BR112013016685B1 - ferramenta de furo descendente, e, método para operar uma ferramenta de furo descendente - Google Patents
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Abstract
FERRAMENTA DE FURO DESCENDENTE, MÉTODO PARA OPERAR UMA FERRAMENTA DE FURO DESCENDENTE, E, MEMBROS DE CORTE E DE ATUAÇÃO DE FERRAMENTA DE FURO DESCENDENTE Uma ferramenta de furo descendente e método associados. A ferramenta de furo descendente compreende um corpo com um orifício vazado; pelo menos um membro de corte extensível; e um membro de atuação. O membro de atuação está associado operativamente com o membro de corte extensível e móvel em relação ao corpo para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo de um eixo de extensão. O eixo de extensão é deslocado de um raio do corpo.
Description
[001] A invenção se refere a uma ferramenta de furo descendente e em particular, mas não exclusivamente, para um alargador concêntrico de calibre grosso ou subalargador. A invenção também se refere a métodos de utilização da ferramenta de furo descendente.
[002] Furos foram perfurados a partir da superfície para vários propósitos, tais como a exploração e a produção na indústria de óleo e gás. Furos podem ser formados com brocas de um diâmetro inicial e subsequentemente alargado. Por exemplo, um furo estreito inicial pode ser feito quando todas as características da formação a ser perfurada não são conhecidas, tais como se gás pode ser encontrado enquanto se perfura. Através da finalização do furo de poço estreito, um diâmetro de furo final maior desejado pode ser alcançado de maneira segura por uma operação de alargamento. Em outros casos o diâmetro de furo inicial pode ser menor do que o desejado, tal como devido ao desgaste de uma broca de perfuração, ou invasão por material adjacente ao furo (por exemplo, deformação de formação plástica).
[003] Furos são geralmente revestidos, tais como com seções de revestimento na indústria de óleo e gás para prover um conduto à prova de fluido contínuo para transportar fluidos através do furo. Tipicamente os revestimentos são fixados no local através da injeção de cimento em um espaço anular entre o revestimento e a parede de furo. Uma vez que uma primeira seção de furo foi revestida, uma seção subsequente é furada, que envolve passar a broca de perfuração através do revestimento. Consequentemente a broca de perfuração possui um diâmetro menor do que o revestimento e de maneira a perfurar um furo em um diâmetro maior, tal como o mesmo diâmetro da primeira seção de furo, um subalargador é geralmente montado acima da broca de perfuração.
[004] Em adição a seções contínuas de diâmetro maior, alargadores podem ser usados para criar seções localizadas de diâmetro maior. Por exemplo, onde uma funcionalidade em um furo deve ser posicionada, tal como uma ramificação ou desvio, o diâmetro de furo pode ser localmente alargado.
[005] Ferramentas usadas para operações de alargamento compreendem cortadores extensíveis que são atuados para se projetar fora do diâmetro do corpo principal da ferramenta para alargar o diâmetro de furo. Tipicamente os cortadores também são retráteis para passagem subsequente através de uma seção mais estreita, tal como para recuperação através do revestimento. A extensão a qual os cortadores podem se estender limita o diâmetro máximo que pode ser alargado. De maneira a aumentar o diâmetro que pode ser alargado máximo, cortadores articulados são usados; no entanto as construções articuladas são relativamente fracas e os cortadores articulados podem falhar levando a interrupções custosas e operações de recuperação. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] De acordo com um aspecto da invenção é provida uma ferramenta de furo descendente compreendendo: um corpo compreendendo um orifício vazado; pelo menos um membro de corte extensível; e um membro de atuação associado operativamente com o membro de corte extensível e móvel em relação ao corpo para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo de um eixo de extensão; em que o eixo de extensão é deslocado de um raio do corpo.
[007] Prover uma ferramenta de furo descendente com um membro de corte extensível deslocado permite que o membro de corte seja otimizado para rotação da ferramenta de furo descendente em uma direção particular. Isto pode ser útil em circunstâncias onde se deseja aumentar o comprimento extensível do membro de corte, tal como para alargar, ou subalargar, um calibre grosso.
[008] A ferramenta pode ser um alargador ou um subalargador, tal como um subalargador concêntrico.
[009] A ferramenta pode compreender um estabilizador.
[0010] O membro de corte pode ser um bloco cortador, tal como de um tipo de bloco fixo. Ferramentas de furo descendente, tais como alargadores, com cortadores de bloco são em geral mais confiáveis e fortes do que ferramentas de furo descendente, tais como alargadores, com membros de corte articulados. Uma orientação do membro de corte em relação ao corpo pode ser substancialmente a mesma nas configurações não estendidas e estendidas. Por exemplo, o eixo longitudinal do membro de corte pode ser substancialmente paralelo ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente nas configurações não estendidas e estendidas. A orientação do membro de corte em relação ao corpo pode permanecer substancialmente a mesma durante reconfigurações entre as configurações não estendidas e estendidas.
[0011] A ferramenta pode ser configurada para estender o membro de corte lateralmente através do deslizamento do membro de corte ao longo do eixo de extensão. O corpo pode compreender uma janela, a janela configurada para o membro de corte para deslizar através para se estender e/ou se retrair. O membro de corte pode ser configurado para se estender lateralmente por translação através da janela.
[0012] O membro de corte pode compreender um rebaixo deslocado para acomodar o orifício vazado em uma configuração não estendida.
