BR112012021996B1 - Dispositivo de indicação para a sinalização de passagem de um objeto lançado através de um buraco de fluxo central de uma ferramenta - Google Patents

Abstract

dispositivo de indicação para a sinalização de passagem de um objeto lançado através de um buraco de fluxo central de uma ferramenta a presente invenção refere-se a um sistema de indicação para uso em operações de gás e óleo. mais particularmente, a presente invenção pertence a um sistema de indicação eletromecânico para a sinalização de quando um objeto despejável (como, por exemplo, um dardo, tampão ou esfera) é lançado durante as operações de cimentação de poço. o dispositivo de indicação (100) para a sinalização de passagem de um objeto lançado através de um buraco de fluxo central de uma ferramenta, compreendendo: a. um membro de corpo (3) conectado à ferramenta que tem uma primeira seção (22), uma segunda seção (17), e uma barreira de vedação de pressão (36, 38) entre a primeira (22) e segunda (17) seções; b. um sensor (24) disposto dentro da segunda seção (17) do membro de corpo (3); c. um disparador (8) montado de forma articulada à primeira seção (22) do membro de corpo (3) e que se estende parcialmente para o interior do buraco de fluxo central perpendicular ao eixo longitudinal do buraco de fluxo, em que o deslocamento do disparador (8) ocasiona uma mudança em um campo magnético detectável pelo sensor (24); e d. um dispositivo de sinalização (11) conectado ao sensor (24) que produz um sinal em reposta a uma mudança em um campo magnético detectado pelo sensor (24).

Description

“DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO PARA A SINALIZAÇÃO DE PASSAGEM DE UM OBJETO LANÇADO ATRAVÉS DE UM BURACO DE FLUXO CENTRAL DE UMA FERRAMENTA” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um sistema de indicação para uso em operações de gás e óleo. Mais particularmente, a presente invenção pertence a um sistema de indicação eletromecânico para a sinalização de quando um objeto despejável (como, por exemplo, um dardo, tampão ou esfera) é lançado durante as operações de cimentação de poço.

Antecedentes da Invenção [002] As plataformas de perfuração rotativas convencionais compreendem tipicamente um solo de suporte de plataforma de perfuração que incorpora um quadro giratório, uma torre de perfuração substancialmente vertical que se estende acima do dito solo de plataforma de perfuração, e uma catarina (moitão) ou outro mecanismo de elevação que pode ser elevado e rebaixado dentro da dita torre de perfuração. Durante a perfuração ou operações de serviço, como a plataforma de perfuração.

[003] O equipamento é, muitas vezes, usado para a manipulação de produtos tubulares (como tubulação de perfuração), através do quadro giratório e para dentro e para fora de um orifício do poço que se estende para o interior da crosta terrestre. Uma vez que o poço foi perfurado em uma profundidade desejada, uma tubulação de diâmetro largo, chamada revestimento, é frequentemente instalada em tal poço e cimentada em seu lugar. O revestimento é tipicamente instalado para o fornecimento de integridade estrutural a um orifício do poço, e para manter as formações geológicas isoladas umas das outras.

[004] Quando as plataformas de perfuração convencionais são usadas, o revestimento é, tipicamente, inserido no interior de um poço em uma quantidade de seções separadas de comprimento substancialmente iguais. As seções únicas de tubulação chamadas “juntas,” são tipicamente aparafusadas juntas ou, de outras formas, unidas de uma extremidade à outra na plataforma de perfuração a fim de formar uma “série” substancialmente contínua de tubulação que alcança a jusante no interior da superfície da terra. Conforme o fundo ou extremidade distante da série de tubulação penetra adicionalmente no interior de um poço, seções adicionais da tubulação são adicionadas à série de tubulação que se estende indefinidamente na plataforma de perfuração.

[005] As operações de revestimento convencionais envolvem tipicamente equipe e equipamento especializados mobilizados em um local de plataforma de perfuração para o único propósito de levar o revestimento para o interior de um poço.

[006] Com operações de revestimento convencionais, tenazes de revestimento energizados, elevadores de revestimento e aranhas, e pelo menos uma unidade de energia hidráulica dedicada são tipicamente exigidas para serem mobilizadas em um local de poço e instaladas um pouco antes da operação de revestimento.

[007] A equipe especializada de revestimento deve aparelhar e operar o equipamento, conectar as juntas do revestimento para que funcionem no poço, e desmobilizar o equipamento após a conclusão do trabalho.

[008] Os sistemas de direcionamento de topo, que podem ser usados para selecionar seções de tubulação, conectar as seções de tubulação e proporcionar o torque necessário para a perfuração dos poços, foram usados sobre as plataformas de perfuração por algum tempo para a formação das conexões de tubulação de perfuração e para perfurar de forma eficaz os poços. Até relativamente pouco tempo, é um desafio o desenvolvimento de um método viável de uso de sistemas de direcionamento de topo para desenvolver e direcionar a série de revestimento, assim conforme as séries de tubulação de perfuração foram historicamente direcionadas. Entretanto, um método de direcionamento de revestimento com o uso de sistema de direcionamento de topo de plataforma de perfuração junto com uma ferramenta de direcionamento de revestimento (CRT) se tornaram fortemente popular nos últimos anos.

