BR102018073615A2

BR102018073615A2 - Seção de potência balanceada de carga do dispositivo de cavidade progressiva

Info

Publication number: BR102018073615A2
Application number: BR102018073615-9A
Authority: BR
Inventors: Harjinder Singh Parhar; Travis Lee Chometsky; Michael W. Kuhlman; Wayne Robert Pilgrim
Original assignee: Weatherford Technology Holdings, Llc
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US20200256311A1; CA3024018A1; CA3024018C; US11519381B2; US11035338B2; US20190145374A1; EP3486424A1

Abstract

seção de potência balanceada de carga do dispositivo de cavidade progressiva um dispositivo de cavidade progressiva opera como um motor para transmitir torque a uma broca. um estator do dispositivo define um perfil interno tendo estágios de topo de poço com uma primeira dimensão sendo menor que uma segunda dimensão do estágio de fundo de poço. um rotor tem um perfil externo com uma dimensão externa constante ao longo de seu comprimento. disposto no estator, o rotor define cavidades com o estator e é rotativo com o fluido bombeado progredindo nas cavidades a partir do topo de poço para o fundo de poço para transferir torque para o acionamento em direção à extremidade de fundo de poço. embora o rotor seja submetido na extremidade de fundo de poço a um torque reativo a partir da broca, o encaixe de interferência da dimensão constante do rotor com os estágios de fundo de poço do estator é menor do que com os estágios de topo de poço, o que pode mitigar problemas com o acúmulo de calor nos estágios de fundo de poço. o dispositivo também pode funcionar como uma bomba de cavidade progressiva.

Description

SEÇÃO DE POTÊNCIA BALANCEADA DE CARGA DO DISPOSITIVO DE CAVIDADE PROGRESSIVA

FUNDAMENTOS DA DIVULGAÇÃO [001] Um motor de cavidade progressiva (ou motor de deslocamento positivo) pode ser executado em uma tubulação, coluna de perfuração ou tubulação enrolada para perfurar um furo de poço, remover os plugues, e executar outras operações. O motor tem uma seção de potência que é alimentada por fluido de perfuração bombeado para girar uma ferramenta, como uma broca de perfuração ou uma fresa de extremidade.

[002] A seção de potência normalmente tem um alojamento de aço externo, um estator de elastômero injetado com um perfil de estator interno, e um rotor com um perfil de rotor externo. O perfil de estator tem mais um lóbulo do que o perfil de rotor, o que cria uma cavidade. Conforme o fluido de perfuração é forçado através da seção de potência, o fluido busca a cavidade em progresso e faz com que o rotor gire no estator. A velocidade que o rotor gira é controlada pela vazão bombeada através dele e pelo deslocamento do motor. O deslocamento é governado pelo número de lóbulos, os diâmetros maior e menor e o comprimento de passo na configuração, e o torque gerado é governado pela pressão diferencial e pelo deslocamento.

[003] Uma bomba de cavidade progressiva pode ter um alojamento de aço externo similar, um estator de elastômero injetado com um perfil de estator interno, e um rotor com um perfil de rotor externo. A rotação é fornecida por uma coluna de haste, que gira o rotor em relação ao estator para que o fluido possa ser bombeado a partir de uma extremidade de sucção para uma extremidade de descarga da bomba.

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2/44 [004] Em ambos, cada dente de rotor ou lóbulo ao longo do comprimento do rotor forma uma cavidade com um dente de estator ou lóbulo correspondente à medida que o rotor gira. O número dessas cavidades ou estágios determina a quantidade de diferencial de pressão no dispositivo. Normalmente, o estator é um elastômero que encaixa de forma flexível no rotor de metal com uma interferência apertada, de modo que uma vedação é formada, vazamento entre os estágios pode ser minimizado, e a eficiência pode ser melhorada. A quantidade de engate flexível entre o rotor e o estator pode ser referida como encaixe compressivo ou encaixe de interferência.

[005] Algumas seções de potência de múltiplos estágios têm um encaixe de interferência uniforme em todo o comprimento da seção de potência. Esses tipos de seções de potência não carregam a carga de pressão uniformemente em todo o comprimento da seção de potência. Por exemplo, o estágio de um motor de cavidade progressiva mais próximo de uma broca de perfuração ou outra ferramenta de corte na seção de potência (ou seja, o estágio de fundo) pode carregar a carga máxima até que o fluido escorregue e seja absorvido pelo estágio acima dele. Esse carregamento da carga acompanha os múltiplos estágios da seção de potência, e o trabalho envolvido gera calor nos estágios da seção de potência.

[006] Como a maior parte do trabalho (através do torque reativo) na seção de potência é executada nos estágios de fundo durante a perfuração ou durante a circulação, o fundo da seção de potência gera mais calor. O calor gerado faz com que o elastômero do estator se expanda termicamente e aumenta a interferência com o rotor. Isso gera ainda mais calor que

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3/44 pode degradar e enfraquecer as propriedades do material do elastômero e pode levar a danos conhecidos como chunking.

[007] Problemas com a distribuição de calor e expansão térmica em uma seção de potência de múltiplos estágios foram abordados no passado usando um estator de aço de perfil contornado que tem um fino revestimento de elastômero no topo. Um exemplo deste tipo de configuração é divulgado em Patente dos EUA 6.358.027, tal como representado nas Figuras 5-6. O aço contornado ajuda com a distribuição de transferência de calor, e a espessura mínima do elastômero controla o aumento da interferência relativa devido ao rotor estar sob carga. Esta solução é muito eficaz, mas pode ser custosa de construir. Em outro lado negativo, a espessura e flexibilidade do elastômero é reduzida no estator de aço contornado, e isso limita a capacidade de gerenciar sólidos no fluido. Por esse motivo, as bombas e motores tipo Moineau são os preferidos.

[008] O que é necessário é uma solução que possa lidar com o acúmulo de calor e a sobrecarga dos estágios de uma seção de potência para reduzir danos e falhas prematuras. O objeto da presente divulgação é dirigido a superar, ou pelo menos reduzir os efeitos de um ou mais dos problemas apresentados acima.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO [009] Um dispositivo de cavidade progressiva de acordo com a presente divulgação pode ser utilizado para transmitir um primeiro torque a um acionamento utilizando fluido bombeado ao longo de um tubular. Como será apreciado, o dispositivo pode ser usado como um motor de cavidade progressiva. Por exemplo, o dispositivo pode incluir um

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4/44 acoplamento do rotor a uma ferramenta de corte (por exemplo, broca de perfuração, ferramenta de fresa, etc.) acionada com o fluido bombeado a partir da extremidade de topo de poço até a extremidade de fundo de poço a partir de uma coluna de perfuração, tubulação enrolada ou semelhantes.

[0010] O dispositivo compreende um alojamento, um revestimento de estator, e um rotor. O alojamento acopla em comunicação fluídica com o tubular e tendo extremidades de topo de poço e de fundo de poço com um furo definido através do mesmo. O revestimento de estator é disposto no furo do alojamento e define um perfil interno ao longo de um primeiro comprimento do revestimento de estator. O perfil interno tem pelo menos uma primeira porção em direção à extremidade de topo de poço do alojamento com uma primeira dimensão interna sendo menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento.

[0011] O rotor tem um perfil externo ao longo de um segundo comprimento do rotor e está disposto no perfil interno do revestimento de estator. O perfil externo tendo uma dimensão externa constante ao longo do segundo comprimento do rotor. O rotor define uma pluralidade de cavidades de estágio seladas com o revestimento de estator. Em resposta ao fluido de perfuração bombeado progredindo nas cavidades de estágio seladas a partir da extremidade de topo de poço até a extremidade de fundo de poço, o rotor é torcido e transfere o primeiro torque para o acionamento em direção à extremidade de fundo de poço.

[0012] O dispositivo é submetido a um torque reativo, gerando calor em direção à extremidade de fundo de poço do

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5/44 revestimento de estator. A primeira porção do revestimento de estator tem pelo menos um primeiro encaixe de interferência com o rotor sendo maior do que um segundo encaixe de interferência da segunda porção do revestimento de estator com o rotor. Esse engate não uniforme ou encaixe de interferência pode carregar uniformemente a pressão em todos os estágios de trabalho no dispositivo e pode distribuir o torque e o calor uniformemente pelo dispositivo, resultando na manutenção de melhores propriedades de material do revestimento de estator, fornecendo um uso mais eficiente da seção de potência, e estendendo a vida útil da seção de potência.

[0013] Em geral, a passagem interna do revestimento de estator pode definir uma pluralidade de lóbulos dispostos ao longo do primeiro comprimento do revestimento de estator, e o rotor pode definir uma pluralidade de lóbulos dispostos ao longo do segundo comprimento do rotor e sendo menor em número do que os lóbulos. A primeira e segunda porções podem cada uma englobar um mesmo número das cavidades de estágio seladas, embora sejam possíveis outras variações.

[0014] As dimensões internas das pelo menos duas porções podem ter várias configurações diferentes. Por exemplo, a primeira dimensão interna da primeira porção pode ser constante ao longo do primeiro comprimento, enquanto a segunda dimensão interna da segunda porção pode afunilar a partir da mesma em um ângulo crescente para o exterior. Em outro exemplo, a primeira e segunda dimensões internas das porções podem ambas afunilar em ângulos crescentes para o exterior, com esses ângulos para as seções sendo iguais ou diferentes uns dos outros. Em um exemplo, a primeira dimensão

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6/44 interna pode afunilar em um ângulo crescente para o exterior, mas a segunda dimensão interna pode ser constante ao longo do comprimento restante do revestimento de estator. Em ainda outro exemplo, a primeira e segunda dimensões internas podem ser constantes ao longo do comprimento e podem transitar de uma para a outra.

