BR112012026109B1

BR112012026109B1 - aparelho e método para obter um núcleo

Info

Publication number: BR112012026109B1
Application number: BR112012026109A
Authority: BR
Inventors: C Beuershausen Christopher; Habernal Jason; Miguel Bilen Juan; M Hall Larry; Uhlenberg Thomas
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2019-12-31
Also published as: RU2012148169A; CN102906364A; EP2558674B1; US8689903B2; MX2012011757A; US20110253452A1; WO2011130148A3; WO2011130148A2; BR112012026109A2; CA2796049A1; EP2558674A2; EP2558674A4; CA2796049C

Abstract

aparelho e método para retirada de núcleo. a presente invenção refere-se a um aparelho para retirada de núcleo, cujo aparelho, em uma modalidade exemplar, inclui um membro rotativo acoplado a uma broca de perfuração configurada para perfurar um núcleo de uma formação, um membro substancialmente não rotativo dentro do membro rotativo configurado para receber o núcleo da formação, e um sensor configurado para prover sinais relativos à rotação entre o membro rotativo e o membro substancilamente não rotativo durante a perfuração do núcleo da formação, e um circuito configurado para processar os sinais do sensor para estimar a rotação entre o membro rotativo e o membro não rotativo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO E MÉTODO PARA OBTER UM NÚCLEO.

REFERÊNCIAS CRUZADAS A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente

Provisória U.S. que tem o número de série 61/324.194 depositado em 14 de abril de 2010.

ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO

1. CAMPO DA DESCRIÇÃO [0002] A presente invenção refere-se genericamente a obter amostras de núcleo de uma formação e perfurar furos de poço na formação.

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA [0003] Os poços de óleo (também referidos como furos de poço ou poços não revestidos) são perfurados com uma coluna de perfuração que inclui um membro tubular que tem um conjunto de perfuração (também referido como o conjunto de fundo de poço ou BHA) na extremidade do membro tubular. Para obter hidrocarbonetos tal como óleo e gás, os furos de poço são perfurados girando uma broca de perfuração presa em uma extremidade inferior da coluna de perfuração. A coluna de perfuração pode incluir uma ferramenta para retirada de núcleo com uma broca de perfuração para retirada de núcleo (ou broca para retirada de núcleo) na extremidade inferior do conjunto de perfuração. A broca para retirada de núcleo tem um furo vazado ou boca de um diâmetro selecionado suficiente para permitir que a amostra de núcleo entre em um tambor para retirada de núcleo cilíndrico dentro do conjunto de perfuração (tambor interno para retirada de núcleo). Um ou mais sensores podem ser colocados ao redor do tambor de núcleo para fazer certas medições do núcleo e da formação que circunda o furo de poço perfurado para obter o núcleo. O comprimento da amostra de núcleo que pode ser obtida está limitado ao comprimento do tambor de

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2/17 núcleo, o qual, em uma modalidade, pode ter 182,4 m (600 pés) de comprimento ou mais longo. A rotação do tambor interno para retirada de núcleo pode causar a fratura da amostra de núcleo durante a perfuração, por meio disto reduzindo ou destruindo a integridade do núcleo para medição. Portanto, é desejável detectar a rotação e manter um estado estacionário (ou não rotativo) do tambor interno para retirada de núcleo conforme este recebe o núcleo de modo a extrair uma amostra de núcleo contínua sólida e não quebrada.

SUMÁRIO [0004] Em um aspecto, um aparelho para retirada de núcleo está provido, cujo aparelho em uma modalidade exemplar inclui um membro rotativo acoplado a uma broca de perfuração configurada para perfurar um núcleo de uma formação, um membro substancialmente não rotativo dentro do membro rotativo configurado para receber o núcleo da formação, e um sensor configurado para prover sinais relativos à rotação entre o membro rotativo e o membro não rotativo durante a perfuração do núcleo da formação, e um circuito configurado para processar os sinais do sensor para estimar a rotação entre o membro rotativo e o membro não rotativo.

[0005] Em outro aspecto, um método para obter um núcleo de uma formação está provido, cujo método em uma modalidade pode incluir: girar uma broca de perfuração presa em um membro externo para obter o núcleo de uma formação; receber o núcleo dentro de um membro substancialmente não rotativo disposto dentro do membro rotativo; obter as medições relativas à rotação do membro rotativo em relação ao membro substancialmente não rotativo utilizando um sensor; determinar a rotação relativa do membro rotativo e do membro substancialmente não rotativo utilizando as medições de sensor; e armazenar as informações relativas à rotação relativa em um meio de armazenamento adequado.