[009] Durante as operações de direcionamento de revestimento, especialmente as conduzidas com o uso de CRT, o equipamento especializado conhecido como cabeças de cimento são frequentemente utilizados. Tais cabeças de cimento devem permitir de forma benéfica que a pasta de cimento flua a partir de uma montagem de bombeamento no interior de um poço, e deve ter capacidade de fluxo suficiente para permitir bombeamento de alta pressão de grandes volumes de cimento e outros fluidos em altas taxas de fluxo. Tais cabeças de cimento também devem ter força de tensão suficiente para suportar tubulações de pesos pesados que se estendem a partir da superfície para o interior de um poço, e a fim de acomodar a elevação e rebaixamento de tal material tubular sem interferir com e/ou parar de forma intermitente o movimento longitudinal e/ou rotacional de uma série de revestimento.

[010] Os objetos despejáveis, como um dardo, esferas, tampões e/ou outros objetos, que são tipicamente feitos de borracha, plástico ou outro material, são frequentemente bombeados para o interior de um poço em conexão com operações de cimentação. Em muitos exemplos, tais itens são suspensos dentro de uma cabeça de cimento até que os objetos sejam liberados ou “lançados” em pontos desejados durante o processo de bombeamento de cimento. Uma vez liberado, tais itens se juntam ao fluxo de pasta de cimento e pode ser bombeado buraco abaixo diretamente para o interior de um poço. Tais dardos, esferas, tampões e/ou outros objetos devem ser mantidos de forma benéfica em seus locais dentro do fluxo de pasta que passa através da cabeça de cimento antes da mesma ser lançada ou liberada sem ser danificada ou lavada por tal fluxo de pasta. Adicionalmente, é crucial saber quando tais objetos despejáveis foram lançados de forma bem sucedida e limpos da cabeça de cimento, entrando no buraco do poço abaixo de tal cabeça de cimento.

[011] Sistemas de indicação para a detecção de passagem de tais objetos despejáveis, conhecidos comumente na indústria como “delatores,” foram desenvolvidos para este propósito. Os delatores são frequentemente usados sobre as cabeças de cimento para indicar se os objetos despejáveis como dardos, tampões, esferas ou outros objetos foram liberados a partir da posição fixa, passam através de uma cabeça de cimento, e entram no interior do poço abaixo.

[012] Durante as operações de cimentação do poço, é imperativo que um operador deva reconhecer que um objeto despejável é realmente liberado, assim como o tempo preciso quando o mesmo é liberado. A falta de uma indicação positive de tal liberação pode ser um problema sério. A título de exemplo, mas sem caráter limitador, a falha em saber quando um tampão é liberado pode levar ao cálculo errado de um volume de cimento necessário a ser bombeado para o interior à jusante através de uma cabeça de cimento a fim de cimentar o revestimento de forma apropriada em seu lugar.

[013] Existe um desafio em encontrar uma disposição de vedação adequada entre o ambiente extremamente duro do interior de um poço, que pode ter fluidos que fluem em taxas tão altas quanto oito barris por minuto com pressão maior do que 15.000 PSI, e a pressão atmosférica encontrada no exterior da cabeça de cimento. Ademais, os fluidos do buraco do poço podem ser cimento ou lama de perfuração, que são tipicamente não homogêneos e difíceis de serem vedados.

[014] As cabeças de cimentação do estado da técnica utilizam tipicamente um indicador mecânico ativado por alavanca ou delator a fim de indicar a passagem de tampão de cimentação a partir de um detentor de tampão dentro de uma cabeça de cimento. Em alguns exemplos, tais indicadores de liberação do tampão mecânico ativado por alavanca do estado da técnica podem sinalizar de forma errônea a passagem de um tampão de cimentação a partir de um contêiner de tampão cimentação dentro de uma cabeça de cimento, apesar de tal tampão ainda estar contido dentro do contêiner. Tais indicações errôneas podem arruinar um trabalho de cimento que seria bem sucedido devido ao excesso de cimento aplicado.

[015] Outro tipo de delator do estado da técnica utiliza um prego radioativado ou outra fonte incorporada no interior de um tampão de cimentação. Quando um tampão de cimentação que tem uma assinatura radioativa não está mais presente no contêiner de tampão de cimentação (isto é, após o mesmo ser liberado), um instrumento de medição de radiação, como um contador Geiger ou similar, irá indicar que o tampão não está mais no contêiner de tampão de cimentação dentro da cabeça de cimento. Entretanto, em razão da vida útil dos parafusos radioativos prontamente disponíveis e facilmente maleáveis ser limitada, tais parafusos podem ser difíceis de serem obtidos e armazenados, especificamente quando se trabalha em áreas remotas.