[0015] Os exemplos anteriores discutiram duas porções, no entanto, o revestimento de estator pode ter mais de duas porções com várias configurações diferentes. Por exemplo, a passagem interna pode ter três porções, e a terceira porção mais em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento pode ter uma terceira dimensão interna sendo maior pelo menos em parte do que a segunda dimensão interna da segunda porção. Em um exemplo, a primeira dimensão interna da primeira porção pode ser constante, a segunda dimensão interna da segunda porção pode afunilar a partir da mesma em um ângulo crescente para o exterior, e a terceira dimensão interna da terceira porção pode ser constante. Em uma alternativa, a primeira, segunda e terceira dimensões internas podem ser, cada uma, respectivamente constantes ao longo das porções do comprimento do revestimento e podem transitar de uma para a outra.

[0016] O revestimento de estator compreende preferencialmente um material elastomérico, que pode ser o mesmo ao longo do comprimento do revestimento. Em uma variação, o material elastomérico do revestimento de estator pode incluir duas ou mais seções de rigidez diferente. Por exemplo, uma primeira seção em direção à extremidade de topo de poço do alojamento pode ter uma primeira rigidez que é maior que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda seção

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7/44 em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento. Além disso, o material elastomérico pode incluir uma terceira seção mais em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento tendo uma terceira rigidez maior do que a segunda rigidez da segunda seção.

[0017] Elastômeros diferentes podem ser usados para cada seção. Alternativamente, o material elastomérico pode incluir um primeiro elastômero para uma seção de topo de poço, um segundo elastômero para uma seção de fundo de poço, e uma mistura do primeiro e segundo elastômeros para uma seção intermediária.

[0018] Um outro dispositivo de cavidade progressiva de acordo com a presente divulgação pode ser acionado por um primeiro torque transmitido por um acionamento para bombear fluido de furo de poço em um tubular. Como será apreciado, o dispositivo pode ser usado como uma bomba de cavidade progressiva. Por exemplo, o dispositivo pode incluir um acoplamento do rotor a uma coluna de acionamento estendendo ao equipamento de superfície que aciona o rotor para elevar o fluido na tubulação de produção de um furo de poço.

[0019] O dispositivo compreende um alojamento, um revestimento de estator, e um rotor. O alojamento acopla em comunicação fluídica com o tubular. O alojamento tem uma extremidade de fundo de poço e uma extremidade de topo de poço e define um furo através do mesmo. A extremidade de fundo de poço está em comunicação fluídica com o fluido de furo de poço e a extremidade de topo de poço está em comunicação fluídica com o tubular.

[0020] O revestimento de estator é disposto no furo do alojamento e define um perfil interno ao longo de um

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8/44 primeiro comprimento do revestimento de estator. O perfil interno tem pelo menos uma primeira porção em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento com uma primeira dimensão interna que é menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à extremidade de topo de poço do alojamento.

[0021] O rotor tem um perfil externo ao longo de um segundo comprimento do rotor e está disposto no perfil interno do revestimento de estator. O perfil externo tendo uma dimensão externa constante ao longo do segundo comprimento do rotor. O rotor define uma pluralidade de cavidades de estágio seladas com o revestimento de estator. Com o primeiro torque transmitido do acionamento em direção à extremidade de topo de poço, o rotor é rotativo no revestimento de estator e progride o fluido nas cavidades de estágio seladas a partir da extremidade de fundo de poço até a extremidade de topo de poço. O dispositivo é submetido a um torque reativo gerando calor na direção da extremidade de topo de poço do revestimento de estator. A primeira porção do revestimento de estator tem pelo menos um primeiro encaixe de interferência com o rotor que é maior do que um segundo encaixe de interferência da segunda porção do revestimento de estator com o rotor. Esse engate não uniforme ou encaixe de interferência pode carregar uniformemente a pressão em todos os estágios de trabalho no dispositivo e pode distribuir o torque e o calor uniformemente pelo dispositivo, resultando na manutenção de melhores propriedades de material do revestimento de estator, fornecendo um uso mais eficiente da seção de potência, e estendendo a vida útil da seção de potência.

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9/44 [0022] De acordo com a presente divulgação, um método de construção de um dispositivo de cavidade progressiva envolve formar um revestimento de estator elastomérico em um furo de um alojamento metálico tendo primeira e segunda extremidades por definir uma primeira porção de uma passagem interna do revestimento de estator elastomérico em direção à primeira extremidade do alojamento metálico com uma primeira dimensão interna que é menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção da passagem interna em direção à segunda extremidade do alojamento metálico. Um rotor metálico é formado tendo uma dimensão externa constante ao longo de um segundo comprimento do rotor. O rotor metálico é disposto na passagem interna do revestimento de estator elastomérico com um primeiro encaixe de interferência entre a primeira porção e o rotor sendo mais apertado do que um segundo encaixe de interferência entre a segunda porção e o rotor.

[0023] A formação do revestimento de estator elastomérico no furo do alojamento metálico pode incluir formar o revestimento de estator elastomérico no furo por definir uma primeira seção do revestimento de estator elastomérico em direção à primeira extremidade do alojamento metálico com uma primeira rigidez maior do que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda porção do revestimento de estator em direção à segunda extremidade do alojamento metálico.

[0024]	De acordo com	a	presente	divulgação,	um
dispositivo	de cavidade	progressiva	compreende	um
aloj amento,	um revestimento	de	estator,	e um rotor.	O
aloj amento	tem primeira e segunda	extremidades e define	um

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10/44 furo através do mesmo. O revestimento de estator é disposto no furo do alojamento e define uma passagem interna ao longo de um primeiro comprimento do revestimento de estator. O revestimento de estator é composto de um material elastomérico pelo menos tendo uma primeira seção em direção à primeira extremidade do alojamento com uma primeira rigidez que é maior do que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda seção em direção à segunda extremidade do alojamento. O rotor é disposto na passagem interna para rotação no mesmo.

[0025] Em um arranjo adicional, a passagem interna pode incluir uma primeira porção em direção à primeira extremidade do alojamento com uma primeira dimensão interna que é menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à segunda extremidade do alojamento. O rotor pode ter uma dimensão externa constante ao longo de um segundo comprimento do rotor. O rotor tem pelo menos um primeiro encaixe de interferência com a primeira porção que é mais apertado do que um segundo encaixe de interferência com a segunda porção.

[0026] O resumo anterior não pretende resumir cada modalidade potencial ou todos os aspectos da presente divulgação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0027] A Figura 1 ilustra um dispositivo de cavidade progressiva implantado no fundo do poço em um furo de poço como um motor de cavidade progressiva.

[0028] As Figuras 2A-2B ilustram esquematicamente vistas de seção transversal de uma seção de potência do dispositivo de cavidade progressiva como na Figura 1.

[0029] A Figura 3A ilustra esquematicamente uma

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11/44 vista seccional de extremidade da seção de potência do dispositivo mostrado na Figura 2A na seção 3A.

[0030] A Figura 3B ilustra esquematicamente diâmetros do estator mostrado na Figura 3A.

[0031] A Figura 3C ilustra esquematicamente diâmetros do rotor mostrado na Figura 3A.

[0032]	A	Figura 4A ilustra	esquematicamente	uma
vista seccional	de extremidade da	seção de potência	do
dispositivo	mostrado na Figura 2A na	seção 4A.
[0033]	A	Figura 4B ilustra	esquematicamente	os

diâmetros do estator mostrado na Figura 4A.

[0034] A Figura 4C ilustra esquematicamente diâmetros do rotor mostrado na Figura 4A.

[0035] As Figuras 5A, 5B e 5C ilustram gráficos de distribuição de diferencial de pressão e temperatura a partir do teste de dinamometria de uma seção de potência existente tendo uma combinação de estator / rotor convencional.

[0036] As Figuras 5D, 5E e 5F ilustram um gráfico de distribuição de pressão e temperatura a partir do teste de dinamometria de uma seção de potência divulgada em cada uma das dez localizações de estágio.

[0037] As Figuras 6A-6F ilustram exemplos de configurações de estator de acordo com a presente divulgação.

[0038] A Figura 7 ilustra outra configuração de estator de acordo com a presente divulgação.

[0039] A Figura 8 ilustra um dispositivo de cavidade progressiva montado no fundo do poço em um furo de poço como uma bomba de cavidade progressiva.

[0040] As Figuras 9A-9B ilustram esquematicamente vistas de seção transversal de uma bomba de cavidade

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12/44 progressiva do dispositivo como na Figura 8.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA DIVULGAÇÃO [0041] Um dispositivo de cavidade progressiva da presente invenção pode ser usado em aplicações de campos de petróleo para bombear fluidos ou para acionar equipamentos de fundo de poço no furo de poço. O dispositivo tem duas engrenagens helicoidais com uma engrenagem interna (rotor) tipicamente girada dentro de uma engrenagem externa (estator), embora outros arranjos rotacionais sejam possíveis, como um arranjo reverso. A engrenagem externa (estator) tem uma rosca helicoidal ou lóbulo maior que a engrenagem interna (rotor). Em geral, o dispositivo pode operar como um motor através do qual fluidos bombeados fluem para girar a engrenagem interna (rotor) dentro da engrenagem externa (estator) para produzir torque de um acionamento, como um eixo de saída, eixo de transmissão, junta universal ou semelhante acoplado a uma ferramenta de corte, uma fresa de extremidade ou uma broca de perfuração.

[0042] Como mostrado na Figura 1, por exemplo, o dispositivo de cavidade progressiva 100 pode ser usado como um motor de cavidade progressiva ou motor de deslocamento positivo para acionar uma ferramenta 60, como uma ferramenta de corte, uma fresa de extremidade, ou uma broca de perfuração, de um conjunto de perfuração 50, que pode incluir um equipamento de perfuração, equipamento de tubulação enrolada, etc. O dispositivo 100 pode ser colocado no fundo do poço em um furo 16 com um tubular 52 (por exemplo, coluna de perfuração, tubulação enrolada, ou semelhantes). Em geral, um dispositivo de medição de posição 54, tal como uma ferramenta de medição-enquanto-perfura (MWD), pode ser

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13/44 acoplado ao tubular 52, e uma subestrutura de estabilizador 56 pode ser acoplada ao dispositivo 100 para manter o alinhamento dos componentes dentro do furo 16. A ferramenta 60 acoplada ao conjunto 50 pode incluir, por exemplo, uma broca de perfuração para perfurar o furo 16.