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3/17 [0006] Exemplos de certas características do aparelho e do método aqui descritos são sumarizados bastante genericamente de modo que a sua descrição detalhada que segue possa ser melhor compreendida. Existem, é claro, características adicionais do aparelho e métodos daqui em diante descritos que formarão o assunto das reivindicações anexas a este.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0007] Para uma compreensão detalhada da presente descrição, referências devem ser feitas à descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os desenhos acompanhantes, nos quais a elementos iguais foram dados números iguais e em que:

figura 1 é uma vista em elevação de um sistema de perfuração que inclui uma ferramenta para retirada de núcleo de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

figura 2 é uma vista lateral de uma ferramenta para retirada de núcleo com uma broca de perfuração, onde certos componentes foram removidos para mostrar os detalhes, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

figura 3 é uma vista lateral de uma ferramenta para retirada de núcleo com uma broca de perfuração, onde certos componentes foram removidos para mostrar os detalhes, de acordo com uma modalidade da presente descrição; e figura 4 é uma vista em perspectiva detalhada de uma porção do aparelho para retirada de núcleo que inclui os componentes de um aparelho de medição de rotação, de acordo com uma modalidade da presente descrição.

DESCRIÇÃO DA DIVULGAÇÃO [0008] A presente divulgação refere-se a dispositivos e métodos para obter amostras de núcleo de formações terrestres e está descrita com referência a certas modalidades específicas. Os conceitos e

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4/17 modalidades aqui descritos são susceptíveis a modalidades de diferentes formas. Os desenhos mostram e a especificação escrita descreve as modalidades específicas da presente descrição para explicação somente com a compreensão que a presente descrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da descrição, e não é pretendido limitar a descrição ao que está aqui ilustrado e descrito. [0009] A figura 1 é um diagrama esquemático que mostra um sistema de perfuração exemplar 100 que pode ser utilizado para obter amostras de núcleo, que determina quando a amostra de núcleo pode não estar estacionária ou estar instável e para tomar as ações corretivas apropriadas quando o núcleo não está estacionário ou está instável. A figura 1 mostra um furo de poço 110 sendo perfurado com uma coluna de perfuração 112 dentro de uma formação 101. A coluna de perfuração 112, em um aspecto, inclui um membro tubular 114 e um conjunto de perfuração 120 preso em uma extremidade inferior 118 do tubular 112 com uma junta de conexão 116 adequada. O membro tubular 114 tipicamente inclui seções de tubo de perfuração conectadas em série. O conjunto de perfuração 120 inclui uma ferramenta para retirada de núcleo 155 que tem uma broca de perfuração (também aqui referida como a broca para retirada de núcleo) na extremidade inferior do conjunto de perfuração 120. A broca de perfuração 150 tem um furo vazado ou boca 152 que tem um diâmetro interno 153 substancialmente igual ao diâmetro externo do núcleo 165 a ser obtido. A broca de perfuração 150 está presa a um colar de perfuração do conjunto de perfuração 120. O colar de perfuração inclui um tambor de núcleo interno 124 para receber o núcleo 165 no mesmo. Em um aspecto, o tambor 124 permanece estacionário quando o conjunto de perfuração 120 é girado para girar a broca de perfuração 150 para obter o núcleo 165. Centralizadores ou membros de suporte adequados, tal como estabilizadores, conjuntos de rolamentos, etc. (não mostrados) podem

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5/17 ser colocados em localizações selecionadas entre o tambor de núcleo e uma parede interna do conjunto de perfuração 120 para prover um suporte lateral ou radial para o tambor 124. Detalhes da ferramenta para retirada de núcleo 155 estão descritos em mais detalhes com referência às figuras 2-4. Em geral, a ferramenta para retirada de núcleo corta um núcleo, cujo núcleo é recebido pelo tambor interno (membro tubular). As medições de um ou mais sensores associados com a ferramenta para retirada de núcleo 155 são utilizadas para determinar o movimento relativo do núcleo e um membro rotativo da ferramenta para retirada de núcleo.

[00010] O conjunto de perfuração 120 ainda pode incluir uma variedade de sensores e dispositivos, genericamente aqui designados pelo número 160, para fazer medições relativas a uma ou mais propriedades ou características, incluindo, mas não limitado a, propriedades de núcleo, velocidade rotacional de broca de perfuração, taxa de penetração da broca de perfuração, formação de rocha, vibração, aderência deslizamento, e turbilhonamento. Um controlador 170 dentro do conjunto de perfuração 120 e/ou o controlador 140 na superfície podem ser configurados para processar os dados de sensores de fundo de poço, incluindo os sensores associados com a ferramenta para retirada de núcleo 155 para determinar a estabilidade e a rotação de núcleo 165. Além disso, o conjunto de perfuração 120 pode incluir sensores para determinar a inclinação, a profundidade, e o azimute no conjunto de perfuração 120 durante a perfuração do furo de poço 110. Tais sensores podem incluir inclinômetros de múltiplos eixos geométricos, magnetômetros e dispositivos giroscópicos. Os controladores 170 e/ou 140 podem também controlar a operação do sistema de perfuração e dos dispositivos 160. Uma unidade de telemetria 178 dentro do conjunto de perfuração 120 provê uma comunicação de duas vias entre os dispositivos de fundo de poço 160 e