[016] Adicionalmente, indicadores de liberação de tampão do tipo acústico também foram utilizados para indicar a liberação de objetos despejáveis. Tais dispositivos utilizam pelo menos um microfone para a detecção de som de um objeto se movendo através do revestimento do poço e transmissão de um sinal para um sistema de escuta e, frequentemente, um gravador de fita magnética.

[017] Ainda em outro tipo de dispositivo delator do estado da técnica, é utilizado um microcomputador ou um comutador magnético de lâmina. Ambos os dispositivos, a menos que sejam cuidadosamente vedados, tem o potencial de causar uma faísca seja quando o comutador é fechado ou aberto. Ademais, o contato do comutador pode se tornar sujo e não permitir um trajeto para a corrente elétrica fluir quando o comutador é fechado. A vibração em uma plataforma de perfuração pode fazer ainda com que os contatos altamente sensíveis de tais comutadores entrem em falso contato ou contato parcial, causando assim anormalidades de alta resistência no circuito. Finalmente, este tipo mecânico de comutador exige comunicação e penetração mecânica entre um ambiente hostil e de alta pressão dentro de um buraco do poço, e o ambiente no exterior da cabeça de cimento onde uma indicação deve ser observável.

[018] Todos os dispositivos indicadores do estado da técnica sofrem de limitações de execução e operacional significativas. Dessa forma, é desejável encontrar meios adequados para a transferência de dados de sentido a partir do buraco de fluxo interior de uma cabeça de cimento através de uma barreira adequada ou meios de vedação para um dispositivo de indicação no exterior da dita cabeça de cimento. O indicador deve ser confiável e sinalizar de forma consistente a passagem de um objeto despejável dentro do dito buraco de fluxo de uma cabeça de cimento.

Descrição da Invenção [019] A presente invenção é um indicador usado nas cabeças de cimento e outro equipamento similar que utiliza objetos despejáveis como, por exemplo, dardos, esferas limpadoras, tampões e/ou similares. Tais objetos despejáveis podem ser mantidos em seu lugar dentro da cabeça de cimento até que o lançamento dos ditos objetos seja desejado. Uma vez lançado, tais tampões ou outros itens podem se mover para baixo para o interior de um buraco de poço abaixo; tais tampões ou outros itens são movidos no interior de tal buraco do poço por ação da gravidade, assim como a pressão de fluido exercida a partir de cima. Conforme o fluido é acumulado no topo e em torno de um objeto lançado, a pressão aumenta acima de tal objeto, forçando assim que o objeto se mova para baixo a partir de uma cabeça de cimento para o interior do orifício do poço abaixo.

[020] A presente invenção compreende um dispositivo de indicação, conhecido comumente como delator, que tem um corpo com um disparador mecânico que é pelo menos parcialmente recebido dentro de um buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento. Quando um objeto liberado passa pelo dispositivo de indicação da presente invenção, o dito disparador mecânico gira. Tal rotação move um ímã dentro de uma faixa de leitura de um sensor que pode determinar a presença de um campo magnético. Na realização particular, o dito sensor é localizado em uma câmara separada isolada do buraco do ambiente de poço, de preferência por uma barreira mecânica não magnética. Tal câmara separada pode alojar de forma benéfica o fornecimento de energia, eletrônicos, LED, e/ou um dispositivo de indicação de áudio. Dentre outras funções, tais eletrônicos podem sustentar de forma benéfica o sinal de saída do(s) dispositivo(s) de indicação(s) por um período predeterminado de tempo após a ocorrência de um evento.

[021] Em uma realização o disparador é constituído de uma primeira extremidade e segunda extremidade, em que o dito disparador é montado de forma articulada à dita primeira seção do dito membro de corpo, a dita primeira extremidade do dito disparador se estende para o interior do dito buraco de fluxo central da dita ferramenta substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal do dito buraco de fluxo, e um deslocamento do dito disparador faz com que a distância entre a dita segunda extremidade e o dito sensor mude; sendo que um dispositivo de sinalização conectado ao dito sensor que produz um sinal quando a distância entre a dita segunda extremidade do dito disparador e o dito sensor muda.

Breve Descrição dos Desenhos [022] O sumário anterior, assim como a descrição detalhada das realizações particulares a seguir, é mais bem compreendido quando lido em conjunto com os desenhos anexados. Com o propósito de ilustrar a invenção, os desenhos mostram certas realizações particulares. Deve-se compreender, entretanto, que a invenção não é limitada aos métodos e dispositivos específicos apresentados. Adicionalmente, as dimensões, materiais e nomes de peças são fornecidos com o propósito de ilustração apenas e sem caráter limitador.

[023] A FIGURA 1 mostra uma vista lateral em perspectiva de uma montagem de delator da presente invenção antes de o mesmo ser instalado no interior da cabeça de cimento ou outra ferramenta.