[0013] O membro de corte pode compreender uma porção de retenção, tal como uma cauda de andorinha, para reter o membro de corte para o membro de atuação, a porção de retenção estando deslocada do eixo de extensão. O membro de corte pode compreender uma única porção de retenção.
[0014] O membro de corte pode ser arranjado em torno de um eixo central em uma direção de extensão do membro de corte. O eixo de extensão pode compreender o eixo central. O eixo central de membro de corte pode estar deslocado a partir de um eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0015] O membro de corte pode estar deslocado a partir de um eixo longitudinal central do corpo.
[0016] O eixo de extensão pode estar deslocado a partir de um eixo longitudinal central do corpo. O eixo de extensão pode ser em um plano perpendicular ao eixo longitudinal do corpo. Por exemplo, o eixo de extensão pode ser colinear com uma corda não radial do corpo. O eixo de extensão pode ser paralelo ao raio do corpo. Alternativamente, o eixo de extensão pode ser deslocado de maneira angular do eixo. O eixo de extensão pode estar em um plano não perpendicular. Por exemplo, o eixo de extensão pode estar deslocado do eixo, tal como ao longo de uma corda não radial, e também em ângulo relativo ao eixo longitudinal da ferramenta, tal como inclinado em direção a uma direção de furo descendente.
[0017] O eixo central de membro de corte pode estar paralelo ao raio da ferramenta de furo descendente. O eixo central de membro de corte pode ser deslocado de maneira angular do eixo. Por exemplo, o eixo central de membro de corte pode ser colinear com uma corda não radial do corpo.
[0018] O eixo central de membro de corte pode estar paralelo ao raio do corpo. O eixo central de membro de corte pode ser em um plano perpendicular ao eixo longitudinal do corpo.
[0019] O membro de atuação pode ser configurado para estender múltiplos membros de corte de maneira simultânea. O membro de atuação pode ser um membro de came. A ferramenta de furo descendente pode ser configurada para estender o membro de corte através do movimento do membro de atuação na direção longitudinal da ferramenta de furo descendente.
[0020] O membro de corte pode compreender múltiplos elementos de corte.
[0021] Os elementos de corte podem ser arranjados em fileiras. Uma primeira fileira pode estar localizada em uma primeira lateral do eixo central de membro de corte e uma segunda fileira pode estar localizada em uma segunda lateral do eixo central de membro de corte.
[0022] O membro de corte pode ser configurado tal que o eixo central de membro de corte, ou uma extrapolação do mesmo, não intersecta o eixo central longitudinal de ferramenta de furo descendente.
[0023] O eixo central de membro de corte pode ser colinear com uma porção de uma corda não radial de uma seção transversal substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente.
[0024] De acordo com um aspecto da invenção é provida uma ferramenta de furo descendente com pelo menos um membro de corte extensível para alargar um furo, o membro de corte compreendendo uma primeira porção lateral e uma segunda porção lateral; em que a primeira porção lateral é substancialmente maior do que a segunda porção lateral.
[0025] Prover uma ferramenta de furo descendente com um membro de corte extensível que possui uma primeira porção lateral maior do que uma segunda porção lateral permite que o membro de corte seja otimizado para rotação da ferramenta de furo descendente em uma direção particular. Isto pode ser útil em circunstâncias onde se deseja aumentar o comprimento extensível do membro de corte.
[0026] A primeira porção lateral sendo substancialmente maior do que a segunda porção lateral pode compreender a primeira porção lateral sendo maior do que a segunda porção lateral em uma direção de extensão do membro de corte. A direção de extensão pode ser ao longo de um eixo de extensão. A primeira porção lateral pode ser arranjada em uma primeira lateral do eixo de extensão e a segunda porção lateral pode ser arranjada em uma segunda lateral do eixo de extensão.
[0027] A primeira porção lateral pode ser substancialmente maior do que a segunda porção lateral em uma posição ao longo do comprimento axial do membro de corte. O eixo longitudinal do membro de corte pode ser substancialmente paralelo a um eixo longitudinal da ferramenta.
[0028] A primeira porção lateral pode ser substancialmente maior do que a segunda porção lateral substancialmente ao longo do comprimento axial do membro de corte.
[0029] O eixo longitudinal do membro de corte pode ser substancialmente perpendicular à direção de extensão do membro de corte.
[0030] O eixo de extensão pode estar deslocado a partir de um eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0031] Alternativamente, o eixo de extensão pode intersectar ao longo do eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0032] A primeira porção lateral pode se estender além da segunda porção lateral na direção de extensão.
[0033] A primeira porção lateral pode ser substancialmente maior do que a segunda porção lateral em uma seção transversal através do membro de corte, a seção transversal perpendicular ao eixo longitudinal do membro de corte.
[0034] A seção transversal pode ser assimétrica em torno do eixo de extensão.
[0035] A primeira porção lateral pode ser uma porção lateral dianteira em uma direção de rotação da ferramenta. Alternativamente, a primeira porção lateral pode ser uma porção lateral traseira em uma direção de rotação da ferramenta.
[0036] A primeira porção lateral pode ser em uma primeira lateral de um plano de membro de corte e a segunda porção lateral pode ser em uma segunda lateral do plano de membro de corte.
[0037] O plano de membro de corte pode ser paralelo à direção de extensão e paralelo ao eixo longitudinal da ferramenta.
[0038] O plano de membro de corte pode intersectar um centro do membro de corte.