[0043] O fluido de perfuração bombeado para baixo do tubular 52 para o dispositivo 100, fazendo com que uma engrenagem interna ou rotor 150 rode em relação a uma engrenagem externa ou revestimento de estator 120. Isto gira a broca de perfuração 60 acoplada ao rotor 150. Em algumas aplicações, o tubular 52 também pode ser rodado para rodar adicionalmente a broca de perfuração 60 rodando também o dispositivo 100.

[0044] Com uma compreensão do dispositivo 100 operado como um motor na Figura 1, a discussão agora se volta para detalhes da seção de potência 102 do dispositivo 100. A Figura 2A ilustra parte do dispositivo de cavidade progressiva 100 em seção transversal parcial, enquanto a Figura 2B ilustra um esquema do revestimento de estator 120 e do rotor 150 do dispositivo 100 em seção transversal.

[0045] Como representado, a seção de potência 102 do dispositivo 100 tem um alojamento 110, o revestimento de estator 120 e o rotor 150. (Tipicamente, o termo estator é utilizado para referir todo o conjunto do alojamento cilíndrico juntamente com o revestimento de elastômero formado no interior. Na presente divulgação, o termo estator também pode ter este significado. No contexto, o estator da seção de potência revelada 102 é descrito como incluindo um alojamento 110 e um revestimento de estator 120 (isto é, o elastômero tendo um perfil helicoidal) para os

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14/44 efeitos de descrição.) O alojamento 110 tem primeira e segunda extremidades 111d, 111u e define um furo 112 através do mesmo de extremidade a extremidade. Tipicamente, o alojamento 110 é composto por um material metálico. A primeira extremidade 111u do alojamento 110 pode ser no topo do poço, enquanto a segunda extremidade 111d do alojamento 110 pode ser no fundo do poço.

[0046] O revestimento de estator 120 é disposto no furo 112 do alojamento 110 e define uma passagem interna 122 ao longo de um comprimento do revestimento de estator 120. O revestimento de estator 120 é compreendido de um material elastomérico formado dentro do furo do alojamento 112. Em geral, a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 pode ter um perfil de estator 124 formado internamente na mesma, o que define uma pluralidade de lóbulos 124 espiralando ao longo de um comprimento do revestimento de estator 120 em um ou mais estágios.

[0047] O rotor 150 está disposto na passagem interna 122 do revestimento de estator 120 para ser rodado no seu interior. Em geral, o rotor 150 pode ter um perfil de rotor 154 formado externamente no mesmo, o que define uma pluralidade de lóbulos, dentes ou nervuras 154 espiralando ao longo do comprimento do rotor. O perfil de estator 124 inclui mais um lóbulo do que o perfil de rotor 154, e os perfis 124, 154 podem definir um ou mais estágios ao longo do comprimento do dispositivo 100. Assim, os lóbulos 154 do rotor 150 também espiralam ao longo do comprimento longitudinal no um ou mais estágios.

[0048] Por exemplo, os lóbulos 154 podem ser formados em um padrão de rosca helicoidal em torno da circunferência

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15/44 do rotor 150, e os lóbulos 124 podem ser formados em um padrão de rosca helicoidal em torno da circunferência do revestimento de estator 120 para receber os lóbulos 154 do rotor. O número de lóbulos 154 é menor que o número de lóbulos 124 e os dois são encaixados juntos. Por exemplo, o revestimento de estator 120 pode incluir mais um lóbulo 124 do que o número de lóbulos 154 no rotor 150.

[0049] Em geral, os lóbulos de rotor 154 podem ser produzidos com perfis correspondentes e tendo um passo de rotor adequado ao passo de estator. O rotor 150 correspondido a e inserido dentro do revestimento de estator 120 forma cavidades (não mostradas) entre cada lóbulo de rotor 154 e o correspondente lóbulo de estator 124 quando o rotor 150 roda. O número de vezes que tal cavidade gira em torno de 360 graus ao longo do comprimento do dispositivo 100 define o número de estágios, o que determina a quantidade de pressão diferencial através do dispositivo 100.

[0050] Operado como um motor, fluido de perfuração bombeado pode ser bombeado a alta pressão a partir de um tubular, uma coluna de perfuração, ou uma tubulação enrolada em comunicação fluídica com a extremidade de entrada 111u e pode descarregar a partir da extremidade de saída 111d, que pode estar em comunicação fluídica com uma broca de perfuração. Tipicamente, o rotor 150 na extremidade de topo de poço 111u pode orbitar desacoplado a outros componentes. Em geral, por exemplo, uma trava de rotor na extremidade superior do rotor 150 pode ser usada para travar contra um ressalto se os componentes do alojamento 110 e do conjunto de furo de fundo se tornarem separados. Em contraste, o rotor 150 na extremidade de fundo de poço 111d acopla a um

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16/44 acionamento (não mostrado), tal como um eixo de transmissão, eixo de saída, juntas universais, etc., como tipicamente encontrado em um motor de perfuração.

[0051] Tipicamente, a folga reduzida é usada entre o revestimento de estator 120 e o rotor 150 para reduzir o vazamento e a perda de eficiência. O rotor 150 engata flexivelmente no revestimento de estator elastomérico 120 quando o rotor 150 roda dentro do revestimento de estator 120 para efetuar uma vedação entre os mesmos. A quantidade de engate flexível pode ser referida como encaixe de compressão ou interferência.

[0052] Em geral, de acordo com a presente divulgação, o revestimento de estator 120 e o rotor 150 definem um primeiro engate em uma primeira porção em direção a uma extremidade que é maior do que um segundo engate com uma segunda porção em direção à outra extremidade. Em uma configuração, por exemplo, o primeiro engate compreende um primeiro encaixe de interferência entre a dimensão interna do estator na primeira porção (por exemplo, em direção à extremidade superior 111u) com o rotor 150 que é mais apertado do que um segundo encaixe de interferência para o segundo engate entre a dimensão interna do rotor na segunda porção (por exemplo, em direção à extremidade inferior 111d) com o rotor 150. Um exemplo disto está representado na Figura 2B.

[0053] Em outra configuração, o primeiro engate compreende uma primeira rigidez / dureza entre a primeira porção (por exemplo, em direção à extremidade superior 111u) do revestimento de estator 120 com o rotor 150 que é maior do que uma segunda rigidez / dureza para o segundo engate

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17/44 entre a segunda porção (por exemplo, em direção à extremidade inferior 111d) do revestimento de estator 120 com o rotor 150. As diferentes rigidezes / durezas podem ser obtidas usando seções do revestimento de estator 120 tendo diferentes elastômeros. Um exemplo disto será discutido mais tarde em relação à Figura 7.

[0054] Ainda outra configuração combina as duas formas anteriores de engate. Por conseguinte, o primeiro encaixe de interferência entre a dimensão interna na primeira porção (por exemplo, em direção à extremidade superior 111u) do revestimento de estator 120 com o rotor 150 pode ser mais apertado do que o segundo encaixe de interferência entre a dimensão interna na segunda porção (por exemplo, em direção à extremidade inferior 111d) do revestimento de estator 120 com o rotor 150, enquanto a primeira rigidez / dureza entre a primeira porção (por exemplo, em direção à extremidade superior 111u) do revestimento de estator 120 com o rotor 150 também pode ser maior que a segunda rigidez / dureza para o segundo engate entre a segunda porção (por exemplo, em direção à extremidade inferior 111d) do revestimento de estator 120 com o rotor 150.

[0055] Como notado aqui, os estágios referem-se às cavidades seladas formadas entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120. Em particular, o ajuste compressivo entre o rotor 150 e o revestimento de estator elastomérico 120 produz vedações onde o rotor 150 entra em contato com o revestimento de estator 120. As vedações separam cavidades individuais, que podem progredir através da seção de potência 102 com cada revolução do rotor 150. O conjunto de vedações formadas em um comprimento de passo do revestimento de estator 120

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18/44 constitui um estágio. A pressão diferencial do dispositivo de cavidade progressiva 100 é determinada pelo número de estágios que tem - isto é, um dispositivo de dois estágios tem o dobro da capacidade de pressão diferencial em comparação a um dispositivo de estágio único e assim por diante.

[0056] Para o motor como nas Figuras 2A-2B, as cavidades formadas entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 progridem de uma extremidade de admissão (alta pressão) 111u do dispositivo 100 para uma extremidade de saída (baixa pressão) 111d do dispositivo 100 quando o rotor 150 é rodado (isto é, pelo fluxo de fluido de perfuração bombeado) dentro do estator 150.

[0057] Conforme observado acima em referência à Figura 2B, o encaixe ou engate específico em uma configuração, como para um motor, pode incluir um encaixe ou engate interno não uniforme entre o revestimento de estator 120 e o rotor 150 no qual o revestimento de estator 120 tem menos interferência (mais folga) na extremidade de fundo de poço 111d e tem mais interferência (menos folga) na extremidade de topo de poço 111u. Esse engate não uniforme pode carregar uniformemente a pressão em todos os estágios de trabalho na seção de potência 102 e pode distribuir o torque e o calor uniformemente na seção de potência 102, resultando na manutenção de melhores propriedades de material do revestimento de estator 120, fornecendo uso mais eficiente da seção de potência 102 e estendendo a vida da seção de potência 102.