[024] A FIGURA 2A mostra uma vista de topo da montagem de delator da presente invenção.

[025] A FIGURA 2B é uma vista de seção da montagem de delator da presente invenção ao longo da linha A-A da FIGURA 2.

[026] A FIGURA 3 é uma vista em detalhes da porção frontal da montagem de delator da presente invenção mostrada na área destacada da FIGURA 2B.

[027] A FIGURA 4A mostra uma vista em perspectiva de uma porção do aparelho delator da presente invenção, que inclui uma lingueta de fio alternativa.

[028] A FIGURA 4B mostra uma vista em perspectiva de uma porção do aparelho delator da presente invenção, que inclui uma lingueta de fio alternativa.

[029] Desenhos — Referências Numéricas 1 Porca de compartimento de luz 2 Compartimento de luz 3 Corpo 4 Comutador 5 Fendas 6 Porca de trava 7 Carregador 8 Lingueta de fio de perda de circulação 9 Quadro de circuito impresso (PCB) 10 Lentes de policarbonato 11 Campainha piezo 12 Cânula de posicionamento 13 Cobertura de compartimento de bateria 14 Compartimento de bateria 15 parafuso com cabeça chata 1/4-20 16 anel em formato “o” 141 (o-ring) 18 Pino de dobradiça 20 Dobradiça 22 Nariz 24 Montagem de sensor de efeito Hall 26 Cobertura de dobradiça 28 Anel retensor de espiral 30 parafuso com cabeça chata 6-32 32 pino de rolamento 1/8” 34 Fio retensor 36 anel em formato “o” 2-218 38 arruela de encosto 8-218 40 pino de rolamento 1/4” 42 anel em formato “o” 2-224 44 arruela de encosto 8-224 46 Ímã 48 Anel de retenção circular 50 Lingueta de fio padrão Descrição de Realizações da Invenção [030] Cabeças de cimento são frequentemente montadas em uma distância significativa acima de um solo de plataforma de perfuração. Em tais exemplos, o pessoal deve, tipicamente, ser levantado do solo de plataforma de perfuração em um local elevado com uso de um assento improvisado ou chicotes fixados a um guincho ou outro dispositivo de elevação a fim de permitir que o pessoal acesse de forma física a dita cabeça de cimento a fim de lançar os objetos despejáveis, como dardos, esferas, tampões ou outros itens, assim como verificar se tais objetos foram lançados de forma eficaz e se de fato a cabeça de cimento está vazia. É frequentemente benéfico o uso de um delator ou outro dispositivo de sinalização para indicar para o pessoal sobre ou na vizinhança do solo de plataforma de perfuração que um objeto despejável foi lançado de forma bem sucedida, e que a cabeça de cimento está vazia, reduzindo assim a necessidade de prática perigosa de elevação de pessoal no interior da torre de perfuração. Em tais casos, é crucial que um delator ou outro dispositivo de sinalização proporcione uma indicação clara e precisa de quando um objeto despejável foi liberado, e de que tal objeto despejável não está mais no corpo de uma cabeça de cimento.

[031] Com referência aos desenhos, a FIGURA 1 mostra uma vista em perspectiva da montagem de delator 100 da presente invenção que tem compartimento de luz 2, corpo central 3, seção aparafusada 17 e seção de nariz 22. A porca de compartimento de luz 1 pode ser usada para a fixação do compartimento de luz 2 ao corpo 3. Na realização particular, a montagem de delator 100 pode ser instalada sobre uma cabeça de cimento ou outra ferramenta similar, e é tipicamente montada de forma que seu eixo geométrico longitudinal seja orientado de forma substancialmente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal de um buraco de fluxo central da dita cabeça de cimento ou outra ferramenta.

[032] Ainda com referência à FIGURA 1, na realização particular, o compartimento de luz 2 tem uma pluralidade de fendas 5 dispostas em torno da periferia inferior do dito compartimento de luz 2 a fim de permitir que a luz proveniente do LED (e/ou outras fontes de luz contidas dentro do dito alojamento 2) seja observada pelo pessoal na vizinhança da montagem de delator 100, particularmente o pessoal situado sobre um solo de plataforma de perfuração abaixo. O comutador 4, montado no alojamento 2, pode ser usado para selecionar de forma energética a montagem de delator 100 na forma ativado e desativado. O membro de corpo central 3 contém diversos itens descritos em mais detalhes abaixo incluindo, sem caráter limitativo, elementos mecânicos e elétricos integrais à operação de montagem de delator 100; uma porção do dito membro de corpo central 3 é coberta de forma benéfica pela cobertura protetora 13.

