC (9 ). This provides a more precise control of the monitored speed and torque with the aid of the rotation sensors (18b), advance (18c) for the work of the drill (not shown).

[040] Com o giro do mandril (17) é iniciada a perfuração, quando o sistema monitora simultaneamente, através das informações transmitidas pelos sensores, vários parâmetros do processo sendo os mais relevantes o peso aplicado sobre a broca (não mostrada), a velocidade de rotação e a vazão da lama. O sistema então analisa e atua, através do CLP (9), automaticamente, os componentes do sistema variando os parâmetros de um modo balanceado compensando-os entre si para garantir que os valores (limites)[040] With the turning of the mandrel (17) drilling starts, when the system simultaneously monitors, through the information transmitted by the sensors, several process parameters, the most relevant being the weight applied on the drill (not shown), the speed of rotation and the mud flow. The system then analyzes and acts, through the PLC (9), automatically, the components of the system, varying the parameters in a balanced way, compensating each other to ensure that the values (limits)

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 19/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 19/36

15/17 definidos pelo padrão correto de sondagem sejam respeitados sem comprometer o equipamento ou a segurança. Se, por exemplo, o peso aplicado sobre a broca (não mostrada), medido pelo sensor de pressão (15a) do bloco do cilindro de avanço (15) e analisado pelo CLP (9), estiver perigosamente alto, é reduzida a velocidade de avanço da broca (não mostrada), substituindo com vantagens a célula de carga tradicionalmente usada. Se a velocidade de rotação medida pelos sensores (17b) e (18b), respectivamente do mandril (17) e do motor axial (18), estiver perigosamente grande, será reduzida. Se a vazão da lama estiver acima dos parâmetros e tal condição for detectada pelo sensor (7a), o CLP reduz automaticamente a injeção. Caso a pressão imposta esteja também acima dos parâmetros detectados pelo sensor (7a) e tal condição for exibida como alerta visual no painel de controle (28), o operador deve investigar o motivo dessa sobre-pressão, podendo, via painel de controle (28) levantar a coluna de perfuração (não mostrada) através do acionamento do guincho principal (19). Se a pressão se normalizar a sondagem é retomada, caso contrário deve-se remover o barrilete (não mostrado) para desobstruir a passagem da lama por causa de fragmentos. Para tal, o operador deve, via painel de controle (28), selecionar no menu da sonda a função “trocar a haste” e, nesse instante o sistema automaticamente diminui a rotação do mandril (17) até pará-lo, acionando o fechamento da morsa (26) e a abertura do mandril (17). O operador então deve desrosquear e remover um segmento de haste (não mostrada) da coluna de perfuração (não mostrada) com o auxílio do guincho principal (19) e introduzir na referida haste de perfuração (não mostrado) o pescador (não mostrado) descendo-o pelo acionamento do guincho secundário (20) até atingir e acoplar com o barrilete (não mostrado), que é içado revertendo-se o sentido de rotação do guincho (20). O15/17 defined by the correct sounding standard are respected without compromising equipment or safety. If, for example, the weight applied to the bit (not shown), measured by the pressure sensor (15a) of the advance cylinder block (15) and analyzed by the CLP (9), is dangerously high, the speed of drill advance (not shown), advantageously replacing the traditionally used load cell. If the rotation speed measured by the sensors (17b) and (18b), respectively of the mandrel (17) and the axial motor (18), is dangerously high, it will be reduced. If the mud flow is above the parameters and this condition is detected by the sensor (7a), the PLC automatically reduces the injection. If the imposed pressure is also above the parameters detected by the sensor (7a) and this condition is displayed as a visual alert on the control panel (28), the operator must investigate the reason for this overpressure, and can, via the control panel (28 ) raise the drill string (not shown) by operating the main winch (19). If the pressure normalizes, the drilling is resumed, otherwise the barrel must be removed (not shown) to unblock the mud passage due to fragments. To this end, the operator must, via the control panel (28), select the function “change the stem” in the probe menu and, at that moment, the system automatically decreases the rotation of the mandrel (17) until it stops, activating the closing vise (26) and the mandrel opening (17). The operator must then unscrew and remove a rod segment (not shown) from the drilling column (not shown) with the help of the main winch (19) and insert the fisherman (not shown) down the drilling rod (not shown) -the actuation of the secondary winch (20) until reaching and coupling with the barrel (not shown), which is lifted reversing the direction of rotation of the winch (20). O