[0058] O controle do balanceamento de carga pode ser aprimorado por otimizar a geometria de encaixe

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19/44 especificamente para os requisitos de projeto para a seção de potência 102. Como também mencionado acima, mas discutido posteriormente, a distribuição uniforme da carga de pressão, torque e calor pode ser aprimorada pela injeção do revestimento de estator 120 com uma pluralidade de elastômeros a partir da mesma família, mas com diferentes propriedades de expansão térmica para produzir o engate não uniforme.

[0059] O encaixe de interferência ou compressão para uma determinada implementação pode ser configurado conforme necessário para atender aos requisitos operacionais, temperaturas, cargas de pressão, torques, propriedades de fluido etc. Por exemplo, o encaixe de interferência ou compressão pode ser configurado para produzir uma taxa de expansão térmica de elastômero que pode ser caracterizada a partir de testes dinâmicos instrumentados que registram a contribuição de pressão por estágio, temperatura por estágio e taxa de mudança de temperatura por estágio. As informações medidas podem então ajudar a configurar a configuração com um encaixe ou engate específico (por exemplo, encaixe de interferência, encaixe de compressão, folga, rigidez, dureza) entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 para operar em temperaturas, taxas de fluxo e pressões diferenciais particulares a serem experimentadas durante a operação em uma determinada implementação.

[0060] O revestimento de estator de elastômero 120 no alojamento 110 pode ser configurado de acordo com a presente divulgação quando fabricado pela primeira vez. Adicionalmente, o revestimento de estator de elastômero original 120 seria tipicamente removido após o uso repetido,

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20/44 e um novo revestimento de estator de elastômero 120 seria recoberto dentro do alojamento 110. Tal revestimento de estator recoberto 120 pode ser configurado de acordo com a presente divulgação, mesmo que o revestimento de estator anterior 120 não fosse. Isto pode permitir que o perfil e o desempenho de uma seção de potência 102 sejam modificados durante o ciclo de reparação e manutenção do dispositivo 100 e pode permitir que a seção de potência 102 seja configurada para diferentes requisitos entre utilizações.

[0061] De acordo com a presente divulgação, o revestimento de estator 120 tem um furo longitudinal não uniforme 122 no qual o rotor 150 está disposto de modo que o encaixe de compressão ou interferência é variado ao longo do comprimento do dispositivo 100. Em particular, o rotor 150 tem um diâmetro externo constante ou uniforme ao longo do seu comprimento, mas o revestimento de estator 120 tem um diâmetro interno que não é uniforme ao longo do comprimento do furo longitudinal do estator 122 de modo que o encaixe / folga entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 muda de um encaixe mais apertado / menor folga na extremidade de topo de poço 111u para um encaixe mais solto / maior folga na extremidade de fundo de poço 111d do dispositivo 100.

[0062] Como melhor mostrado na Figura 2B, a passagem interna 122 tem pelo menos uma primeira porção em direção à primeira extremidade 111u do alojamento 110 com uma primeira dimensão interna sendo menor que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à segunda extremidade 111d do alojamento 110. No entanto, o rotor 150 tem uma dimensão exterior constante ao longo de um comprimento do rotor 150. O rotor 150 disposto na passagem

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21/44 interna 122 para rotação no revestimento de estator 120 tem assim pelo menos um primeiro encaixe de interferência (+IF), encaixe de compressão ou engate com a primeira porção do estator que é mais apertado do que um segundo encaixe de interferência (-IF), encaixe por compressão, ou engate com a segunda porção do estator.

[0063] Como particularmente mostrado na Figura 2B, o dispositivo 100 tem três seções dividindo o comprimento (L) do dispositivo 100 em terços (L / 3). Um número de estágios pode ser definido ao longo do comprimento (L) do dispositivo 100, e cada seção (L / 3) pode ter parte de um estágio ou pode abranger um estágio ou mais de um estágio. Cada seção (L / 3) engloba o mesmo número de estágios, mas outras variações são possíveis. Por exemplo, uma seção de potência de dez estágios 10 pode ter seus dez estágios divididos igualmente para as três seções.

[0064] Neste arranjo, a passagem interna 122 tem pelo menos uma primeira porção 125a em direção à primeira extremidade 111u do alojamento 110 com uma primeira dimensão interna sendo menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção 125c em direção à segunda extremidade 111d do alojamento 110. Uma porção intermediária 125b da passagem interna 122 afunila para fora a partir da primeira porção 125a para a segunda porção 125b. O rotor 150, no entanto, tem uma dimensão exterior constante ao longo do comprimento do rotor 150. Novamente, o rotor 150 disposto na passagem interna 122 para rotação no revestimento de estator 120 tem pelo menos um primeiro encaixe de interferência (+IF), encaixe de compressão, ou engate com a primeira porção do estator que é mais apertado do que um

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22/44 segundo encaixe de interferência (-IF), encaixe por compressão, ou engate com a segunda porção do estator.

[0065] Geralmente, o alojamento 110 e o rotor 150 são feitos de material metálico, tal como um aço inoxidável, enquanto o revestimento de estator 120 é composto por um material elastomérico. O material elastomérico pode ser uma borracha, Buna-N, elastômero baseado em nitrilo, elastômero baseado em flúor, Teflon^TM, silicone, plástico, outro material elastomérico ou combinação destes. A dureza do elastômero pode ser escolhida para a implementação específica. Um elastômero com maior dureza pode ser usado. Adicionalmente ou em alternativa, um elastômero com expansão térmica reduzida pode ser usado. A seleção do elastômero pode, desse modo, controlar o encaixe de interferência e / ou qualquer aumento na interferência que pode ser causado por um aumento no calor gerado pela seção de potência 102. Por exemplo, um elastômero tendo uma dureza de cerca de 90 durômetros pode ser usado para reduzir a expansão térmica. Outros materiais para o alojamento 110, o rotor 150 e o revestimento de estator 120 podem ser usados.

[0066] Com o dispositivo 100 das Figuras 2A-2B operado como um motor, a entrada de fluido de topo de poço 113u do dispositivo 100 recebe fluido bombeado a partir da superfície, tipicamente entregue através de uma tubulação tubular, de coluna de perfuração, enrolada etc. O fluido bombeado gira o rotor 150 no revestimento de estator 120 para produzir torque (T), e o fluido eventualmente passa pela saída de fluido de fundo de poço 113d na extremidade de fundo de poço 111d. Um acoplamento (não mostrado) do rotor 150 na extremidade de fundo de poço 111d acopla a um

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23/44 acionamento, como um eixo de saída, um eixo de transmissão, uma junta universal, etc., que transfere o torque gerado (T) para uma ferramenta de corte, uma broca de perfuração, ou semelhantes, a ser acionada com o fluido bombeado rodando o rotor 150. (Os detalhes de tal acoplamento podem ser encontrados nas Patentes dos EUA 6.358.027 e 6.457.958, as quais são aqui incorporadas por referência.) [0067] Um torque reativo (Tr) contraria o torque gerado (T). O torque reativo (TR) pode ser proveniente da broca de perfuração engatada contra uma formação sendo perfurada e pode vir da contrarrotação colocada no revestimento de estator 120 pelo fluido de perfuração bombeado. Por exemplo, o fluido de perfuração bombeado que empurra contra o revestimento de estator 120 pode tender a torcer a seção de potência 102 no sentido anti-horário. A broca de perfuração engatada com peso-na-broca durante a perfuração pode então aumentar diretamente este torque reativo (Tr) .

[0068] Como resultado, o estágio do dispositivo 100 mais próximo da broca de perfuração ou outra ferramenta de corte na seção de potência 102 (isto é, estágio de fundo perto da extremidade de fundo de poço 111d) carrega uma carga máxima até que o fluido escorregue e seja absorvido pelo estágio acima dele. Este carregamento da carga segue os múltiplos estágios da seção de potência 102.

[0069] O trabalho envolvido gera calor nos estágios da seção de potência 102. Uma vez que a maior parte do trabalho (através do torque reativo (Tr) ) na seção de potência 102 é realizada nos estágios de fundo, enquanto a perfuração ou durante a circulação, o fundo da seção de

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24/44 potência 102 gera mais calor. No entanto, o encaixe de interferência diferente (-IF) para a porção inferior (isto é, um ou mais estágios inferiores) da seção de potência 102 como aqui divulgado pode, assim, contrariar ou reduzir os efeitos do calor gerado, como o enfraquecimento das propriedades do material elastomérico e possíveis danos no revestimento de estator 120.

[0070] Com uma compreensão do dispositivo 100, a seção de potência 102, e seu uso e operação, a discussão se volta para alguns dos detalhes geométricos. A Figura 3A é uma seção de extremidade da seção de potência 102 do dispositivo, mostrada na Figura 2A na seção 3A na direção da extremidade de topo de poço 111u, revelando um arranjo dos lóbulos de estator 124 e dos lóbulos de rotor 154. A Figura 3B é uma vista esquemática dos diâmetros do revestimento de estator 120 mostrado na Figura 3A, e a Figura 3C é uma vista esquemática dos diâmetros do rotor mostrado na Figura 3A. Em contraste, a Figura 4A é uma seção de extremidade da seção de potência do dispositivo 102, mostrada na Figura 2A, na seção 4A na direção da extremidade de fundo de poço 111d. A Figura 4B é uma vista esquemática dos diâmetros do revestimento de estator 120 mostrado na Figura 4A, e a Figura 4C é uma vista esquemática dos diâmetros do rotor 150 mostrado na Figura 4A.

[0071] Como mostrado, o rotor 150, que tem cinco lóbulos / dentes 154, está disposto dentro do revestimento de estator 120, que tem seis lóbulos / ranhuras 124 neste exemplo. O revestimento de estator elastomérico 120 engata o rotor 150 quando o rotor 150 roda dentro do revestimento de estator 120. Por exemplo, o rotor 120 engata no

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25/44 revestimento de estator elastomérico 120 em cinco pontos P, formando geralmente um encaixe de interferência com o estator de elastômero 150 e produzindo cinco cavidades C. Outros arranjos com diferentes números de lóbulos, estatores, pontos de engate e cavidades podem ser usados.