[033] Ainda com referência à FIGURA 1, embora a montagem de delator 100 da presente invenção possa ser fixada a uma cabeça de cimento ou outra ferramenta de diversas outras maneiras, deve-se observar que a dita montagem de delator será frequentemente parcialmente recebida dentro de um buraco aparafusado transverso que se estende através de uma parede lateral da dita cabeça de cimento ou outra ferramenta. Em tais casos, a seção aparafusada 17 pode se encaixar nos parafusos de tal buraco aparafusado de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta, enquanto a porca de trava 6 pode ser fixada contra a dita cabeça de cimento ou outra ferramenta uma vez que a montagem de delator 100 é posicionada de forma correta a fim de fixar a montagem de delator 100 no lugar. Na maioria dos casos, a montagem de delator 100 será posicionada com o comutador 4 direcionado substancialmente para cima, e as fendas 5 direcionadas substancialmente para baixo. Na realização particular, o carregador de borracha 7 pode ser carregado de forma benéfica com graxa a fim de evitar que fluidos do poço entrem nas porções internas da montagem de delator 100.

[034] Quando a montagem de delator 100 está conectada a uma cabeça de cimento ou outra ferramenta, a lingueta de fio 8 (disparador) pode sobressair - pelo menos parcialmente - no interior de um buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta. A dita lingueta de fio 8 forma um membro disparador e pode ser desviado para baixo quando um objeto substancial, como um dardo, tampão ou esfera, passa através do buraco de fluxo central da dita cabeça de cimento ou outra ferramenta. A lingueta de fio 8 não irá desviar e causar um evento de sinalização durante o fluxo padrão do buraco de poço fluindo através do buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta.

[035] Com referência à FIGURA 2A, a linha de seção “A-A” se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal da montagem de delator 100. A FIGURA 2B mostra uma vista seccional da montagem de delator 100 da presente invenção ao longo da linha “A-A” da FIGURA 2A.

[036] Na realização particular, o quadro de circuito impresso (PCB) 9 é disposto dentro de uma câmara interna formada pelo alojamento 2 (compartimento de luz). O dito alojamento 2 contém adicionalmente todas as lâmpadas de LED (não mostrado) para a indicação visual para o pessoal que observa a dita montagem de delator 100. Na realização particular, o PCB 9 contém ainda eletrônicos para o controle e operação da montagem de delator 100. A cânula de posicionamento 12 é fixada ao PCB 9 a fim de proporcionar uma superfície de montagem. As lentes de policarbonato 10 são posicionadas entre a cânula de posicionamento 12 e o compartimento de luz 2. Na realização particular, as lentes de policarbonato 10 são congeladas e dispersam a luz emitida a partir do LED ou outra fonte de luz quando iluminado. Na realização particular, o alojamento 2 contém ainda uma campainha piezo 11 que gera um sinal de alarme audível quando um evento desejado ocorre.

[037] O membro de corpo central 3 da montagem de delator 100 inclui compartimento de bateria 14 baterias de alojamento 19 que podem ser ligadas por fio ao PCB 9 através de conectores apropriados. O compartimento de bateria 14 pode ser feito de PVC ou outros materiais benéficos que têm as características desejadas. O parafuso 15 pode ser usado para fixar o compartimento de bateria 14 no lugar dentro do corpo 3, enquanto a cobertura protetora do compartimento de bateria 13 pode ser aparafusada sobre o corpo 3 parta cobrir as baterias 19 a fim de proteger e fixar as ditas baterias 19. Os anéis em formato “o” 16 (na realização particular, 141 anéis em formato “o”) formam uma vedação entre a cobertura protetora 13 e o corpo 3, protegendo assim as baterias 19 do ambiente em volta (incluindo, mas não se limitando, o tempo).

[038] A FIGURA 3 é uma vista detalhada de uma porção da montagem de delator 100 mostrada dentro da seção circulada “B” mostrada na FIGURA 2B. Na realização particular, a seção de nariz 22, que pode ser feita de forma benéfica de um material não ferroso como alumínio, é recebida dentro de um recesso formado por uma porção do membro de corpo 3. Anel em formato “o” 36 e arruela de encosto 38 proporcionam uma vedação entre a seção de nariz 22 e o membro de corpo 3 em oposição aos fluidos do buraco do poço de alta pressão presentes na cabeça de cimento ou outra ferramenta. Tal vedação cria de forma eficaz duas câmaras uma primeira câmara que é exposta aos fluidos do buraco do poço (e pressões) no buraco de fluxo da cabeça de cimento ou outra ferramenta, e uma segunda câmara que é isolada de tais pressões elevadas e é exposta à pressão atmosférica. O anel retensor de espiral 28 mantém a seção de nariz 22 no seu lugar dentro do recesso formado no membro de corpo 3. O pino de rolamento 40 pode ser usado para o alinhamento da seção de nariz 22 em orientação radial ao membro de corpo 3.