[0039] A ferramenta de furo descendente pode compreender adicionalmente um corpo principal, o corpo principal configurado para receber o membro de corte.
[0040] As primeira e/ou segunda porções laterais podem ser configuradas para transferir carga entre o membro de corte e o corpo principal.
[0041] As primeira e/ou segunda porções laterais podem ser configuradas para suportar o membro de corte, tal como durante a rotação da ferramenta. Por exemplo, a primeira porção lateral pode compreender uma primeira face de suporte. Adicionalmente, ou alternativamente, a segunda porção lateral pode compreender uma segunda face de suporte.
[0042] A primeira face de suporte pode ser configurada para contactar uma primeira face de recepção do corpo principal. A segunda face de suporte pode ser configurada para contactar uma segunda face de recepção do corpo principal.
[0043] A ferramenta de furo descendente pode compreender adicionalmente um membro longitudinal central, tal como um orifício vazado.
[0044] O comprimento da primeira porção lateral pode ser maior do que uma distância radial entre o membro longitudinal central e um diâmetro externo do corpo principal.
[0045] O membro de corte pode compreender adicionalmente uma porção de corte e uma porção traseira, a porção traseira distal da porção de corte na direção de extensão do membro de corte.
[0046] O membro de corte pode ser configurado para posicionar a porção traseira para trás do centro da ferramenta de furo descendente em uma configuração não estendida.
[0047] Para trás é entendido como sendo uma direção substancialmente oposta à direção de extensão.
[0048] Prover um membro de corte com uma porção traseira posicionada para trás do centro da ferramenta de furo descendente em uma configuração não estendida permite que o membro de corte possua um comprimento aumentado na direção de extensão. Um comprimento aumentado na direção de extensão permite um diâmetro máximo aumentado de um furo alargado; em particular, em relação ao diâmetro da ferramenta de furo descendente. O comprimento aumentado pode ser relativo a um membro de corte com uma porção traseira à popa do centro da ferramenta de furo descendente em uma configuração não estendida.
[0049] A direção de extensão pode ser substancialmente radial com relação ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente.
[0050] O eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente pode estar configurado para ser substancialmente paralelo ao furo.
[0051] A direção de extensão pode ser angulada com relação ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente. Por exemplo, a direção de extensão pode ser substancialmente radial quando observada em uma seção transversal perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta. Adicionalmente, ou alternativamente, a direção de extensão pode estar em ângulo entre 0 e 90 graus quando observada em uma seção transversal paralela ao eixo longitudinal da ferramenta.
[0052] O eixo de extensão pode ser um eixo de extensão central, que passa através do centro do membro de corte. O centro do membro de corte pode estar localizado equidistante as primeira e segunda porções laterais do membro de corte quando observadas em uma seção transversal perpendicular ao eixo longitudinal. A seção transversal pode estar em uma localização ao longo do eixo longitudinal, tal como em uma região de extremidade dianteira.
[0053] O eixo de extensão pode ser linear. O eixo de extensão pode ser substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal de ferramenta de furo descendente. O eixo de extensão pode ser substancialmente reto. Alternativamente, o eixo de extensão pode ser curvado; tal como um eixo helicoidal. O eixo helicoidal pode ser um eixo helicoidal cilíndrico. Adicionalmente ou alternativamente o eixo helicoidal pode ser um eixo helicoidal cônico.
[0054] O membro de corte pode ser configurado para posicionar a porção traseira para trás de um plano central de ferramenta de furo descendente, o plano central substancialmente perpendicular à direção de extensão e se estendendo ao longo do eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0055] A porção traseira pode estar em uma região longitudinal do membro de corte.
[0056] Por exemplo, a porção traseira pode estar localizada em direção a uma extremidade dianteira do membro de corte.
[0057] Uma dimensão do membro de corte na direção de extensão pode ser maior do que um raio da ferramenta de furo descendente. O raio da ferramenta de furo descendente pode ser um raio externo, tal como uma distância ao longo do eixo longitudinal central da ferramenta para uma porção externa da ferramenta. Adicionalmente ou alternativamente, uma dimensão do membro de corte em um plano perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente pode ser maior do que o raio da ferramenta de furo descendente.
[0058] A dimensão pode ser uma distância entre uma porção dianteira do membro de corte e uma porção de popa do membro de corte na direção de extensão (por exemplo, um comprimento/altura).
[0059] A dimensão pode ser uma distância na direção de extensão entre projeções na direção axial de ferramenta de furo descendente de uma porção dianteira do membro de corte e uma porção de popa do membro de corte (por exemplo, um comprimento total/ altura total).
[0060] O membro de corte pode ser configurado para posicionar a porção traseira adjacente o membro longitudinal central na configuração não estendida em pelo menos um ponto ao longo do comprimento do membro de corte na direção longitudinal da ferramenta de furo descendente.
[0061] Em pelo menos um ponto ao longo do comprimento do membro de corte na direção longitudinal da ferramenta de furo descendente, a porção traseira pode ser configurada para sobrepor substancialmente o membro longitudinal central na direção de extensão na configuração não estendida.
[0062] O membro de corte pode compreender uma porção de suporte.
[0063] A porção de suporte pode compreender a porção traseira.
[0064] A porção de suporte pode ser configurada para manter a posição angular do membro de corte durante uma operação de alargamento. Por exemplo, a porção de suporte de membro de corte pode ser configurada para transferir força rotativa entre o membro de corte e o corpo principal.