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6/17 o controlador de superfície 140. Qualquer sistema de telemetria adequado pode ser utilizado para o propósito desta descrição, incluindo, mas não limitado a, uma telemetria de pulso de lama, telemetria eletromagnética, telemetria acústica, e telemetria de tubo com fios. A telemetria de tubos com fio pode incluir seções de tubo de perfuração unidas equipadas com conexões de comunicação de dados, tal como condutores elétricos ou fibras óticas. Os dados podem também ser transmitidos sem fio utilizando transmissores e receptores eletromagnéticos ou transmissores e receptores acústicos através das juntas de tubo.

[00011] Ainda referindo-se à figura 1, o tubular de perfuração 112 é conduzido para dentro do furo de poço 110 de uma sonda 102 na superfície 117. A sonda 102 inclui uma torre 111 que suporta uma mesa rotativa 125 que é girada por um motor acionador, tal como um motor elétrico ou um acionamento superior (não mostrado), em uma velocidade rotacional desejada para girar a coluna de perfuração 112 e assim a broca de perfuração 150. A coluna de perfuração 112 está acoplada a um guincho 130 através de uma polia 123 uma junta rotativa 128 e uma linha 129. Durante as operações de perfuração, o guincho

130 é operado para controlar o peso sobre a broca, o qual afeta a taxa de penetração. Durante as operações de perfuração um fluido de perfuração 131 adequado (também referido como a lama) de uma fonte ou poço de lama 132 é circulado sob pressão através da coluna de perfuração 112 por uma bomba de lama 134. O fluido de perfuração

131 passa para dentro da coluna de perfuração 112 através de um compensador 136 e uma linha de fluido 138. O fluido de perfuração 131 descarrega no fundo de furo de poço 151. O fluido de perfuração 131 circula pelo furo acima através do espaço anular 127 entre a coluna de perfuração 112 e o furo de poço 110 e retorna para o poço de lama 132 através de uma linha de retorno 135. Um sensor S1 na linha 138 provê

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7/17 as informações sobre a taxa de fluxo de fluido. Um sensor de torque de superfície S2 e um sensor S3 associado com a coluna de perfuração 112 respectivamente proveem informações sobre o torque e a velocidade rotacional da coluna de perfuração 112 e da broca de perfuração 150. Além disso, um ou mais sensores (não mostrados) associados com a linha 129 são utilizados para prover dados relativos à carga de gancho da coluna de perfuração 112 e sobre outros parâmetros desejados relativos à perfuração do furo de poço 110.

[00012] A unidade de controle de superfície 140 pode receber sinais dos sensores e dispositivos de fundo de poço através de um sensor 143 colocado dentro da linha de fluido 138 assim como dos sensores S1, S2, S3, dos sensores de carga de gancho e quaisquer outros sensores utilizados no sistema. A unidade de controle 140 processa tais sinais de acordo com instruções programadas e exibe os parâmetros de perfuração desejados e outras informações em um display / monitor 142 para utilização por um operador no local de sonda para controlar as operações de perfuração. A unidade de controle de superfície 140 pode ser um sistema baseado em computador que pode incluir um processador 140a, uma memória 140b para armazenar os dados, programas de computador, modelos e algoritmos 140c acessíveis ao processador 140a no computador, um gravador, tal como uma unidade de fita para gravar os dados e outros periféricos. A unidade de controle de superfície 140 também pode incluir modelos de simulação para utilização pelo computador para processar os dados de acordo com as instruções programadas. A unidade de controle responde a comandos de usuário inseridos através de um dispositivo adequado, tal como um teclado. A unidade de controle 140 está adaptada para ativar alarmes 144 quando certas condições de operação inseguras ou indesejáveis ocorrem.