[039] A dobradiça 20 gira em torno do pino de dobradiça 18 dentro da seção de nariz 22, e proporciona uma superfície de montagem para a lingueta de fio de perda de circulação 8. O topo da dobradiça 26 proporciona um meio para a fixação da lingueta de fio de perda de circulação da dobradiça 20. O pino de rolamento 40 e um parafuso com cabeça chata 30 facilitam o topo da dobradiça 26 na fixação da dita lingueta de fio de perda de circulação 8 na posição sobre a dobradiça 20. Na realização particular, a montagem de sensor 24 inclui um sensor de efeito Hall e é fixado em seu lugar pelo fio retensor circular 48 em um recesso dentro do nariz 22; a montagem de sensor 24 é dentro da porção da montagem de delator 100 que é exposta à pressão atmosférica (e é isolada dos fluidos de poço e pressões elevadas).

[040] O ímã 46 é disposto sobre a dobradiça 20 e é posicionado de forma que o dito ímã 46 ou irá entrar próximo à montagem de sensor 24, ou será separado da dita montagem de sensor — dependendo da posição da dobradiça 20. Na realização particular, o carregador 7 contém graxa para evitar que o dito carregador caia sobre os componentes da presente invenção localizado dentro da câmara exposta aos fluidos de alta pressão do buraco do poço. O carregador 7 é fixado ao corpo 3 pelo fio retensor 34, enquanto o anel em formato “o” 42 e a arruela de encosto 44 proporcionam uma pressão e vedação de fluido entre a montagem de delator 100 e uma cabeça de cimento ou outra ferramenta ao qual o mesmo é fixado.

[041] A FIGURA 4A mostra uma vista em perspectiva da parte frontal da seção de nariz 22. Em uma realização alternativa, a lingueta de fio 50 é mostrada. A lingueta de fio alternativa 50, que pode ser usada no lugar da lingueta de fio de perda de circulação 8, pode servir como um disparador para ocasionar um evento para que pequenos objetos com menos de um centímetro de diâmetro sejam liberados intencionalmente dentro do buraco do poço/ A FIGURA 4B mostra uma vista em perspectiva da seção de nariz 22 a partir da perspectiva oposta da vista mostrada da FIGURA 4B.

Operação de uma Realização Particular [042] A montagem de delator da presente invenção é eletrônica por natureza, mas usa meios mecânicos para a detecção de movimento de um dardo, tampão, ou esfera que passam por um ponto desejado, descrito aqui como “um evento.” Os componentes de sensor relativamente delicados são isolados dos ambientes duros do buraco do poço e pressões elevadas nas quais os meios de disparo mecânico está. Em outras palavras, uma pressão de barreira separa o ambiente duro de buraco do poço e pressões elevadas observadas dentro do buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta dos componentes menos robustos do sensor que são mantidos em pressão atmosférica.

[043] Na realização particular da presente invenção, um dispositivo de disparo mecânico ou lingueta (como lingueta de fio de perda de circulação 8) é montado dentro de uma câmara (como a seção de nariz 22) que é substancialmente aberta ao buraco do poço e sobressai para dentro do buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta. Um desvio da dita lingueta causada pela passagem do dardo, tampão ou esfera irá resultar em uma mudança em potencial na saída do sensor eletrônico (como o que ocorre no sensor de efeito Hall na montagem de sensor 24) montado em uma segunda câmara dentro do corpo da montagem de delator da presente invenção.

[044] As câmaras duplas que têm uma barreia não magnética entre tais câmaras resolvem os problemas de vedação discutidos anteriormente na presente invenção, a necessidade do fornecimento de uma vedação de pressão e fluido entre os fluidos do buraco do poço pressurizado no buraco de fluxo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta, e a pressão atmosférica observada no exterior da cabeça de cimento ou outra ferramenta. Uma barreira sólida é formada de forma benéfica dentro da dita montagem de delator 100 entre o ambiente de buraco do poço e a porção da dita montagem de delator 100 que abriga os componentes menos robustos do dispositivo. A barreira não magnética da presente invenção tolera pressões até e além das pressões máximas observadas dento do buraco de fluxo central da cabeça de cimento ou ferramenta.

[045] A presente invenção ensina adicionalmente diversos meios de fazer com que o sensor do lado atmosférico da barreira não magnética reaja ao movimento de um dispositivo de disparo sobre a lateral do buraco do poço da dita barreira. Um método particular é o uso de um sensor de efeito Hall e meios de ímã como o ímã 46. Existem pelo menos duas posições na realização preparada onde o dito ímã pode ser disposto. Uma destas posições é sobre o próprio dispositivo disparador de forma que o disparo de um evento faça com que o ímã se mova para perto do sensor de efeito Hall, fazendo com que, dessa forma, ocasione uma mudança no potencial do sensor. Alternativamente, outra posição está por trás do sensor de efeito Hall para inclinar o sensor com a presença de um pequeno campo magnético. Quando um material magnético como o que contém ferro é movido em direção ao sensor a partir da lateral do buraco do poço da barreira, o campo magnético a partir do ímã muda, ocasionando assim uma mudança no potencial na saída do sensor.