[0065] A porção de suporte pode ser configurada para suportar o membro de corte na ferramenta quando a ferramenta é girada, tal como durante uma operação de alargamento ou corte. Por exemplo, a porção de suporte pode compreender uma seção transversal assimétrica em um plano perpendicular ao eixo longitudinal.
[0066] O corpo principal pode ser configurado para suportar o membro de corte quando a ferramenta é girada. Por exemplo, o corpo principal pode compreender uma porção de suporte, a porção de suporte incluindo uma face de suporte para contactar uma porção correspondente de um membro de corte, tal como uma face que corresponde à primeira porção lateral do membro de corte.
[0067] A face de suporte pode ter um comprimento de seção transversal maior, tal como uma altura ou comprimento na direção de extensão, do que uma espessura radial do corpo principal. Por exemplo, a face de suporte pode ter um comprimento de seção transversal maior do que uma distância radial entre o membro longitudinal central e o diâmetro externo do corpo principal. Por exemplo, uma separação radial do orifício vazado a partir do diâmetro externo do corpo principal.
[0068] A face de suporte pode se estender além do raio da ferramenta de furo descendente na configuração não estendida.
[0069] Prover uma ferramenta com um corpo principal com uma face de suporte que é maior em um plano perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta ajuda a prover suporte rotativo ao membro de corte quando a ferramenta é girada em torno de seu eixo longitudinal, tal como durante uma operação de alargamento. Similarmente, prover um membro de corte com um maior comprimento de porção de suporte em um plano de extensão perpendicular ao eixo longitudinal provê mais suporte rotativo durante a rotação da ferramenta.
[0070] A face de suporte pode ser planar.
[0071] Adicionalmente ou alternativamente, a face de suporte pode ser curvada (por exemplo, curvada helicoidalmente).
[0072] O membro de corte pode ser configurado na configuração não estendida para receber um segundo membro de corte. Por exemplo, um primeiro membro de corte pode compreender um rebaixo, o rebaixo configurado para receber uma porção traseira do segundo membro de corte na configuração não estendida.
[0073] As primeira e/ou segunda porções podem ser configuradas para receber uma porção traseira de um segundo membro de corte. Por exemplo, a porção lateral pode compreender o rebaixo.
[0074] A segunda porção lateral do primeiro membro de corte pode ser configurada para receber uma primeira porção lateral do segundo membro de corte na configuração não estendida.
[0075] O corpo principal pode ser configurado para receber múltiplos membros de corte.
[0076] Por exemplo, o corpo principal pode ser configurado para receber dois membros de corte.
[0077] A porção traseira de membro de corte pode ter uma seção transversal assimétrica em torno do eixo central de extensão, a seção transversal em um plano perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta. Os múltiplos membros de corte podem ser arranjados substancialmente em um plano perpendicular ao eixo longitudinal de ferramenta de furo descendente. Os múltiplos membros de corte podem ser arranjados substancialmente na mesma posição axial ao longo do eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente. Por exemplo, a ferramenta de furo descendente pode compreender três membros de corte, os membros de corte arranjados igualmente em torno do eixo central longitudinal de ferramenta de furo descendente em uma posição predeterminada. Prover três membros de corte arranjados circunferencialmente proveem uma ferramenta de autocentralização tal que um furo pode ser alargado concentricamente por um processo de alargamento. A posição longitudinal dos cortadores pode variar com relação ao corpo principal; por exemplo, quando os cortadores são retraídos e/ou estendidos.
[0078] O membro de corte pode ser configurado para ser acionado rotativamente em uma direção particular. Por exemplo, o membro de corte pode compreender uma maior resistência e/ou rigidez em uma direção particular de rotação, tal como no sentido horário. O membro de atuação pode ser configurado para suportar o membro de corte para acionar em uma direção particular. Por exemplo, o membro de atuação pode compreender uma maior resistência e/ou rigidez em uma direção particular de rotação, tal como no sentido horário.
[0079] A seção transversal assimétrica pode prover elementos de retenção assimétrica. Por exemplo, o membro de corte pode compreender uma única cauda de andorinha para reter o membro de corte para o membro de atuação. Os elementos de retenção assimétrica podem prover a otimização do membro de corte para rotação em uma direção particular, tal como na direção dos elementos de retenção.
[0080] Cada membro de corte pode ser configurado para receber uma primeira porção lateral de outro membro de corte na configuração não estendida.
[0081] Cada membro de corte pode ser configurado para receber uma porção traseira de outro membro de corte na configuração não estendida.
[0082] De acordo com um aspecto da invenção é provido um método para operar uma ferramenta de furo descendente, o método compreendendo: prover uma ferramenta de furo descendente compreendendo: um corpo compreendendo um orifício vazado; pelo menos um membro de corte extensível; e um membro de atuação associado operativamente com o membro de corte extensível e móvel em relação ao corpo para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo de um eixo de extensão; e mover o membro de atuação em relação ao corpo para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo do eixo de extensão.
[0083] O método pode compreender mover o membro de atuação em relação ao corpo para retrair o membro de corte.
[0084] De acordo com um aspecto da invenção é provido um método para alargar um furo, o método compreendendo prover uma ferramenta de furo descendente compreendendo um corpo principal e um membro de corte, o membro de corte compreendendo uma porção de corte e uma porção traseira, a porção traseira distal da porção de corte em uma direção de extensão do membro de corte, configurar o membro de corte em uma configuração não estendida, em que a porção traseira é posicionada para trás do centro da ferramenta de furo descendente, reconfigurar o membro de corte em uma configuração estendida, em que a porção de corte se estende radialmente além do corpo principal, girar a ferramenta.