[0072] Como mostrado na Figura 3B, o revestimento de estator 120 em direção à extremidade de topo de poço tem um primeiro diâmetro menor D2, um primeiro diâmetro maior D1, e uma primeira altura de rosca resultante H1. Como aqui utilizado, o diâmetro maior refere-se à dimensão de crista a crista, enquanto o diâmetro menor refere-se à seção transversal circular. Como se mostra na Figura 3C, o rotor 150 na direção da extremidade de topo de poço tem um diâmetro menor D3, um diâmetro maior D4 e uma altura de rosca resultante H2.

[0073] Como mostrado em contraste na Figura 4B, o revestimento de estator 120 em direção à extremidade de fundo de poço tem um segundo diâmetro menor D2', um segundo diâmetro maior D1', e uma segunda altura de rosca resultante H1' . Consistente com a configuração da Figura 2B, os segundos diâmetros maior e menor D1', D2' em direção à extremidade de fundo de poço são maiores do que os primeiros diâmetros maior e menor D1, D2 em direção à extremidade de topo de poço. Por seu turno, o rotor 150 como mostrado na Figura 4C em direção à extremidade de fundo de poço tem o mesmo (ou substancialmente o mesmo dentro das tolerâncias) diâmetro menor D3, diâmetro maior D4 e altura de tosca resultante H2 como encontrado na extremidade de topo de poço.

[0074] Como resultado, o encaixe de interferência ou compressão nos pontos de engate P entre o rotor 150 e o

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26/44 revestimento de estator 120 na extremidade de topo de poço (como na Figura 3A) é mais apertado ou maior que o encaixe nos pontos de engate P entre o rotor 150 e revestimento de estator 120 na extremidade de fundo de poço (como na Figura 4A) .

[0075] Em geral, o rotor 150 e / ou revestimento de estator 120 pode ter uma altura de rosca relativamente constante - ou seja, a altura das roscas pode ser a mesma ao longo do comprimento da seção de potência do dispositivo 102. Assim, as alturas H1, H1' nas extremidades de topo de poço e fundo de poço podem ser as mesmas (ou substancialmente as mesmas dentro das tolerâncias). Outras variações são possíveis. Por exemplo, a altura de rosca H1 na direção da extremidade de topo de poço pode ser maior ou menor que a altura de rosca H1' próximo da extremidade de fundo de poço, enquanto ainda alcançando o encaixe de interferência / compressão não uniforme da presente divulgação.

[0076] Para os fins de caracterização adicional, as dimensões D3, D4 do rotor 150 pode ser definida como a rotor maior (RM) e rotor menor (Rm) respectivamente. Um rotor médio

(Rmean) pode, então,	ser caracterizado por:
[0077]	As	Rmean dimensões	(R_M+R_m)
maior	e menor D1,	D2 do
revestimento	de estator 120	podem	ser definidas	como o

estator maior (SM) e estator menor (Sm), respectivamente. O encaixe de compressão ou interferência resultante entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 pode ser caracterizado por:

encaixe de interferência = +(R_mean — $m) · [0078] Neste sentido, + encaixe de interferência”

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27/44 refere-se a compressão ou interferência, e - encaixe de interferência” refere-se a folga. Em um exemplo particular para um dispositivo de cavidade progressiva 100 utilizado como um motor como nas Figuras 1 e 2A-2B, a seção superior (L / 3) do estator / rotor pode ter encaixe de interferência de + 0,025 polegadas (0,635 mm), a seção intermediária (L / 3) do estator / rotor pode afunilar a partir de encaixe de interferência de + 0,025 polegadas (0,635 mm) a encaixe de interferência de -0,010 polegadas (0,254 mm), e a seção inferior (L / 3) do estator / rotor pode ter um encaixe de interferência de -0,010 polegadas (0,254 mm). Estes valores particulares para o encaixe de interferência podem ser adequados para um motor tendo um alojamento 110 com um diâmetro de cerca de 4 polegadas (101,6 mm) e tendo um rotor com um diâmetro de cerca de 3 polegadas (76,2 mm).

[007 9] Para uma aplicação de campo de um motor de cavidade progressiva, a configuração para uma combinação de estator / rotor de acordo com a presente divulgação pode ser direcionada para produzir uma queda em RPM que seria a mesma que um encaixe existente de uma combinação de estator / rotor padrão. Adicionalmente ou em alternativa, a configuração para uma combinação de estator / rotor pode ser direcionada para produzir saída de torque para ser a mesma que uma combinação de estator / rotor existente. Para conseguir isso, o estágio de topo (de topo de poço) pode gerar a mesma queda de RPM, enquanto o estágio de fundo (de fundo de poço) pode ter menos acúmulo de temperatura, o que resultaria em menos amolecimento do estator e torque estável. Os efeitos da deflexão angular do rotor 150 podem ser considerados insignificantes para a presente discussão.

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28/44 [0080] Para fins comparativos, as Figuras 5A e 5B ilustram a distribuição de pressão para ciclos de uma combinação de estator / rotor existente em um motor de cavidade progressiva obtido a partir do teste de dinamometria em cada uma das dez localizações de estágio. Como visto na Figura 5A, o gráfico mostra as curvas 80A para as dez localizações de estágios nos ciclos plotados como pressão 82 (psi (1 psi = 6,89 kPa)) versus tempo 84. A seção de subida 86A do segundo ciclo (Ciclo-2) é mostrada em detalhe isolado na Figura 5B. A ventilação das curvas 80A para as localizações de estágio (como visto especialmente na seção de subida 86A) indica que a combinação de estator / rotor existente tem uma distribuição de pressão irregular por estágio.

[0081] Na seção de potência convencional totalmente carregada, os estágios de fundo são submetidos a um diferencial de pressão superior (AP), e o diferencial AP diminui gradualmente em direção aos estágios superiores, incluindo na seção de subida. Como mostra o gráfico 90A para a seção de potência convencional na Figura 5C, o diferencial de pressão (AP) das Figuras 5B é plotado como diferencial de pressão 92 a partir do estágio para o estágio 94. A linha de tendência 96A do diferencial de pressão (AP) diminui (tem inclinação negativa) a partir da extremidade de fundo (estágio L1, L2, ...) até a extremidade de topo (estágio L10, L9, ...) da seção de potência no motor de cavidade progressiva.

[0082] Em contraste, as Figuras 5D e 5E ilustram a distribuição de pressão para ciclos da seção de potência divulgada 102 em um motor de cavidade progressiva obtido a

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29/44 partir do teste de dinamometria em cada uma das dez localizações de estágio. Como mostrado, o arranjo de acordo com a presente divulgação pode produzir uma distribuição de pressão balanceada de carga por estágio. Como visto nas Figuras 5D, por exemplo, o gráfico mostra as curvas 80B para dez localizações de estágios nos ciclos plotados como pressão 82 (psi (1 psi = 6,89 kPa)) versus tempo 84. A seção de subida 86B do segundo ciclo (Ciclo-2) é mostrada em detalhe isolado na Figura 5E. Em vez de se espalharem, as curvas 80B para as localizações de estágio empilham uma pressão sobre a outra, indicando o balanceamento de carga da distribuição de pressão.

[0083] Em vez do diferencial de pressão decrescente a partir da extremidade de fundo (estágio L1, L2, ...) em direção à extremidade de topo (estágio L10, L9, ...) como no arranjo convencional, a seção de potência balanceada de carga 102 da presente divulgação tem os estágios de topo (por exemplo, L10, L9, ...) sujeitos a um diferencial de pressão maior do que os estágios de fundo (por exemplo, L1, L2, ...) como visíveis na seção de subida 86B da Figura 5E. À medida que a carga de broca aumenta, no entanto, os estágios de fundo também começam a carregar o diferencial de pressão, e a carga ao longo do comprimento da seção de potência em cada estágio começa a se equilibrar. Como mostra o gráfico 90B da seção de potência divulgada 102 na Figura 5F, a linha de tendência 96B do diferencial de pressão (AP) aumenta (tem uma inclinação positiva) a partir da extremidade de fundo (estágio L1) em direção à extremidade superior (estágio L10) da seção de potência 102.

[0084] Como pode ser visto, a seção de potência

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30/44 divulgada 102 pode ter seu diferencial de pressão (e temperatura variável dependente) configurado ao longo do comprimento da seção de potência para melhor se adequar a uma implementação particular. Em uma configuração, por exemplo, a seção de potência 102 pode ser configurada para distribuir igualmente a carga diferencial de pressão entre todos os estágios. Alternativamente, pode haver algumas implementações em que um menor diferencial de pressão nos estágios de fundo do que os estágios de topo pode ser desejável em vez de ter carga igual entre todos os estágios.

[0085] Em discussões anteriores, o revestimento de estator 120 foi descrito como tendo pelo menos duas seções de diferentes dimensões internas. O exemplo particular da Figura 2B mostra três seções. Outras configurações são possíveis. Em particular, as Figuras 6A-6F ilustram exemplos de configurações de estator de acordo com a presente divulgação.

[0086] Como notado acima, o revestimento de estator 120 e o rotor 150 em geral definem um primeiro engate em uma primeira porção em direção à primeira extremidade do dispositivo que é maior do que um segundo engate com uma segunda porção em direção à segunda extremidade do dispositivo. Quando usado como um motor, a primeira extremidade é de topo de poço e a segunda extremidade é de fundo de poço. Por conseguinte, um primeiro encaixe de interferência / compressão entre a passagem interna 122 do estator na porção de topo de poço com o rotor 150 é mais apertado do que um segundo encaixe de interferência / compressão entre a passagem interna 122 do estator na porção de fundo de poço com o rotor 150. O comprimento do

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31/44 dispositivo (L) pode ser dividido em duas seções (S1, S2), três seções (S1, S2, S3), ou ainda mais. Como intimado, estas seções podem ser divisões iguais do comprimento (L), englobando assim o mesmo número de estágios. Isso pode não ser estritamente necessário, já que as várias divisões podem ser segmentos desiguais do comprimento (L).