[00013] A figura 2 é uma vista lateral de uma modalidade de uma

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8/17 ferramenta ou aparelho para retirada de núcleo 200 exemplar, com certos componentes removidos para permitir a exibição de detalhes de elementos de outro modo obscurecidos, de acordo com uma modalidade da descrição. A ferramenta para retirada de núcleo 200 mostrada inclui um membro ou tambor externo 204, um membro ou tambor interno 206, um sub de topo 208, uma haste 210, uma broca para retirada de núcleo (ou broca de perfuração) 212 e um aparelho ou dispositivo de medição de rotação 202. Seções do tambor externo 204, do sub de topo 208, da haste 210 e da broca para retirada de núcleo

212 estão mostradas removidas para ilustrar certos detalhes do aparelho de medição de rotação 202. Em um aspecto, a broca para retirada de núcleo 212 é uma estrutura de corte compacta de diamante policristalino (PDC) ou de diamante natural configurada para destruir uma formação rochosa como parte do processo para formar um furo de poço, enquanto criando uma amostra de formação de núcleo recebida pelo tambor interno 206. O sub de topo 208 pode estar acoplado a uma extremidade de uma coluna de perfuração rotativa 112 ou BHA 120 (figura 1), onde o sub de topo 208, o tambor externo 204, a haste 210, a broca para retirada de núcleo 212 e o membro de acoplamento 213 giram com a coluna de perfuração para criar a amostra de núcleo 165 e o furo de poço 110 (figura 1). Em um aspecto, o membro de acoplamento 213 está acoplado no tambor interno 206 por uma junta 214 que inclui rolamentos para permitir que o membro de acoplamento

213 gire com o tambor externo 204 enquanto que o tambor interno 206 permanece substancialmente estacionário (não rotativo). Em uma modalidade, o membro de acoplamento 213 está preso no tambor externo 204 e/ou no sub de topo 208, onde cada um dos componentes gira com a coluna de perfuração 112 (figura 1). O tambor externo 204 está acoplado no sub de topo 208 por qualquer mecanismo 216 adequado, tal como roscas, montagem por pressão ou soldagem. Em

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9/17 uma modalidade, o fluido de perfuração pode fluir da coluna de perfuração através do sub de topo 208 e do membro de acoplamento 213 através de uma folga 217 entre o tambor externo 204 e o tambor interno 206. O fluido flui para fora da broca para retirada de núcleo 212 para carregar os detritos no fluido furo acima, ao longo do exterior do tambor externo 204 e da coluna de perfuração.

[00014] Em um aspecto, o aparelho de medição de rotação 202 está configurado para medir a rotação do tambor externo 204 em relação ao tambor interno 206. Em uma configuração, o aparelho de medição de rotação 202 inclui um sensor 218, um alvo 220, elementos alvo 222 e uma conexão de comunicação 224. O sensor 218 está configurado para detectar um movimento em relação ao alvo 220. Em um aspecto, o alvo 220 inclui os elementos alvo 222, os quais são utilizados com o sensor 218 para determinar o movimento rotacional do tambor externo 204 em relação ao tambor interno 206. Em uma modalidade, o sensor 218 está embutido no tambor externo 204 e pode ser um sensor de efeito Hall. Em um aspecto, os elementos alvo 222 podem ser porções elevadas ou protuberâncias, tal como nervuras espaçadas sobre o tambor interno 206. O sensor 218 provê um sinal que corresponde a cada protuberância durante a rotação do tambor externo em relação ao tambor interno. Os sinais do sensor 218 são processados para quantificar ou determinar a rotação relativa do tambor externo em relação ao tambor interno. O sensor de efeito Hall 218 inclui um transdutor que varia a sua voltagem de saída em resposta a mudanças em campo magnético, onde o movimento do sensor em relação aos elementos alvo 222 altera o campo. Calhas ou canais (não mostrados) podem ser utilizados ao invés de protuberâncias sobre o tambor interno. Também, qualquer outra forma alvo e tamanho adequado para o sensor de efeito Hall 218 podem ser utilizados. Em um aspecto, o tambor interno 206 e os elementos alvo 222 podem ser feitos de um material

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10/17 condutivo tal como aço ou uma liga, onde os elementos alvo 222 causam uma mudança no campo magnético a ser detectado pelo sensor de efeito Hall 218. Em um aspecto, os elementos alvo 222 são cristas, nervuras ou porções elevadas com espaço entre as cristas, onde os espaços e cristas alternados são detectados pelo sensor 218. Em outra modalidade, os elementos alvo 222 e/ou o tambor interno 206 podem incluir ímãs que afetam o campo magnético através de rotação, em que as mudanças no campo são determinadas para identificar a rotação.

[00015] Em outra modalidade, os elementos alvo 222 podem ser incorporados em um padrão específico e o sensor 218 pode ser um sensor ou um codificador ótico. O padrão 222 pode incluir tiras alternadas de cores claras e escuras pintadas sobre o alvo 220 ou tambor interno 206 que indicam o movimento do tambor interno 206 em relação ao tambor externo 204. Em tal modalidade, o espaço entre o alvo 220 e o sensor 218 é relativamente desobstruído para permitir que o sensor ótico 218 detecte o movimento do alvo 220. Portanto, em uma modalidade, o fluido de perfuração é roteado ao redor do espaço entre o sensor 218 e o alvo 220. Em outra modalidade, os elementos alvo 222 podem ser identificadores de frequência de rádio (RF) e o sensor 218 pode ser um sensor de identificador de RF. Em um aspecto, os elementos de identificador de RF 222 emitem sinais que indicam a posição e/ou movimento do tambor interno 206 em relação ao sensor 218 e ao tambor externo 204.