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 20/36Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 20/36

16/17 barrilete (não mostrado) então deve ser retirado e esvaziado (desobstruído) e reintroduzido na haste de perfuração (não mostrada) até alcançar a broca (não mostrada). O operador então com o auxílio do guincho principal (19) deve reinserir o segmento de haste (não mostrado) retirado e rosqueá-lo na coluna de perfuração (não mostrada) para reinicio do processo de sondagem. Se a sobre-pressão ainda assim não for normalizada o operador deve, com o auxílio do guincho principal (19), remover completamente a haste de perfuração (não mostrada), a broca (não mostrada) e o barrilete (não mostrado),para a limpeza, checando e removendo possíveis obstruções no fluxo de lama (7). Feito isso, o ferramental deve ser reintroduzido e a sondagem pode ser retomada. Durante o processo de sondagem, o operador visualmente acompanha a descida do mandril (17) que, ao aproximar-se do fim de curso da guia de deslizamento (14) e, caso a profundidade final de sondagem ainda não tenha sido atingida, deve aumentar o comprimento da haste de perfuração (não mostrada) adicionando-lhe um novo segmento de haste (não mostrado). Para isso, o operador deve erguer a haste de perfuração (não mostrada) com o auxílio do guincho principal (19), selecionar via painel de controle (28) o menu da sonda (1) e escolher a função “Compensador de rosca e acionar para enroscar a nova haste”, cujo sistema permite sincronizar o equipamento para rodar e subir/descer na proporção correta para enroscar ou desenroscar a rosca dos segmentos de hastes (não mostrados).16/17 keg (not shown) then it must be removed and emptied (unobstructed) and re-inserted into the drill rod (not shown) until reaching the drill bit (not shown). The operator then, with the help of the main winch (19), must reinsert the rod segment (not shown) removed and thread it into the drill string (not shown) to restart the drilling process. If the overpressure is still not normalized, the operator must, with the help of the main winch (19), completely remove the drilling rod (not shown), the drill (not shown) and the barrel (not shown), to cleaning, checking and removing possible obstructions in the mud flow (7). Once this is done, the tooling must be reintroduced and drilling can be resumed. During the drilling process, the operator visually accompanies the descent of the mandrel (17) which, when approaching the end of the slide guide (14) and, if the final drilling depth has not yet been reached, must increase the length of the drill rod (not shown) by adding a new rod segment (not shown). For this, the operator must lift the drilling rod (not shown) with the help of the main winch (19), select the probe menu (1) via the control panel (28) and choose the function “Thread compensator and activate to screw the new stem ”, whose system allows the equipment to be synchronized to rotate and rise / descend in the correct proportion to screw or unscrew the thread of the stem segments (not shown).

[041] O sistema reduz gradualmente a rotação da coluna de perfuração (não mostrada) até pará-la e, estando mandril (17) e morsa (26) fechados, o operador pode então desrosquear o último segmento de haste (não mostrado), retirada com ajuda do guincho principal (19). Em seguida, um novo segmento de haste deve ser[041] The system gradually reduces the rotation of the drill string (not shown) until it stops and, with the mandrel (17) and vise (26) closed, the operator can then unscrew the last segment of the stem (not shown), removed with the help of the main winch (19). Then, a new stem segment must be