[0087] Como mostrado na Figura 6A, a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 afunila em um primeiro ângulo crescente para uma primeira seção (S1) na extremidade do topo de poço e depois afunila a partir daí em um segundo ângulo crescente para o exterior para uma segunda seção (S2) na extremidade de fundo de poço. Em geral, o primeiro e o segundo ângulos podem ser os mesmos, mas também podem ser diferentes com o afunilamento do segundo ângulo sendo mais ou menos do que o primeiro ângulo. Em geral, a primeira e segunda seções (S1, S2) podem cada uma abranger uma divisão (L / 2) de metade do comprimento do revestimento de estator 120.

[0088] Como mostrado na Figura 6B, a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 para uma primeira seção (S1) de topo de poço pode ser constante em uma primeira dimensão interna. A passagem interna 122 do revestimento de estator 120 para uma segunda seção (S2) de fundo de poço também pode ser constante, mas em uma segunda dimensão interna maior que a primeira dimensão. Uma breve transição, passo ou seção angular pode interconectar as duas dimensões diferentes dessas duas seções (S1, S2).

[0089] Como mostrado na Figura 6C, a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 tem três seções (S1, S2, S3), cada uma abrangendo um terceiro (L / 3) do comprimento

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32/44 do estator. Cada seção (S1, S2, S3) tem uma dimensão interna constante, que aumenta a partir da extremidade de topo de poço até a extremidade de fundo de poço com transições de uma para a outra.

[0090] Como mostrado na Figura 6D, a passagem interna 122 é constante ao longo de uma primeira seção (S1) na extremidade de topo de poço. De lá, a passagem interna 122 em uma segunda seção (S2) afunila em um ângulo crescente para o exterior em direção à extremidade de fundo de poço. Como mostrado na Figura 6E, a passagem interna 122 afunila em um ângulo crescente para o exterior em uma primeira seção (S1) e continua em uma dimensão interna constante a partir da mesma para uma segunda seção (S2).

[0091] Como mostrado na Figura 6F, a primeira passagem interna 122 é constante para uma primeira seção (S1), afunila a partir da mesma em um ângulo crescente para o exterior para uma segunda seção (S2), e prossegue em uma dimensão interna constante a partir da mesma para uma terceira seção (S3).

[0092] Como será apreciado a partir destes exemplos, estas e outras configurações da dimensão interna da passagem interna do estator 122 podem variar de modo não uniforme em duas ou mais seções ao longo do comprimento do revestimento de estator 120 para satisfazer a diferença desejada no encaixe de interferência / compressão a partir da extremidade de topo de poço até a extremidade de fundo de poço para uso em um motor de cavidade progressiva. A fabricação do revestimento de estator 120 dentro do alojamento 110 pode usar técnicas e mecanismos comparáveis usados na formação de um revestimento de estator convencional em um alojamento

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33/44 para formar um estator. Por exemplo, o revestimento de estator 120 pode ser formado utilizando moldagem por injeção para moldar o elastômero em um espaço de injeção entre o alojamento 110 e um membro de núcleo. Em geral, uma máquina de controle numérico computadorizado (CNC) usada no processo de fabricação pode ser programada para produzir as seções, transições, diâmetros desejados, etc. no membro de núcleo, a fim de produzir a passagem 122 e o perfil (124) desejados do revestimento de estator 120 quando moldado.

[0093] Como observado anteriormente, o encaixe entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 pode ser configurado usando diferentes seções de elastômero. Isso pode ser feito sozinho para os propósitos aqui descritos ou pode ser combinado com as diferentes configurações dimensionais detalhadas anteriormente.

[0094] Como mostrado na Figura 7, um dispositivo de cavidade progressiva 100 inclui um alojamento 110, um revestimento de estator 120 e um rotor (não mostrado), que se posicionaria na passagem interna do estator 122. O alojamento 110, que é metálico, define um furo 112 através do mesmo, e o revestimento de estator 120 é disposto no furo 112 do alojamento 110. O revestimento de estator 120 é composto por um material elastomérico pelo menos tendo uma primeira seção (S1) na direção de uma primeira extremidade do alojamento 110 com uma primeira rigidez (K1) que é maior do que uma segunda rigidez (K2, K3) de pelo menos uma segunda seção (S2, S3) em direção à segunda extremidade do alojamento 100. Por sua vez, o rotor (não mostrado) que está disposto na passagem interna 122 para rotação no mesmo pode ser composto por um material metálico.

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34/44 [0095] Como mostrado, o material elastomérico pode ter duas seções, três seções (S1, S2, S3) ou mais. A seção (S3) ainda mais em direção à extremidade do alojamento 110 pode ter uma terceira rigidez (K3) sendo maior do que a segunda rigidez (K2) da segunda seção (S2). Portanto, as rigidezes podem ser definidas como Ki < K2 < K3. Tal arranjo pode ser adequado para os fins aqui divulgados, tal como quando o dispositivo 100 é operado como um motor de cavidade progressiva tendo a seção mais rígida (S1) na extremidade de topo de poço. Dependendo da implementação, outros arranjos da rigidez podem ser utilizados isoladamente ou quando combinados com a dimensão interna não uniforme da passagem interna do estator 122 anteriormente divulgada. Assim, outros arranjos podem incluir K1 > K2 > K3; K1 < K2 > K3 com K3 > K1; etc.

[0096] Em uma implementação, as duas ou mais seções (S1, S2, S3) podem ser divisões iguais do comprimento do dispositivo 100 (englobando o mesmo número de estágios) ou podem ser diferentes umas das outras para englobar diferentes estágios. As duas ou mais seções (S1, S2, S3) podem ser compostas de diferentes elastômeros. Alternativamente, uma primeira seção (S1) pode ser composta por um primeiro elastômero, enquanto que uma seção (S2) pode ser feita a partir de uma mistura desse primeiro elastômero com um segundo elastômero. Uma terceira seção (S3) pode ser composta apenas por esse segundo elastômero. Outras variações são possíveis onde o uso de dois ou mais elastômeros pode ser usado sozinho para seções e / ou a mistura de dois ou mais elastômeros pode ser usada em conjunto para seções.

[0097] Em uma implementação particular, o

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35/44 dispositivo 100 tem três seções (S1, S2, S3) como representado por divisão igual ao longo do comprimento do revestimento de estator 120. A primeira seção (S1) pode ser composta por um primeiro elastômero 127a tendo uma primeira rigidez, enquanto a terceira seção (S3) pode ser composta de um segundo elastômero 127c tendo uma segunda rigidez. A seção intermediária (S2) pode ter um elastômero 127b composto por uma mistura destes dois elastômeros 127a, 127c para proporcionar uma rigidez intermediária.

[0098] Os elastômeros particulares 127a-c usados dependem da rigidez / dureza dos materiais e de como eles podem se misturar. Os tipos de elastômeros de interesse incluem nitrilo (NBR), NBR hidrogenado (HNBR), Fluorelastômero (FKM) e semelhantes, e diferentes formulações destes podem ser utilizadas e adequadas à implementação particular e condições de fundo de poço.

[0099] A diferente rigidez ou dureza entre os elastômeros das seções 127a-c fornece os benefícios aqui descritos de reduzir os efeitos do calor gerado, tais como o enfraquecimento das propriedades do material elastomérico e possíveis danos no revestimento de estator 120. As diferentes rigidezes / durezas podem ser utilizadas sozinhas de outras modificações aqui divulgadas de modo que a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 possa ser uniforme como o rotor (não mostrado). Evidentemente, a rigidez ou dureza diferente pode ser utilizada com outras modificações aqui divulgadas, de modo que a passagem interna 122 do revestimento de estator 120 possa ser não uniforme enquanto o rotor (não mostrado) tem uma dimensão constante. Outras formas de afunilamento do estator e / ou rotor também podem

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36/44 ser usadas.

[00100] Como notado acima, o elastômero pode ser selecionado para oferecer um encaixe diferente entre o revestimento de estator 120 e o rotor (não mostrado) . Esta seleção pode ser baseada na dureza ou rigidez do elastômero. No entanto, o elastômero pode ser selecionado para oferecer outro que apenas um encaixe diferente. Por exemplo, além de ou em vez do encaixe, o elastômero pode ser escolhido para oferecer diferentes taxas de expansão térmica, diferentes características de desgaste, etc.

[00101] Construir o dispositivo de cavidade progressiva 100 envolve um processo de moldagem por injeção de formação do material elastomérico para o estator 150 dentro do furo do alojamento 112. Para um estator 150 tendo duas seções (S1-S2), uma primeira seção (S1) do revestimento de estator elastomérico 120 em direção à primeira extremidade do alojamento metálico 110 pode ser definida com uma primeira rigidez maior do que uma segunda rigidez de uma segunda seção (S2) do estator 150 em direção à segunda extremidade do alojamento metálico 100. A primeira rigidez pode ser produzida com um primeiro elastômero 127a, e a segunda rigidez pode ser produzida com um segundo elastômero 127b. A moldagem por injeção no interior do furo de alojamento 112 pode começar com o primeiro elastômero 127a para a primeira seção (S1) e pode então mudar para moldagem por injeção com o segundo elastômero 127b para completar o revestimento de estator 120.

[00102] Um rotor metálico 150 formado de acordo com as práticas padrão quando posicionado em uma passagem interna 122 do revestimento de estator elastomérico 120 pode assim

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37/44 produzir um primeiro encaixe entre a primeira seção (S1) e o rotor 150, que pode ser mais apertado do que um segundo encaixe entre segunda seção (S2) e o rotor 150.