[00016] Em outra modalidade, os elementos alvo 222 podem ser incorporados em um padrão específico e o sensor 218 pode ser um sensor ou um codificador ótico. O padrão 222 pode ser tiras alternadas que indicam o movimento do tambor interno 206 em relação ao tambor externo 204. Em outra modalidade, os elementos alvo 222 podem ser nervuras ou cristas, e o sensor 218 pode ser uma microchave. A microchave 218 pode ser um transdutor com um rolo e/ou came

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11/17 tensionado, onde o rolo mantém contato com o alvo 220 e emite um sinal para indicar quando o rolo passa sobre uma nervura ou uma crista. Estes sinais indicam o movimento do tambor interno 206 em relação ao tambor externo 204. Qualquer outro dispositivo de sensor adequado que provenha o movimento relativo entre um membro rotativo e um membro substancialmente não rotativo pode ser utilizado.

[00017] Como acima discutido, o aparelho de medição de rotação 202 está configurado para medir a rotação do tambor externo 204 em relação ao tambor interno 206. Por exemplo, durante uma operação para retirada de núcleo, o bit 212 e o tambor externo 204 giram em uma velocidade selecionada, tal como 100 RPM para obter um núcleo da formação. O tambor interno 206 está configurado para permanecer substancialmente estacionário (não rotativo) para permitir que o tambor receba o núcleo e mantenha o núcleo estacionário ao longo da direção radial ou lateral. Não girando o tambor interno 206, a amostra cilíndrica do núcleo da formação permanece presa na formação permitindo que uma longa amostra de núcleo contínua (comprimento axial do cilindro) seja retirada. Se o tambor interno 206 girar, o sensor 218 e o aparelho de medição de rotação 202 detectarão uma variação da taxa de rotação esperada, tal como 100 RMP, por exemplo, 99 RPM. Na modalidade mostrada, a unidade de controle 170 ou 140 (figura 1) pode determinar que a taxa de rotação real da coluna de perfuração 112 e do tambor externo 204 em relação ao tambor interno 206 é diferente. A comparação (diferença) da taxa rotacional da broca de perfuração e a taxa rotacional medida pelo aparelho de sensor 202 provê uma indicação da instabilidade ou rotação do tambor interno 206. Por exemplo, se a broca de perfuração estiver girando a 100 RPM e as medições do aparelho de sensor 218 indicarem uma rotação de 99 RPM, então o tambor interno 206 está girando a uma RPM na mesma direção que o tambor externo 204, isto é, 100 RPM - 99 RPM, cuja

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12/17 rotação é percebida ou detectada (como uma diferença) para manter a integridade de amostra de núcleo. Após a rotação do tambor interno 206 ter sido detectada pelo aparelho de medição de rotação 202, a unidade de controle 170 e/ou 140 utilizando um processador (172 e/ou 140a) e um programa (176 e/ou 140c), pode executar uma ou mais ações corretivas para evitar danos à amostra de núcleo. O sistema 100 (figura 1) pode também utilizar outros parâmetros para obter e manter a integridade da amostra de núcleo. Por exemplo, o sistema 100 (figura 1) pode determinar um ou mais parâmetros de perfuração e formação físicos e utilizar um ou mais tais parâmetros para ajustar os parâmetros de perfuração. Tais outros parâmetros físicos podem incluir, mas não estão limitados a, vibração, turbilhonamento, adesão deslizamento, tipo de formação (por exemplo, xisto, areia, etc.), inclinação, velocidade rotacional, e taxa de penetração. Os parâmetros de perfuração alterados em resposta a um ou mais parâmetros determinados podem incluir alterar um ou mais de: peso sobre broca, velocidade rotacional de broca de perfuração, taxa de fluxo de fluido, taxa de penetração, direção de perfuração, e parada de perfuração do núcleo e recuperação do núcleo para a superfície.