[0085] De acordo com um aspecto da invenção é provido um método para alargar um furo, o método compreendendo prover uma ferramenta de furo descendente compreendendo: um corpo com um orifício vazado; um membro de corte; e um membro de atuação associado operativamente com o membro de corte extensível e móvel em relação ao corpo para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo de um eixo de extensão; configurar o membro de corte em uma configuração não estendida, em que o membro de corte está posicionado adjacente ao orifício vazado, reconfigurar o membro de corte em uma configuração estendida, em que a porção de corte se estende lateralmente além do corpo, e girar a ferramenta.
[0086] De acordo com um aspecto da invenção é provido um membro de corte de ferramenta de furo descendente, o membro de corte compreendendo uma porção de corte e uma porção traseira, a porção traseira distal da porção de corte em uma direção de extensão do membro de corte, em que o membro de corte está configurado para posicionar a porção traseira para trás do centro de uma ferramenta de furo descendente em uma configuração não estendida.
[0087] De acordo com um aspecto da invenção é provido um membro de corte de ferramenta de furo descendente, o membro de corte compreendendo uma porção de corte, uma porção lateral e uma porção traseira, a porção traseira distal da porção de corte em uma direção de extensão do membro de corte e a porção lateral entre a porção de corte e a porção traseira, em que a porção lateral está configurada para receber uma porção traseira de um segundo membro de corte em uma configuração não estendida em uma ferramenta de furo descendente.
[0088] De acordo com um aspecto da invenção é provido um membro de corte de ferramenta de furo descendente para montar em uma ferramenta de furo descendente, o membro de corte configurado para ser montado para extensão ao longo de um eixo deslocado a partir de um eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0089] O eixo pode estar deslocado a partir de um raio perpendicular ao eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente. O eixo pode estar paralelo ao raio perpendicular ao eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente.
[0090] De acordo com um aspecto da invenção é provido um membro de corte de ferramenta de furo descendente para montar em uma ferramenta de furo descendente, o membro de corte configurado para ser montado para extensão ao longo de um eixo deslocado a partir de um raio da ferramenta de furo descendente.
[0091] De acordo com um aspecto da invenção é provida um membro de atuação de ferramenta de furo descendente, o membro de atuação configurado para estar associado operativamente com um membro de corte extensível e móvel em relação a um corpo de ferramenta de furo descendente para estender o membro de corte lateralmente a partir do corpo ao longo de um eixo de extensão; em que o membro de atuação compreende uma porção de retenção de membro de corte deslocado a partir de um raio do membro de atuação.
[0092] A porção de retenção de membro de corte pode compreender um único elemento de retenção de membro de corte. De maneira apropriada o membro de atuação pode compreender uma porção de retenção enviesada. O membro de atuação pode compreender uma porção de retenção de membro de corte para múltiplos membros de corte (por exemplo, três membros de corte). O membro de atuação pode compreender um único elemento de retenção para cada membro de corte, cada elemento de retenção enviesado em torno de um eixo longitudinal do membro de atuação em uma mesma direção (por exemplo, sentido horário).
[0093] A invenção inclui um ou mais aspectos correspondentes, modalidades ou funcionalidades em isolamento ou em várias combinações seja ou não especificamente declarados (incluindo reivindicados) naquela combinação ou em isolamento. Por exemplo, será prontamente percebido que funcionalidades citadas como opcionais com relação a um aspecto podem ser adicionalmente aplicáveis com relação a qualquer um dos outros aspectos, sem a necessidade de explicitamente e desnecessariamente listar aquelas várias combinações e permutações aqui.
[0094] O sumário acima tem por intenção ser meramente exemplar e não limitante.
[0095] Estes e outros aspectos da presente invenção serão descritos agora, por meio de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1a é uma vista seccional de um alargador existente em uma configuração não estendida; A Figura 1b é uma vista seccional de um alargador existente em uma configuração estendida; A Figura 1c é uma vista de perspectiva de um membro de corte existente; A Figura 2a é uma vista seccional de um alargador de acordo com uma modalidade da presente invenção em uma configuração não estendida; A Figura 2b é uma vista seccional do alargador da Figura 2a em uma configuração estendida; A Figura 3a é uma vista de perspectiva de um alargador de acordo com outra modalidade da invenção na configuração estendida; A Figura 3b é uma vista de extremidade do alargador da Figura 3a na configuração estendida; A Figura 3c é uma vista ortogonal do alargador da Figura 3a na configuração estendida; A Figura 3d é outra vista ortogonal do alargador da Figura 3a na configuração estendida; A Figura 4 é uma vista de perspectiva de um membro de corte de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 5 é uma vista de perspectiva de um came para uso no alargador da Figura 2a.
[0096] Referência é feita primeiro às Figuras 1a e 1b dos desenhos, os quais mostram vistas seccionais de um alargador convencional, tal como fornecido pelo depositante. O alargador 10 é adaptado para formar parte de uma coluna de perfuração e estará posicionado em direção à extremidade inferior da coluna, acima de uma broca de perfuração. O alargador 10 compreende um corpo tubular alongado 12 formado a partir de um número de partes conectadas. As janelas 14 no corpo 12 acomodam cortadores radialmente móveis 16 os quais cooperam com um membro de came correspondente 18 arranjado em torno de um membro central 20 com um orifício vazado 22, enquanto que o movimento axial do membro de came 18 faz com que os respectivos cortadores 16 se estendam radialmente e se retraiam radialmente ao longo de um eixo central de extensão 19.