[00103] Para um revestimento de estator 120 tendo três seções (S1-S3), como representado na Figura 7, uma seção de extremidade (S1) do revestimento de estator de elastômero 120 em direção a uma extremidade do alojamento metálico 110 pode ser definida com uma rigidez (K1), que pode ser maior do que a outra rigidez (K3) de outra seção de extremidade (S3) do revestimento de estator 120 em direção à outra extremidade do alojamento metálico 110. Uma seção intermediária (S2) pode ter uma rigidez intermediária (K2) entre a rigidez de extremidade (K1)(K3). A uma rigidez (K1) pode ser produzida com um primeiro elastômero 127a, a outra rigidez (K3) pode ser produzida com outro elastômero 127c, e a rigidez intermediária (K2) pode ser produzida por uma fusão ou mistura 127b dos elastômeros de extremidade 127a, 127c. A moldagem por injeção no interior do furo de alojamento 112 pode começar com o elastômero de extremidade 127a para a seção de extremidade (S1), pode então mudar para moldagem

por injeção	com	uma	mistura	127b	dos elastômeros	de
extremidade	127a,	127c	para a	seção	intermediária	(S2)	e
finalmente mudar	para	moldagem	por	injeção com o	outro

elastômero de extremidade 127c para a outra seção de extremidade (S3).

[00104] Um rotor metálico 150 formado de acordo com as práticas padrão quando posicionado na passagem interna 122 do revestimento de estator elastomérico 120 pode assim produzir um primeiro encaixe entre a seção de extremidade (S1) e o rotor 150 sendo mais apertado do que um encaixe

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38/44 intermediário entre a seção intermediária (S2) e o rotor 150, que por sua vez pode ser mais apertado do que um segundo encaixe entre a outra seção de extremidade (S3) e o rotor 150.

[00105] As discussões anteriores têm aspectos detalhados da seção de potência divulgada 102 quando utilizada em um dispositivo de cavidade progressiva 100 que funciona como um motor. Ao contrário de um motor, o dispositivo de cavidade progressiva 100 pode, em geral, operar como uma bomba para bombear fluidos com a engrenagem interna (rotor) girada na engrenagem externa (estator) por um acionamento, tipicamente uma coluna de haste conectada a um mecanismo de acionamento na superfície. Como mostrado na Figura 8, por exemplo, o dispositivo de cavidade progressiva 100 da presente divulgação pode ser usado para uma bomba de cavidade progressiva em um sistema de bomba 10. O sistema de bomba 10 tem um acionamento de superfície 20, uma coluna de acionamento 30, e dispositivo de cavidade progressiva de fundo de poço 100.

[00106] Na superfície do poço, o acionamento de superfície 20 tem uma cabeça de acionamento 22 montada acima de uma cabeça de poço 12 e tem um motor elétrico ou hidráulico 24 acoplado à cabeça de acionamento 22 por um conjunto de polia / correia ou de caixa de engrenagens 26. A cabeça de acionamento 22 tipicamente inclui uma caixa de enchimento 25, uma braçadeira 28 e uma haste polida 29. A caixa de enchimento 25 é utilizada para selar a conexão da cabeça de acionamento 20 para a coluna de acionamento 30, e a braçadeira 28 e a haste polida 29 são utilizadas para transmitir a rotação a partir da cabeça de acionamento 22

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39/44 para o eixo de acionamento 30.

[00107] No fundo do poço, o dispositivo de cavidade progressiva 100 é instalado abaixo da cabeça de poço 12 a uma profundidade substancial (por exemplo, cerca de 2000 m) no furo de poço. Como mostrado, o dispositivo 100 tem uma engrenagem interna em forma helicoidal ou rotor 150 que gira dentro de uma engrenagem externa revestida helicoidal ou revestimento de estator 120. Durante a operação, o revestimento de estator 120 anexado à coluna de tubulação de produção 14 permanece estacionário, e o acionamento de superfície 20 acoplado ao rotor 150 pela coluna de acionamento 30 faz com que o rotor 150 gire excentricamente no revestimento de estator 120. Como resultado, forma-se uma série de cavidades seladas entre o revestimento de estator 120 e o rotor 150 e progride a partir da extremidade de sucção no fundo do poço até a extremidade de descarga no topo do poço no dispositivo 100, que produz um fluxo de deslocamento positivo não pulsante do fluido para cima da tubulação 14.

[00108] Uma admissão 15 na coluna de tubulação 14 permite que o fluido entre na coluna de tubulação 14 na extremidade de sucção do dispositivo 100. Uma junta (não mostrada) pode acoplar a coluna de haste 30 ao rotor 150, o que pode permitir que o rotor 150 orbite dentro do revestimento de estator 120. Com esta ação, o fluido pode ser bombeado para cima do furo de poço desde a extremidade de sucção através das cavidades progressivas formadas entre o revestimento de estator 120 e o rotor 150, para fora da extremidade de descarga do dispositivo 100, e depois para cima através da coluna de tubulação 14 para eventual produção

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40/44 na superfície.

[00109] Como o dispositivo 100 está localizado perto do fundo do furo de poço, que pode ter vários milhares de pés de profundidade, bombear óleo para a superfície requer pressão muito alta. A coluna de acionamento 30 acoplada ao rotor 150 é tipicamente uma haste de aço tendo um diâmetro de aproximadamente 1 polegada (2,54 cm) e um comprimento suficiente para as operações requeridas. Durante o bombeamento, a coluna 30 pode ser enrolada de maneira torcida várias dezenas de vezes para que a coluna 30 acumule uma quantidade substancial de energia armazenada. Além disso, a altura da coluna de fluido acima do dispositivo 100 pode produzir energia hidráulica na coluna de acionamento 30 e no revestimento de estator 120 enquanto o dispositivo 100 está produzindo. Esta energia hidráulica aumenta a energia da coluna torcida 30 porque faz com que o dispositivo 100 opere como um motor hidráulico, girando na mesma direção que a torção da coluna de acionamento 30.

[00110] Voltando às Figuras 9A-9B, a seção de potência 102 do dispositivo é ilustrada por funcionar como uma bomba. Detalhes discutidos acima em relação às Figuras 2A-2B podem aplicar-se igualmente à configuração da seção de potência 102 representada aqui nas Figuras 9A-9B. Em contraste com a seção de potência 102 utilizada como motor, as cavidades formadas entre o rotor 150 e o revestimento de estator 120 para a seção de potência 102 utilizada como bomba progridem a partir de uma extremidade de sucção (baixa pressão) 111d do dispositivo 100 para uma extremidade de descarga (alta pressão) 111u da seção de potência 102 do dispositivo quando o rotor 150 é rodado (isto é, por uma coluna de haste

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41/44 acionada) dentro do estator 150. Consequentemente, a extremidade de fundo de poço 111d do alojamento 110 recebe fluido a partir de uma entrada de sucção de fundo de poço 113d, enquanto a extremidade de topo de poço 111u do alojamento 110 descarrega o fluido bombeado para fora de uma saída de descarga de topo de poço 113.

[00111] Para rodar o rotor 150, o torque (T) é fornecido ao rotor 150 na extremidade de topo de poço 111u por um acoplamento para um acionamento, tal como uma coluna de haste. Por exemplo, um acoplamento de topo de poço (não mostrado) do rotor 150 para uma coluna de acionamento permite a rotação a partir da coluna de acionamento para girar o rotor 150 dentro do revestimento de estator 120. (Detalhes de tal acoplamento podem ser encontrados nas Patentes dos EUA Nos. 6.358.027 e 6.457.958, que são aqui incorporadas por referência.) Quando o rotor 150 roda, o fluido a partir do furo de poço entra na entrada de sucção 113d da extremidade de fundo de poço 111d e sai da descarga 113u da extremidade de topo de poço 113u.

[00112] Durante a operação, torque adicional (referido aqui como torque reativo (TR)) atua com o torque transmitido (T) na seção de potência 102. O torque reativo (TR) pode vir do acionamento na extremidade de topo de poço 111u do rotor 150 devido à torção ou enrolamento da coluna de haste acoplada ao rotor 150. O torque reativo (TR) também pode vir da contrarrotação colocada no revestimento de estator 120 pelo bombeamento de fluido para cima através do revestimento de estator 120 e pela pressão hidráulica da coluna de fluido acima do revestimento de estator 120 que tenta rodar o revestimento de estator 120. Como resultado,

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42/44 o estágio do dispositivo 100 mais próximo do acionamento na seção de potência 102 (isto é, estágio de topo de poço perto da extremidade de topo de poço 111u) pode realizar uma quantidade maior de trabalho que gera calor. No entanto, com o propósito de melhorar a operação da seção de potência do dispositivo 102 como uma bomba, o encaixe de interferência diferente (-IF) para a porção superior (isto é, um ou mais estágios superiores) da seção de potência 102 como aqui descrito pode, por isso, contrariar ou reduzir os efeitos do calor gerado, tais como o enfraquecimento das propriedades de material elastomérico e possíveis danos no revestimento de estator 120.

[00113] O arranjo na Figura 9B é representado como um inverso do arranjo representado na Figura 2B. Como será apreciado, cada um dos arranjos aqui divulgados, tal como nas Figuras 6A-6F, pode ser invertido com a finalidade de utilizar o revestimento de estator 120 em uma bomba de cavidade progressiva. Além disso, dependendo da operação do dispositivo 100 operando como uma bomba para uma implementação particular, a seção de potência 102 para uso na bomba pode realmente ter e usar os mesmos arranjos (sem inversão) como usados para a seção de potência 102 para uso em um motor. Consequentemente, a seção de potência 102 utilizada no dispositivo 100 como uma bomba, tal como divulgado na Figura 8, pode incluir todos os mesmos arranjos discutidos anteriormente com referência à utilização da seção de potência como um motor. Isto seria particularmente vantajoso quando os estágios de entrada na extremidade de fundo de poço da seção de potência 102 para a bomba realizam a maior parte do trabalho e geram calor durante a operação.