[00018] A figura 3 é uma vista lateral de uma modalidade de uma ferramenta para retirada de núcleo 300 onde certos componentes estão removidos para permitir a exibição de detalhes de elementos de outro modo obscurecidos. A ferramenta para retirada de núcleo 300 inclui um aparelho de medição de rotação 302, um tambor externo 304, um tambor interno 306, um sub de topo 308, uma haste 310, e uma broca para retirada de núcleo 312. Seções do tambor externo 304, do sub de topo 308, da haste 310 e da broca para retirada de núcleo 312 foram removidas para mostrar certos detalhes do aparelho de medição de rotação 302. O sub de topo 208 pode estar acoplado a uma extremidade de uma coluna de perfuração rotativa ou BHA, onde o sub de topo 308,

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13/17 o tambor externo 304, a haste 310, a broca para retirada de núcleo 312 e o membro de acoplamento 313 giram com a coluna de perfuração para criar a amostra de núcleo. O membro de acoplamento 313 está acoplado no tambor interno 306 por uma junta 314 que inclui rolamentos para permitir que o membro de acoplamento 313 gire com o tambor externo 304 enquanto que o tambor interno 306 permanece substancialmente estacionário. Em uma modalidade, o aparelho de medição de rotação 302 inclui um sensor 318, um alvo 320, elementos alvo 322 e uma conexão de comunicação 324. O sensor 318 está configurado para detectar um movimento em relação ao alvo 320. O alvo 320 inclui os elementos alvo 322, os quais são utilizados com o sensor 318 para indicar o movimento rotacional do tambor externo 304 em relação ao tambor interno 306. Uma porção superior 326 do tambor interno 306 está posicionada parcialmente dentro do membro de acoplamento 313, onde a junta 314 permite a rotação do membro de acoplamento 313 com o tambor externo 304 enquanto que o tambor interno 306 permanece substancialmente estacionário. Como apresentado, o aparelho de medição rotacional 302 está localizado próximo da ou faz parte da junta 314, onde o sensor 318 está embutido no membro de acoplamento 313 e detecta o movimento do tambor interno 306 medindo o movimento dos elementos alvo 322. Assim, detectando o movimento do tambor interno 306 em relação ao membro de acoplamento 313, a medição de movimento relativo a mesma que uma medição de movimento do tambor interno 306 e do tambor externo 304. Como discutido com relação à figura 2, o sensor 318 pode ser um sensor de efeito Hall, um sensor de RF, um codificador / sensor ótico, uma microchave ou uma sua combinação. Ainda, o alvo 320 e os elementos 322 podem ser um de nervuras, identificadores de RF, um padrão de tiras, ranhuras ou uma sua combinação. Em aspectos, o sistema (figura 2, 200; figura 3, 300) pode utilizar telemetria de salto

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14/17 curto, anéis deslizantes, sinais acústicos ou outras técnicas adequadas para comunicar sinais entre os componentes, tal como entre membros rotativos e substancialmente não rotativos. Nas modalidades exemplares aqui mostradas, o alvo e o detector estão geralmente mostrados próximos um do outro. No entanto, qualquer sensor adequado para detectar a rotação rotativa do tambor de núcleo pode ser utilizado. Por exemplo, um dispositivo pode ser instalado externo ao alvo e acoplado no sub de topo 308, em que o dispositivo inclui um sensor destacada de tal dispositivo. Por exemplo, o sensor pode estar configurado para ficar pendurado dentro do tambor de núcleo e detectar o movimento da parte substancialmente estacionária em relação à coluna de perfuração rotativa ou membro externo rotativo do tambor de núcleo. Neste caso, o sensor faria parte da ferramenta para retirada de núcleo como mostrado nas figuras 2 e 3, mas externo à ferramenta para retirada de núcleo. Em outro aspecto, o elemento de detecção pode ser um membro táctil que entra em contato com o alvo e gera sinais conforme o membro táctil move sobre tais cristas.

[00019] A figura 4 é uma modalidade de uma vista em perspectiva detalhada de componentes internos de uma ferramenta para retirada de núcleo, que inclui componentes de ou uma porção de um aparelho de medição de rotação 400. Em uma modalidade, o aparelho de medição de rotação 400 é uma porção de, acoplado a e/ou posicionado sobre um tambor interno com uma porção superior 401 e uma porção inferior 402. O aparelho de medição de rotação 400 inclui um sensor (não mostrado), um alvo 404 e elementos alvo 406. Em aspectos, o alvo 404 e os elementos alvo 406 podem ser usinados ou formados dentro do aparelho de medição de rotação 400 ou podem ser um componente separado acoplado no aparelho de medição de rotação 400. Por exemplo, o alvo 404 pode ser formado de um fundido ou usinado de um material metálico ou de liga condutivo que pode ser parcialmente ou

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15/17 totalmente magnetizado. O componente de alvo 404 pode então ser acoplado na porção superior 401 ou na porção inferior 402 do aparelho de medição de rotação 400. A porção inferior 402 pode incluir roscas para acoplar a partes de tambor interno adjacentes, tal como o tambor interno 206 (figura 2) como apresentado, a porção inferior 402 tem uma cavidade 408. Em modalidades, a cavidade 408 está configurada para permitir uma comunicação de fluido do fluido de perfuração.