[046] Em outra realização, um pequeno ímã permanente pode ser montado atrás do sensor de efeito Hall sobre o exterior da barreira não magnética. Tal ímã irá inclinar o sensor e fazer com que o sensor detecte a presença de material magnético.

[047] Em tal evento, um desvio da lingueta causado pela passagem do objeto despejável, como um dardo, tampão ou esfera, irá fazer com que o material magnético seja movido em direção ao sensor de efeito Hall. O movimento do material magnético para o interior da proximidade do sensor de efeito Hall resulta na sinalização de um evento.

[048] Outro método para a detecção de movimento do dispositivo disparador da montagem de delator 100 da presente invenção é o uso de uma bobina de fio simples conforme um sensor (dentro da câmara “externa” de pressão atmosférica) e o movimento de um ímã sobre a lateral do buraco do poço da barreira não magnética. Neste método, quando um campo magnético é movido por toda a bobina, um potencial de tensão é gerado. Similar a uma configuração em que um sensor de efeito Hall é usado com um ímã atrás do sensor, um ímã pode também ser disposto dentro ou atrás de uma bobina, o que por sua vez permite o movimento de um material ferroso sobre a lateral do buraco do poço a fim de gerar um potencial de tensão passível de medição por toda a bobina.

[049] A mudança no potencial da saída de qualquer variedade de sensores incluindo, sem limitação, aqueles aqui descritos, é impressa na entrada de um circuito eletrônico (como o circuito sobre PCB 9) que também é localizado sobre a lateral atmosférica da barreira de pressão parecida. A realização particular da presente invenção utiliza adicionalmente um microcontrolador para o recebimento de um sinal instantâneo a partir do sensor, e então o mesmo é programado para o fornecimento de uma indicação de um período predeterminado de tempo. A indicação pode ser qualquer uma dentre os diversos métodos incluindo, sem caráter limitativo, diodos emissores de luz intermitentes ou constantes, um alarme audível como campainha piezo 11, ou qualquer combinação dos mesmos. Seguindo o período de indicação predeterminado, o microcontrolador pode ser programado de forma benéfica para reiniciar de forma automática a montagem de delator da presente invenção para o próximo evento. Na realização particular, uma situação de “pronto” é notada ao se ver uma luz que pisca lentamente.

[050] A lingueta da presente invenção é especificamente desenhada com o uso de análise de fluxo para garantir que a mesma não será dispara pelo fluxo de fluido do poço ou pressão observada dentro do buraco de fluxo de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta, mas irá disparar apenas quando objetos despejáveis como dardos, tampões, e esferas passarem. Isso exige um equilíbrio cuidados da área da lingueta exposta para o fluxo dos fluidos do buraco do poço dentro do furo central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta versus a tensão da mola oposta à mesma. Em uma realização particular invenção, a dita lingueta pode detectar qualquer objeto liberado intencionalmente incluindo uma esfera tão pequena quanto uma polegada de diâmetro e até, incluindo, qualquer objeto capaz de passar através do buraco da cabeça de cimento ou outra ferramenta. Ademais, tal configuração de lingueta não será afetada adversamente pelo fluxo de fluido normal do poço.

[051] Em alguns exemplos, uma substância pesada fibrosa conhecida como material de circulação perdida pode ser bombeada para dentro do poço. Sob tais condições, a presente invenção pode utilizar um tipo alternativo de dispositivo de disparo ou lingueta que não irá coletar o meio pesado e fibroso, e dessa forma ocasionar falsos disparos ou eventos. Tal lingueta de configuração alternativa é eficaz na presença de dardos, tampões, e esferas que são maiores que três polegadas de diâmetro.

[052] Na realização particular da presente invenção, as saídas de situação do microcontrolador em adição ao modo “PASSAR” (luz verde piscando rapidamente) e “PRONTO” (luz âmbar piscando devagar), pode incluir diversos outros sinais como, por exemplo, indicadores de bateria baixa (LED vermelho) para avisar p estado do descarregamento da bateria. O circuito eletrônico, incluindo os LEDs, pode ser energizado de forma benéfica por baterias de lítio. A montagem de delator da presente invenção é fixada de forma ambiental e é classificada como “Zona 0, A Prova de Explosão” para locais perigosos.

[053] A partir da descrição acima, diversas vantagens da montagem de delator da presente invenção se tornam aparentes: 1. Isolação total dos eletrônicos sensíveis do ambiente duro do buraco do poço com o uso de uma barreira não magnética. 2. Diversos métodos para o fornecimento de comunicação entre um dispositivo de disparo mecânico e um sensor que reage a uma mudança em um potencial de voltagem. 3. Dispositivos de disparo especiais que não são afetados adversamente pelo fluxo dos fluidos do buraco do poço dentro de um buraco central de uma cabeça de cimento ou outra ferramenta, e que ainda assim dispara de forma apropriada um evento quando um objeto despejável é lançado. 4. Dispositivos de disparo que irão disparar um evento causado pela passagem de um objeto tão pequeno quanto uma polegada de diâmetro. 5. Circuito eletrônico que proporciona meios para o ajuste ou que estende o tempo de sinalização para uma faixa de tempo desejável. 6. Circuitos eletrônicos que proporcionam meios de reiniciar de forma automática o dispositivo para outro evento. 7. Circuitos eletrônicos que proporcionam meios de sinalização da condição da bateria.