Petição 870170089097, de 17/11/2017, pág. 21/36 η/η adicionado e rosqueado no segmento de haste anterior, sendo ambos rosqueados novamente no segmento de haste remanescente preso na morsa (26), prolongando assim sucessivamente seu comprimento, sempre com o auxílio do guincho principal (19). A morsa (26) deve então ser aberta para o reposicionamento (descida) da haste de perfuração (24) através do guincho principal (19) para reinicio da sondagem. O processo de adicionar segmentos de haste é repetido quantas vezes forem necessárias até que a sondagem atinja a profundidade final desejada quando então a bomba de lama (7) deve ser desligada e todos os segmentos de hastes recolhidos (içados) através do guincho principal (19), podendo-se recolher o barrilete (não mostrado) contendo o testemunho.Petition 870170089097, of 11/17/2017, p. 21/36 η / η added and threaded on the previous stem segment, both being threaded again on the remaining stem segment attached to the vise (26), thus successively extending its length, always with the help of the main winch (19). The vise (26) must then be opened for the repositioning (lowering) of the drill rod (24) through the main winch (19) to resume drilling. The process of adding rod segments is repeated as many times as necessary until the drill reaches the desired final depth when then the mud pump (7) must be turned off and all rod segments retracted (hoisted) through the main winch (19 ), and the barrel (not shown) containing the core can be collected.

[042] Se na situação de reinicio da perfuração, morsa (26) e mandril (17) estiverem “fechados” a rotação não será liberada, impedindo indesejável sobrecarga no sistema hidráulico e desgaste prematuro ou mesmo danos na haste de perfuração (não mostrada) e nos referidos componentes (26) e (17). O sistema, através do CLP (9) e dos sensores (17a) e (26a) do mandril (17) e da morsa (26), identifica e garante que tal condição seja atendida por meio de bloqueio eletrônico da rotação do mandril (17).[042] If in the situation of restarting drilling, vise (26) and mandrel (17) are “closed” the rotation will not be released, preventing undesirable overload in the hydraulic system and premature wear or even damage to the drilling rod (not shown) and said components (26) and (17). The system, through the PLC (9) and sensors (17a) and (26a) of the mandrel (17) and vise (26), identifies and ensures that this condition is met by means of electronic blocking of the mandrel rotation (17 ).

[043] A etapa final é a “desmobilização da sonda (1)”. Para isso, o operador deve posicionar todo o sistema hidráulico, e então, levantar a torre-guia (10) afastando-a do solo à uma altura segura, basculando-a até deitá-la apropriadamente sobre a sonda (1) para o transporte, recolhendo a extensão (12) e travando-a, levantando as patolas (3) até que a sonda (1) esteja totalmente apoiada nas rodas (R) e (Rl), selecionando no menu, a opção “movimentar sonda”, deslocando-a até o caminhão, desligá-la completamente e carregála.[043] The final step is the “demobilization of the probe (1)”. For this, the operator must position the entire hydraulic system, and then lift the guide tower (10) away from the ground at a safe height, tilting it until it is properly placed on the probe (1) for transportation , retracting the extension (12) and locking it, lifting the legs (3) until the probe (1) is fully supported on the wheels (R) and (Rl), selecting in the menu the option “move probe”, moving it to the truck, turn it off completely and load it.

Claims

1 - “ROTARY HYDRAULIC PROBE WITH SENSORS AND ACTUATORS INTEGRATED TO A PLC”, where a compacted (1) probe for mineral prospecting is mounted on a chassis (2) with wheels, with a pair of smaller (R) front wheels a pair of larger rear wheels (Rl), in addition to brackets (3), displaced by hydraulic pistons, said chassis (2) receiving a diesel engine (4) with a hydraulic oil radiator (RA) and integrated hydraulic unit (not shown), receiving temperature (4a), level (4b), oil pressure (4c), rotation (4d), alternator voltage (4e), hour meter (4f) and oil consumption (4g) sensors, in addition to a diesel oil tank (5) with level sensors (5a), hydraulic oil tank (6) with temperature sensor (6a), level (6b), mud pump (7) with rotation sensor (7a) , in addition to batteries (8) and a main winch (19) for cables (19a) guided by a pulley (13) and connected to a feed cylinder (15), in addition to a secondary winch io (20) with cable (20a) passing through the secondary pulley (13a) and equipped with fisherman (not shown) of the barrel (not shown), said chassis (2) characterized by receiving an electrical panel with PLC (9) integrating dedicated software for control of the probe (1), which is connected by cable (C) to a control panel (28) for remote management of the probe events (1).