[00020] Em um aspecto, a rotação entre os tambores interno e externo é detectada por um sensor o qual mede o movimento relativo entre os tambores com ou sem contato físico entre estes. Em um aspecto, o mecanismo de detecção tem uma folga variável entre a ponta de sensor (elemento de detecção) e o alvo para gerar o pulso o qual é amplificado e convertido em dados graváveis. A folga variável pode ser criada por fendas usinadas sobre as peças de tambor interno. O elemento de detecção pode estar embutido no tambor externo ou colocado em um sub ou um dispositivo separado. Se o movimento relativo entre os tambores variar, a folga entre o elemento de detecção e o alvo varia conforme um pico ou um vale faceia o elemento de detecção. O número de fendas ou nervuras determina a resolução do aparelho de sensor até uma fração desejada de uma rotação ou giro. Em outro aspecto o mecanismo de sensor pode incluir um elemento de detecção táctil tal como um rolo ou um braço, em que os sinais são gerados conforme o rolo ou o braço move sobre as cristas. Os sinais do sensor podem ser processados pelo controlador 170 e/ou 140.

[00021] Assim, em um aspecto, um aparelho para retirada de núcleo está provido, cujo aparelho em uma modalidade inclui um membro rotativo externo acoplado a uma broca de perfuração para perfurar um núcleo, e um membro substancialmente não rotativo interno dentro do membro externo e configurado para receber um núcleo de uma formação, e um aparelho de sensor configurado para medir a rotação

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16/17 do membro substancialmente não rotativo interno quando o membro rotativo está girando para perfurar o núcleo. Em um aspecto, o aparelho de sensor inclui um sensor ou elemento de detecção e um alvo. Em um aspecto, o sensor pode ser um sensor de efeito Hall, um sensor de frequência de rádio, um sensor ótico, uma microchave, ou qualquer outro sensor adequado. Em outro aspecto, o alvo pode ser protuberâncias, tal como nervuras, canais ou rebaixos, tal como ranhuras, identificadores de frequência de rádio, padrões de tiras, variações de cor, marcadores magnéticos, ou qualquer sua combinação. Em um aspecto, o alvo pode estar localizado sobre o membro substancialmente não rotativo e o sensor sobre o membro rotativo ou vice versa. Em outro aspecto, o aparelho para retirada de núcleo ainda inclui uma conexão de comunicação para transmitir os sinais do sensor para um controlador. A conexão de comunicação pode incluir uma de: uma conexão de anel dividido associada com o membro substancialmente não rotativo, um sensor acústico de salto curto, uma conexão direta entre o sensor e um controlador em um conjunto de perfuração acoplado no aparelho para retirada de núcleo.

[00022] Em outro aspecto, um método para obter uma amostra de núcleo está provido, cujo método, em uma modalidade, pode incluir: girar um membro externo com uma broca para retirada de núcleo para obter o núcleo de uma formação; receber o núcleo dentro de um membro substancialmente não rotativo disposto dentro do membro rotativo; e determinar a rotação do membro substancialmente não rotativo utilizando um aparelho de sensor durante a rotação do membro rotativo. O método pode ainda incluir executar uma ação corretiva quando a rotação do membro substancialmente não rotativo está fora de um limite selecionado. Em um aspecto, a ação corretiva pode incluir uma ou mais de alterar a rotação de broca de perfuração, alterar o peso sobre broca, parar de receber o núcleo, recuperar o núcleo; e alterar a

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17/17 inclinação. Em aspectos, o aparelho de sensor pode incluir um sensor e um alvo. Em um aspecto, o sensor pode ser um de um sensor de efeito Hall, um sensor de frequência de rádio, um sensor ótico, uma microchave, ou qualquer outro sensor adequado. Em outro aspecto, o alvo pode ser protuberâncias, tal como nervuras, canais ou rebaixos, tal como ranhuras, identificadores de frequência de rádio, variações de cor e elementos magnéticos.

[00023] A descrição acima está direcionada a modalidades específicas da presente descrição para o propósito de ilustração e explicação. Será aparente, no entanto, para alguém versado na técnica que muitas modificações e mudanças na modalidade acima apresentada são possíveis sem afastar do escopo da descrição e das reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho (200, 300) para obter um núcleo (165) de uma formação, que compreende:

um membro rotativo externo (204, 304) acoplado a uma broca de perfuração (212, 312) configurada para perfurar o núcleo (165) da formação;

um membro interno (206, 306) dentro do membro externo (204, 304) configurado para receber o núcleo (165) no mesmo; e um sensor (218, 318) configurado para prover sinais para medir a rotação do membro interno (206, 306) quando o membro rotativo (204, 304) está girando para perfurar o núcleo (165) da formação, em que o sensor (218, 318) inclui um alvo (220, 320) e um elemento de detecção;