[0097] A Figura 1a mostra o alargador 10 com os cortadores 16 em uma configuração retraída, enquanto a Figura 1b mostra o alargador 10 com os cortadores 16 em uma configuração estendida. A Figura 1b mostra adicionalmente uma área de seção transversal incubada 24 dos cortadores 16 retidos no corpo 12 quando estendidos. A área de seção transversal 24 indica a seção transversal que suporta carga dos cortadores 16 para transferir forças entre os cortadores 16 e o corpo 12 durante o alargamento.
[0098] A Figura 1c mostra um cortador 16 em detalhe. O cortador 16 compreende elementos de corte abrasivos 26a e duas porções traseiras 28a para reter o cortador 16 no membro de came 18. Como pode ser observado na Figura 1a, os cortadores 16 na configuração retraída contactam o membro central 20. A posição retraída máxima dos cortadores 16 é limitada pela porção traseira central 30 que contacta o membro central 20 e pelas porções traseiras 28a de cada cortador 16 que contacta as porções traseiras 28a dos outros cortadores 16, e o membro central 20. Consequentemente a batida de extensão máxima dos cortadores 16 é limitada pela distância entre o membro central 20 e o diâmetro externo do corpo 12; e pela separação das porções traseiras 28a dos cortadores 16. As porções traseiras 28a compreendem caudas de andorinha que deslizam em relação ao membro de came 18 para mover os cortadores 16 radialmente para dentro ou para fora dependendo da direção axial do movimento do membro de came 18. As caudas de andorinha das porções traseiras 28a mostradas na Figura 1b são parcialmente obscurecidas por correspondentes porções de cauda de andorinha do membro de came 18 que se afunilam para dentro em direção à posição de observação da Figura 1b, como indicado pelas linhas pontilhadas.
[0099] Referência é feita agora às Figuras 2a e 2b dos desenhos, as quais ilustram um subalargador 40 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O subalargador 40 compreende cortadores lateralmente extensíveis 46 com primeira e segunda porções laterais 51, 53 respectivamente. Os cortadores 46 compreendem elementos de corte 56a e porções traseiras 58, as porções traseiras 58 distais dos elementos de corte 56a nas direções de extensão dos cortadores 46 representadas pelos eixos centrais 49. As primeiras porções laterais 51 são mais longas do que as segundas porções laterais 53. Como será descrito, porções laterais assimétricas 51, 53 permitem que os cortadores 46 sejam suportados de maneira ótima durante a rotação do subalargador 40. O lado mais longo 51 permite que o cortador 46 para se estender adicionalmente. Por exemplo, um alargador 10 com cortadores 16 das Figuras 1a e 1b pode se alargar com uma razão de abertura de entre cerca de 16% a cerca de 21%. Enquanto que, um subalargador 40 da presente invenção, com cortadores tais como aqueles das Figuras 2a e 2b, pode ser capaz de alargar com uma razão de abertura de cerca de 31%. Na modalidade mostrada, o subalargador 40 é configurado para posicionar as porções traseiras 58 para trás do centro 60 do subalargador 40 em uma configuração retraída.
[00100] O subalargador 40 compreende um corpo tubular alongado 42, que pode ser formado a partir de um número de partes conectadas. As janelas 44 no corpo 42 acomodam os cortadores extensíveis 46 os quais cooperam com os correspondentes membros de came 48 arranjado em torno de um membro central 50 com um orifício vazado 52, enquanto que o movimento axial dos membros de came 48 faz com que os respectivos cortadores 46 se estendam e retraiam ao longo de um eixo central de extensão 49.
[00101] Os cortadores 46 são montados deslocados no corpo 42. De maneira apropriada, uma projeção do eixo central de extensão 49 de um cortador 46 não intersectam o centro 60 do subalargador 40. O eixo central de extensão 49 é deslocado a partir de um raio 61 do subalargador 40, como definido por um raio do corpo. Na configuração retraída da Figura 2a, a porção traseira 58 e uma porção traseira central 63 são posicionadas adjacentes ao membro central 50 tal que a posição retraída máxima do cortador 46 é determinada pelo contato da porção traseira 58 de um primeiro cortador 46 com uma porção de recepção 62 de um cortador adjacente 46.
[00102] A Figura 2b mostra os cortadores 46 em uma configuração estendida, os cortadores 46 tendo sido estendidos ao longo do eixo 49 pelo movimento longitudinal do came 48. Na Figura 2b, a área de seção transversal incubada 54 mostra a seção transversal dos cortadores 46 retida no corpo 42 quando estendida. A área de seção transversal 54 indica a seção transversal que suporta carga dos cortadores 46 para transferir forças entre os cortadores 46 e o corpo 42 durante o alargamento. A seção transversal mostrada está em direção a uma extremidade dianteira do cortador 46 na direção de viagem longitudinal do subalargador 40 para o furo, que corresponde ao eixo longitudinal do alargador. Os cortadores 46 possuem porções traseiras 58 que compreendem caudas de andorinha únicas que deslizam em relação ao membro de came 48 para mover os cortadores 46 lateralmente para fora ou para dentro dependendo da direção axial do movimento do membro de came 48. As caudas de andorinha das porções traseiras 58 mostradas na Figura 2b são parcialmente obscurecidas por correspondentes porções singulares de cauda de andorinha do membro de came 48 que se afunilam para dentro em direção à posição de observação da Figura 2b, como indicado pelas linhas pontilhadas. O deslocamento do cortador 46 permite que os cortadores 46 sejam adicionalmente estendidos a partir do corpo 42 na configuração estendida da Figura 2b do que poderia ser possível se os cortadores 46 não estivessem deslocados. De maneira apropriada, o subalargador 46 pode alargar grandes calibres, tais como alargar furos por mais do que 25%; tipicamente 31% ou mais; comparado a um alargador 10 da Figura 1b que pode ser restrito a calibres na região de 21% de alargamento ou menos.