2 - “HYDRAULIC PROBE DRILL WITH SENSORS AND ACTUATORS INTEGRATED TO A PLC”, according to claim 1, the chassis (2) receiving a guide tower (10) tilting by hydraulic cylinders (11) and damping arms (11a) of security, said guide tower (10) equipped with telescopic extension (12) for the pulleys (13) and (13a), as well as a pair of sliding guides (14) accommodating hydraulic advance cylinder (15) with sensor of hydraulic pressure (15a) coupled to the base

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2/3 sliding (16) hydraulic chuck receiver (17) coupled to an axial hydraulic motor (18), characterized by the actuation of its hydraulic pistons (18e) and its oscillating disk (18f) by a solenoid device (18a), together with rotation sensors (18b), advance sensor (18c), said guide tower (10) receiving, on one of the sliding guides (14), magnetic encoder strip (14a) and inclination sensor (14b), whereas the mandrel (17) has an opening (17b) and rotation (17c) sensor and is coupled with the axial motor (18) by means of a reduction box (17a), together with the hydraulic vise (26) and its aperture sensor (26a), on the drilling rod (not shown), this drilling set being, together with the drill (not shown) and the barrel (not shown), surrounded by a protection grid (27).

3 - “CONTROL AND DRIVING BY ELECTRONIC SIGNALS, according to claims 1 and 2, characterized by [Leveling the foot pads (3) monitored by the level sensor (3a); by the inclination of the guide tower (10) for the tipping to be monitored by the sensor (14b); the weight / load imposed from the advance cylinder (15) against the bottom of the hole, monitored by its pressure sensor (15a); the advance speed of the cylinder (15) is measured by the sensor (18c) in displacement on the encoder strip (14a) on one of the sliding guides (14); by turning the piston cage (18e), tilting the oscillating disk (18f) and the torque applied to the drill (not shown) to be activated and controlled by the solenoid device (18a), together with the rotation sensors (18b); by opening and closing the mandrel (17) and vise (26) by the sensors (17a) and (26a) for the work of the drill (not shown); by the activation, rotation, pressure and flow of the mud pump (7) monitored by the sensor (7a).

4 - “CONTROL AND ACTIVATION BY SIGNS

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ELECTRONICS ”, according to claim 3, characterized by the gradual reduction to the stop of rotation of the drilling rod (23), in synchronization with equipment to screw or unscrew the rod segments (24).

5 - “CONTROL AND DRIVING BY ELECTRONIC SIGNALS”, according to claim 3, characterized in that, when drilling is resumed, with a vise (26) and mandrel (17) “closed”, work with the electronic lock of the mandrel rotation (17).

6 - “CONTROL AND DRIVING BY ELECTRONIC SIGNS, AS WELL AS DISTANCE MONITORING”, according to claim 3, characterized by sensors (3a), (4a), (4b), (4c), (4d), (4e), (4f), (4g), (5a), (5b), (6a), (6b), (7a), (14a), (14b), (15a), (17a), (18b) and (18c ), and (26a), integrated to the PLC (9), which automatically activates the respective components of the probe (1) and which has its system, dedicated, remotely monitored by the operator from the control panel (28).

7- “DRILLING DATA RECORDING”, according to claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized by the transformation of event records into digital data, stored every 30 seconds, and at the end of the work shift drilling probes to be recorded on an external media (pen drive) for the formation of history, consultation and parameters for subsequent drilling.