caracterizado pelo fato de que o alvo (220, 320) inclui uma pluralidade de elementos de alvo (222, 322).
2. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro interno (206, 306) é substancialmente não rotativo.
3. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alvo (220, 320) e o elemento de detecção estão localizados como um de: (i) o alvo (220, 320) sobre o membro interno (206, 306) e o elemento de detecção sobre o membro externo (204, 304); (ii) o alvo sobre o membro externo (204, 304) e o elemento de detecção sobre o membro interno (206, 306); e (iii) o alvo (220, 320) sobre o membro interno (206, 306) e o elemento de detecção sobre um membro externo axialmente deslocado do alvo (220, 320).
4. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma conexão de comunicação (224, 324) para transmitir sinais do sensor (218, 318) para

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2/4 um controlador (140, 170).
5. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um controlador (140, 170) configurado para processar os sinais do sensor (218, 318) para determinar a rotação do membro interno (206, 306).
6. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a conexão de comunicação (224, 324) é selecionada de um grupo que consiste em: (i) uma conexão de anel dividido associada com o membro interno (206, 306) e o membro externo (204, 304); (ii) um sensor acústico configurado para transmitir sinais para um receptor acústico espaçado do sensor acústico; e (iii) uma conexão direta entre o sensor (218, 318) e o controlador (140, 170).
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor (218, 318) é selecionado de um grupo de sensores que consiste em: (i) um sensor de efeito Hall; (ii) um sensor de frequência de rádio; (iii) um sensor ótico; (iv) uma microchave; e (v) um sensor de pressão.
8. Aparelho (200, 300) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alvo (220, 320) é selecionado de um grupo que consiste em: (i) protuberâncias; (ii) nervuras; (iii) canais; (iv) rebaixos; (v) identificadores de frequência de rádio; (vi) um padrão de tiras; (vii) variações de cor; e (viii) marcadores magnéticos.
9. Método para obter um núcleo (165) de uma formação, que compreende:

girar um membro externo (204, 304) com uma broca para retirada de núcleo (212, 312) presa neste para obter o núcleo (165) da formação;

receber o núcleo (165) dentro de um membro substancialmente não rotativo (206, 306) disposto dentro do membro externo (204, 304) rotativo; e

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3/4 determinar a rotação do membro substancialmente não rotativo (206, 306) utilizando um sensor (218, 318) durante a rotação do membro rotativo externo (204, 304), em que o sensor (218, 318) inclui um elemento de detecção e um alvo (220, 320);

caracterizado pelo fato de que alvo (220, 320) inclui uma pluralidade de elementos de alvo (222, 322).
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende executar uma ação corretiva quando a rotação do membro substancialmente não rotativo (206, 306) está fora de um limite selecionado, preferencialmente em que a ação corretiva é selecionada de um grupo de ações corretivas que consiste em: (i) alterar a rotação de broca de perfuração (212, 312); (ii) alterar o peso sobre broca; (iii) parar de receber o núcleo (165); e (iv) recuperar o núcleo (165) do membro substancialmente não rotativo (206, 306); e (v) alterar a inclinação do membro externo (204, 304).
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sensor (218, 318) é selecionado de um grupo que consiste em: (i) um sensor de efeito Hall; (ii) um sensor de frequência de rádio; (iii) um sensor ótico; (iv) uma microchave; e (v) um sensor de pressão.
12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alvo (220, 320) é selecionado de um grupo que consiste em: (i) protuberâncias; (ii) nervuras; (iii) canais; (iv) rebaixos; (v) identificadores de frequência de rádio; (vi) um padrão de tiras; (vii) variações de cor; e (viii) marcadores magnéticos.
13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o alvo (220, 320) e o elemento de detecção estão localizados como um de: o alvo (220, 320) sobre o membro interno (206, 306) e o elemento de detecção sobre o membro externo (204, 304); o

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4/4 alvo (220, 320) sobre o membro externo (204, 304) e o elemento de detecção sobre o membro interno (206, 306); e o alvo (220, 320) sobre o membro interno (206, 306) e o elemento de detecção sobre um membro externo axialmente deslocado do alvo (220, 320).
14. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:

comunicar os sinais gerados pelo sensor (218, 318) para um controlador (140, 170); e processar os sinais recebidos do sensor (218, 318) pelo controlador (140, 170) para determinar a rotação do membro substancialmente não rotativo (206, 306).
15. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende comunicar os sinais do sensor (218, 318) por uma conexão de comunicação selecionada do grupo que consiste em: (i) uma conexão de anel dividido associada com o membro interno (206, 306) e o membro externo (204, 304); (ii) um sensor acústico configurado para transmitir sinais para um receptor acústico espaçado do sensor acústico; e (iii) uma conexão direta entre o sensor (218, 318) e o controlador (140, 170).