[054] A invenção descrita acima tem várias características particulares que devem ser empregadas, de preferência, em combinação, embora cada uma seja útil separadamente sem se afastar do escopo da invenção. Enquanto a realização particular da presente invenção é mostrada e descrita no presente documento, será compreendido que a invenção pode ser incorporada de outra forma do que a especificamente ilustrada ou escrita aqui, e que certas mudanças na forma e disposição de peças e a maneira específica de prática da invenção pode ser feita dentro da ideia ou princípios por trás da invenção.

Reivindicações

Claims (22)

1. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100) PARA A SINALIZAÇÃO DE PASSAGEM DE UM OBJETO LANÇADO ATRAVÉS DE UM BURACO DE FLUXO CENTRAL DE UMA FERRAMENTA, caracterizado por compreender: a. um membro de corpo (3) conectado à ferramenta que tem uma primeira seção (22), uma segunda seção (17), e uma barreira de vedação de pressão (36, 38) entre a primeira (22) e segunda (17) seções; b. um sensor (24) disposto dentro da segunda seção (17) do membro de corpo (3); c. um disparador (8) montado de forma articulada à primeira seção (22) do membro de corpo (3) e que se estende parcialmente para o interior do buraco de fluxo central perpendicular ao eixo longitudinal do buraco de fluxo, em que o deslocamento do disparador (8) ocasiona uma mudança em um campo magnético detectável pelo sensor (24); e d. um dispositivo de sinalização (11) conectado ao sensor (24) que produz um sinal em reposta a uma mudança em um campo magnético detectado pelo sensor (24).

2. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um microprocessador conectado ao dispositivo de sinalização (11).

3. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo microprocessador controlar o dispositivo de sinalização (11) para a produção de um sinal sustentado por um período de tempo predeterminado.

4. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela barreira de vedação de pressão (36, 38) ser não magnética.

5. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sensor (24) compreender um sensor de efeito Hall.

6. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um ímã (46) fixado a uma segunda extremidade do disparador (8).

7. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente: a. um ímã (46) disposto próximo ao sensor (24); e b. material ferroso sobre uma segunda extremidade do disparador (8).

8. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dispositivo de sinalização (11) gerar um sinal visível.

9. DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo sinal visível compreender pelo menos um diodo emissor de luz.

10 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dispositivo de sinalização (11) gerar um alarme audível.

11 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela ferramenta compreender uma cabeça de cimento.

12 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100) PARA A SINALIZAÇÃO DE PASSAGEM DE UM OBJETO LANÇADO ATRAVÉS DE O BURACO DE FLUXO CENTRAL DE UMA FERRAMENTA, caracterizado por compreender: a. um membro de corpo (3) conectado à ferramenta que tem uma primeira seção (22), uma segunda seção (17), e uma barreira de vedação de pressão (36, 38) entre a primeira (22) e segunda (17) seções; b. um sensor (24) disposto dentro da segunda seção (17) do membro de corpo (3); c. um disparador (8) que tem uma primeira extremidade e segunda extremidade, em que o disparador (8) é montado de forma articulada à primeira seção do membro de corpo (3), a primeira extremidade do disparador (8) se estende para o interior do buraco de fluxo central da ferramenta perpendicular ao eixo longitudinal do buraco de fluxo, e um deslocamento do disparador (8) faz com que a distância entre a segunda extremidade e o sensor (24) mude; e d. um dispositivo de sinalização (11) conectado ao sensor (24) que produz um sinal quando a distância entre a segunda extremidade do disparador (50) e o sensor (24) muda.

13 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender adicionalmente um microprocessador conectado ao dispositivo de sinalização (11).

14 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo microprocessador controlar o dispositivo de sinalização (11) para produzir um sinal sustentado por um período de tempo predeterminado.

15 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pela barreira de vedação de pressão (36,38) ser não magnética.

16 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo sensor (24) compreender um sensor de efeito Hall.

17 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender adicionalmente um ímã (46) fixado à segunda extremidade do disparador (8).

18 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender adicionalmente: a. um ímã (46) disposto próximo ao sensor (24); e b. material ferroso sobre a segunda extremidade do disparador (8).

19 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo dispositivo de sinalização (11) gerar um sinal visível.

20 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo sinal visível compreender pelo menos um diodo emissor de luz.

21 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo dispositivo de sinalização (11) gerar um alarme audível.

22 . DISPOSITIVO DE INDICAÇÃO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pela ferramenta compreender uma cabeça de cimento.