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43/44 [00114] A descrição anterior das modalidades preferidas e outras não pretende limitar ou restringir o âmbito ou aplicabilidade dos conceitos inventivos concebidos pelos Requerentes. Será apreciado com o benefício da presente divulgação que as características descritas acima de acordo com qualquer modalidade ou aspecto do objeto divulgado podem ser utilizadas, isoladamente ou em combinação, com qualquer outra característica descrita, em qualquer outra modalidade ou aspecto do assunto divulgado.

[00115] Em geral, o dispositivo pode operar como um motor através do qual fluidos bombeados fluem para girar a engrenagem interna para produzir torque de um acionamento, como um eixo de saída acoplado a uma ferramenta de corte, uma fresa de extremidade ou uma broca de perfuração. Em geral, o dispositivo pode operar como uma bomba para bombear fluidos com a engrenagem interna girada por um acionamento, tipicamente uma coluna de haste conectada a um mecanismo de acionamento na superfície. Por conseguinte, os termos bomba e motor podem ser utilizados intercambiavelmente aqui dependendo da implementação. Consequentemente, o dispositivo de cavidade progressiva da presente divulgação pode ser uma bomba de cavidade progressiva, um motor de cavidade progressiva, um motor de deslocamento positivo, um motor de perfuração, um motor de lama, uma bomba de lama ou uma seção de potência 102 de algum outro aparelho de fundo de poço.

[00116] Em troca da divulgação dos conceitos inventivos aqui contidos, os Requerentes desejam todos os direitos de patente fornecidos pelas reivindicações anexas. Por conseguinte, pretende-se que as reivindicações anexas

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44/44 incluam todas as modificações e alterações na medida em que estejam dentro do âmbito das reivindicações seguintes ou dos seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de cavidade progressiva para transmitir um primeiro torque a um acionamento usando fluido bombeado ao longo de um tubular, o dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende:

um acoplamento de alojamento em comunicação fluídica com o tubular, o alojamento tendo uma extremidade de topo de poço e uma extremidade de fundo de poço e definindo um furo através do mesmo;

um revestimento de estator disposto no furo do alojamento e definindo um perfil interno ao longo de um primeiro comprimento do revestimento de estator, o perfil interno tendo pelo menos uma primeira porção em direção à extremidade superior do alojamento com uma primeira dimensão interna menor que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento; e um rotor tendo um perfil externo ao longo de um segundo comprimento do rotor e disposto no perfil interno do revestimento de estator, o rotor definindo uma pluralidade de cavidades de estágio seladas com o revestimento de estator, o rotor sendo torcido no revestimento de estator em resposta ao fluido de perfuração bombeado progredindo nas cavidades de estágio seladas a partir da extremidade de topo de poço até a extremidade de fundo de poço e transferir o primeiro torque para o acionamento em direção à extremidade de fundo de poço, o perfil externo tendo uma dimensão externa constante ao longo do segundo comprimento do rotor, o dispositivo sujeito a um torque reativo gerando calor em direção à extremidade de fundo de poço do revestimento de

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2/7 estator, a primeira porção do revestimento de estator tem pelo menos um primeiro encaixe de interferência com o rotor sendo superior a um segundo encaixe de interferência da segunda

porção do revestimento de estator com o rotor. 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a passagem interna do

revestimento de estator define uma pluralidade de lóbulos montados ao longo do primeiro comprimento do revestimento de estator; e em que o rotor define uma pluralidade de lóbulos montados ao longo do segundo comprimento do rotor e sendo em menor número do que os lóbulos.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda porções, cada uma, abrangem um mesmo número das cavidades de estágio seladas.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a primeira dimensão interna da primeira porção do perfil interno é constante ao longo do primeiro comprimento; e em que a segunda dimensão interna da segunda porção afunila a partir do mesmo em um ângulo crescente para o exterior.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a primeira dimensão interna da primeira porção do perfil interno afunila em um primeiro ângulo crescente para o exterior; e em que a segunda dimensão interna da segunda parte afunila a partir da mesma em um segundo ângulo crescente para o exterior.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5,

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3/7 caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo ângulos são os mesmos.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira dimensão interna da primeira porção do perfil interno afunila em um ângulo crescente para o exterior; e em que a segunda dimensão interna da segunda porção é constante ao longo do primeiro comprimento restante.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda dimensões internas são constantes ao longo do primeiro comprimento e transição uma para a outra entre a primeira e segunda seções.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a passagem interna compreende uma terceira porção mais em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento com uma terceira dimensão interna que é maior pelo menos em parte do que a segunda dimensão interna da segunda porção.
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira dimensão interna da primeira porção do perfil interno é constante; em que a segunda dimensão interna da segunda porção afunila a partir da mesma em um ângulo crescente para o exterior; e em que a terceira dimensão interna da terceira porção é constante.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira, segunda e terceira dimensões internas são, cada uma, constantes respectivamente ao longo da primeira, segunda e terceira porções do primeiro comprimento e transição uma para a outra.

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12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o revestimento de estator compreende um material elastomérico.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o material elastomérico do revestimento de estator compreende uma primeira seção em direção à extremidade de topo de poço do alojamento tendo uma primeira rigidez sendo maior do que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda seção em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o material elastomérico compreende uma terceira seção mais em direção à extremidade de fundo de poço do alojamento tendo uma terceira rigidez sendo maior do que a segunda rigidez da segunda seção.
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o material elastomérico compreende um primeiro elastômero para a primeira seção, um segundo elastômero para a terceira seção, e uma mistura do primeiro e segundo elastômeros para a segunda seção.
16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um acoplamento do rotor para uma ferramenta de corte acionada com o fluido bombeado a partir da extremidade de topo de poço para a extremidade de fundo de poço.
17. Dispositivo de cavidade progressiva acionado por um primeiro torque transmitido por um acionamento para bombear fluido de furo de poço em um tubular, a bomba caracterizada pelo fato de que compreende:

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5/7 um acoplamento de alojamento em comunicação fluídica com o tubular, o alojamento tendo uma extremidade de fundo de poço e uma extremidade de topo de poço e definindo um orifício através do mesmo, a extremidade de fundo de poço em comunicação fluídica com o fluido de furo de poço, a extremidade de topo de poço em comunicação fluídica com o tubular;

um revestimento de estator disposto no furo do alojamento e definindo um perfil interno ao longo de um primeiro comprimento do revestimento de estator, o perfil interno tendo pelo menos uma primeira porção em direção à extremidade do fundo de poço do alojamento com uma primeira dimensão interna sendo menor que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à extremidade de topo de poço do alojamento; e um rotor tendo um perfil externo ao longo de um segundo comprimento do rotor e disposto no perfil interno do revestimento de estator, o rotor definindo uma pluralidade de cavidades de estágio seladas com o revestimento de estator, o rotor sendo rotativo no revestimento de estator com o primeiro torque transmitido a partir do acionamento em direção à extremidade de topo de poço e progredindo o fluido nas cavidades de estágio seladas a partir da extremidade de fundo de poço até a extremidade de topo de poço, o perfil externo tendo uma dimensão externa constante ao longo do segundo comprimento do rotor, o dispositivo é submetido a um torque reativo gerando calor em direção à extremidade de topo de poço do revestimento de estator, a primeira porção do revestimento de estator tem pelo

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6/7 menos um primeiro encaixe de interferência com o rotor sendo maior que um segundo encaixe de interferência da segunda porção do revestimento de estator com o rotor.
18. Método de construção de um dispositivo de cavidade progressiva, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

formar um revestimento de estator elastomérico em um furo de um alojamento metálico tendo primeira e segunda extremidades por definir uma primeira porção de uma passagem interna do revestimento de estator elastomérico em direção à primeira extremidade do alojamento metálico com uma primeira dimensão interna sendo menor que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção da passagem interna em direção à segunda extremidade do alojamento metálico;

formar um rotor metálico tendo uma dimensão externa constante ao longo de um segundo comprimento do rotor; e dispor o rotor metálico na passagem interna do revestimento de estator elastomérico com um primeiro encaixe de interferência entre a primeira porção e o rotor sendo mais apertado do que um segundo encaixe de interferência entre a segunda porção e o rotor.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que formar o revestimento de estator elastomérico no furo do alojamento metálico compreende formar o revestimento de estator elastomérico no furo por definir uma primeira seção do revestimento de estator elastomérico em direção à primeira extremidade do alojamento metálico com uma primeira rigidez sendo maior do que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda porção do

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7/7 revestimento de estator em direção à segunda extremidade do alojamento metálico.
20. Dispositivo de cavidade progressiva caracterizado pelo fato de que compreende:

um alojamento tendo uma primeira e segunda extremidades e definindo um furo através do mesmo;

um revestimento de estator disposto no furo do alojamento e definindo uma passagem interna ao longo de um primeiro comprimento do revestimento de estator, o revestimento de estator composto de um material elastomérico pelo menos tendo uma primeira seção em direção à primeira extremidade do alojamento com uma primeira rigidez maior que uma segunda rigidez de pelo menos uma segunda seção em direção à segunda extremidade do alojamento; e um rotor disposto na passagem interna para rotação na mesma.
21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a passagem interna compreende uma primeira porção em direção à primeira extremidade do alojamento com uma primeira dimensão interna sendo menor do que uma segunda dimensão interna de pelo menos uma segunda porção em direção à segunda extremidade do alojamento; em que o rotor compreende uma dimensão externa constante ao longo de um segundo comprimento do rotor, o rotor tendo pelo menos um primeiro encaixe de interferência com a primeira porção sendo mais apertado do que um segundo encaixe de interferência com a segunda porção.