[00103] A primeira porção lateral mais longa 51 do cortador 46 permite que a área de seção transversal 54 da Figura 2b seja maior do que a área de seção transversal 24 da Figura 1b. Adicionalmente, o comprimento suportado máximo 64 paralelo à direção de extensão 49 na Figura 2b é maior do que o comprimento suportado máximo 34 da Figura 1b. Provendo uma área de suporte de seção transversal aumentada 54 e um maior comprimento de suporte 64 permite que maiores forças associadas com maior extensão dos cortadores 46 sejam transferidas para o corpo 42. As tensões nos cortadores 46 e o corpo 42 são reduzidas para forças similares. A extensão radial máxima dos cortadores 46 em relação ao corpo 42 na Figura 2b é maior do que a extensão radial máxima dos cortadores 16 em relação ao corpo 12 na Figura 1b. As Figuras 2a e 2b também mostram a espessura de corpo máxima 42 em um ponto 65 na seção transversal mostrada. O comprimento de suporte 64 é maior do que a espessura de corpo máxima 42, permitindo assim melhor suporte dos cortadores 46.
[00104] A Figura 3a mostra uma vista de perspectiva de um subalargador 70 de acordo com outra modalidade da invenção. O subalargador 70 compreende funcionalidades similares tais como os cortadores 46 para o alargador da Figura 2a. Os cortadores 46 são mostrados em uma configuração completamente estendida nas Figuras 3a, 3b, 3c e 3d. O subalargador 70 compreende adicionalmente um mecanismo de retração secundário 77, os cortadores 46 retrateis a partir da configuração completamente estendida das Figuras 3a a 3d pelo movimento axial dos cortadores relativos a um corpo 72.
[00105] A Figura 4 mostra uma vista de perspectiva de um cortador 46 para uso nos subalargadores da Figura 2a e Figura 3a. O cortador compreende elementos de corte abrasivos 56a para contactar a parede de furos para alargar o diâmetro de furo durante uma operação de alargamento. Na modalidade mostrada o comprimento da primeira porção lateral 51 é maior do que o comprimento da segunda porção lateral 53 ao longo do comprimento longitudinal do cortador 46. De maneira apropriada, uma seção transversal através do cortador 46 em qualquer ponto ao longo de seu comprimento pode mostrar um perfil de suporte assimétrico similar a aquele da Figura 2b. Os elementos de corte 56a are distal a porção traseira 58 e a porção traseira central 63. O cortador 46 compreende uma porção de recepção 62 para contactar um cortador adjacente 46 em uma configuração retraída de um conjunto de cortadores. O cortador 46 compreende adicionalmente um rebaixo de cauda de andorinha 59 para reter o cortador em um came 48. O rebaixo de cauda de andorinha 59 se estende substancialmente longitudinalmente ao longo do comprimento do cortador 46 tal que uma correspondente funcionalidade de cauda de andorinha macho de um came 48 pode ser recebida. A porção traseira 58 é deslocada de um eixo central do cortador 46 na direção de extensão tal que o cortador 46 possui espaço adjacente à porção traseira central 63 para receber o membro central 50/78 do subalargador 40/70.
[00106] A Figura 5 mostra um membro de came 48 com protrusões de cauda de andorinha macho 80 para reter cortadores 46 no membro de came. As protrusões 80 se estendem longitudinalmente em um ângulo tal que o movimento axial do membro de came 48 em relação ao cortador 46 faz com que o cortador 46 se estenda ou retraia lateralmente (por exemplo, radialmente). O membro de came 48 compreende a única porção de cauda de andorinha para cada cortador 46, tal que a porção de cauda de andorinha do cortador pode ser deslocada, tal como deslocada a partir de um raio do membro de came 48 ou do subalargador 40.
[00107] Será aparente a aqueles peritos na técnica que as modalidades descritas acima são meramente exemplares da presente invenção, e que várias modificações e melhoramentos podem ser feitos a ela, sem fugir do escopo da invenção. Por exemplo, apesar de mostrado aqui como um subalargador, será percebido que funcionalidades da invenção podem ser apropriadamente aplicáveis a alargadores ou estabilizadores ou semelhantes.
Claims (10)
1. Ferramenta de furo descendente (40), caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo (50) compreendendo um orifício (52) vazado tendo um eixo longitudinal; pelo menos um membro de corte extensível (46); eum membro de atuação (48) compreendendo um membro de came associado operativamente com o membro de corte extensível (46) e móvel ao longo do eixo longitudinal do corpo (50) para estender o membro de corte (46) lateralmente a partir do corpo (50) ao longo de um eixo de extensão (49) que é deslocado de um raio do corpo (50) e do eixo longitudinal do corpo (50).
2. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta (40) está na forma de um alargador ou um subalargador e/ou; em que o membro de corte (46) é um bloco cortador; e/ou em que uma orientação do membro de corte (46) em relação ao corpo (50) é a mesma em uma configuração não estendida e em uma configuração estendida; e/ou em que a ferramenta (40) está configurada para estender o membro de corte (46) lateralmente através do deslizamento do membro de corte (46) ao longo do eixo de extensão (49).
3. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o corpo (50) compreende uma janela (44), a janela (44) configurada para o membro de corte (46) para deslizar através para se estender e/ou se retrair, e opcionalmente em que o membro de corte (46) é configurado para se estender lateralmente por translação através da janela (44); e/ou em que o membro de corte (46) compreende um rebaixo deslocado para acomodar o orifício vazado em uma configuração não estendida.
4. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o membro de corte (46) compreende uma porção de retenção (59) para reter o membro de corte no membro de atuação (48), a porção de retenção (59) sendo deslocada do eixo de extensão (49), e opcionalmente em que a porção de retenção (59) é uma cauda de andorinha; e/ou opcionalmente em que o membro de corte (46) compreende uma única porção de retenção; e/ou em que o membro de corte (46) é arranjado em torno de um eixo central, o eixo de extensão (49) compreendendo o eixo central.
5. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o membro de corte (46) compreende uma primeira porção lateral (51) e uma segunda porção lateral (53), a primeira porção lateral (51) arranjada em uma primeira lateral do eixo de extensão (49) e a segunda porção lateral (53) arranjada em uma segunda lateral do eixo de extensão (49); em que a primeira porção lateral (51) é maior do que a segunda porção lateral (53); e opcionalmente em que a primeira porção lateral (51) é mais longa do que a segunda porção lateral (53); e/ou opcionalmente em que a primeira porção lateral (51) é maior do que a segunda porção lateral (53) ao longo do comprimento axial do membro de corte (46); e/ou opcionalmente em que a primeira porção lateral (51) é maior do que a segunda porção lateral (53) em uma seção transversal através do membro de corte (46), a seção transversal perpendicular ao eixo longitudinal do membro de corte; e ainda opcionalmente em que a seção transversal é assimétrica em torno do eixo de extensão (49); e/ou opcionalmente em que a primeira e/ou segunda porções laterais (51, 53) são configuradas para transferir carga entre o membro de corte (46) e o corpo (50); e/ou opcionalmente. em que a primeira e/ou segunda porções laterais (51, 53) são configuradas para suportar o membro de corte (46) durante a rotação da ferramenta (40); e/ou opcionalmente em que a primeira porção lateral (51) compreende uma primeira face de suporte e a segunda porção lateral (53) compreende uma segunda face de suporte; em que a primeira face de suporte está configurada para contactar uma primeira face de recepção do corpo (50), e a segunda face de suporte está configurada para contactar uma segunda face de recepção do corpo (50).
6. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o membro de atuação (48) é móvel axialmente em relação ao corpo (50) para estender lateralmente e retrair lateralmente o membro de corte (46); e/ou em que a ferramenta de furo descendente (40) compreende adicionalmente um membro longitudinal central, e uma dimensão do membro de corte (46) na direção de extensão é maior do que uma distância radial entre o membro longitudinal central e um diâmetro externo do corpo (50); e/ou em que o membro de corte (46) compreende adicionalmente uma porção de corte (26a) e uma porção traseira (28a), a porção traseira (28a) distal da porção de corte (26a) na direção de extensão do membro de corte (46); em que o membro de corte (46) está configurado para posicionar a porção traseira (28a) para trás de um plano central de ferramenta de furo descendente, o plano central perpendicular à direção de extensão do membro de corte (46) e o plano central que se estende ao longo do eixo longitudinal central da ferramenta de furo descendente (40); e/ou em que uma dimensão do membro de corte (46) na direção de extensão é maior do que um raio da ferramenta de furo descendente (40); e/ou em que uma dimensão do membro de corte (46) em um plano perpendicular ao eixo longitudinal da ferramenta de furo descendente (40) é maior do que o raio da ferramenta de furo descendente (40).
7. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que um primeiro membro de corte é configurado para receber um segundo membro de corte na configuração não estendida; e opcionalmente em que o primeiro membro de corte compreende um rebaixo, o rebaixo configurado para receber uma porção traseira do segundo membro de corte na configuração não estendida; e/ou opcionalmente em que a segunda porção lateral do primeiro membro de corte é configurada para receber a porção traseira do segundo membro de corte.
8. Ferramenta de furo descendente (40) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a ferramenta compreende múltiplos membros de corte arranjados em um plano perpendicular ao eixo longitudinal de ferramenta de furo descendente (40); e opcionalmente em que cada membro de corte (46) é configurado para receber uma primeira porção lateral (51) de outro membro de corte (46) na configuração não estendida; e/ou em que o corpo (50) compreende uma porção de suporte, a porção de suporte incluindo uma face de suporte para contactar uma porção correspondente de um membro de corte (46); e em que a face de suporte possui um comprimento de seção transversal maior do que uma espessura radial do corpo (50); e a seção transversal está no plano perpendicular ao eixo longitudinal.
9. Método para operar uma ferramenta de furo descendente, caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma ferramenta de furo descendente (40) compreendendo: um corpo (50) compreendendo um orifício (52) vazado tendo um eixo longitudinal; pelo menos um membro de corte extensível (46); eum membro de atuação (48) compreendendo um membro de came associado operativamente com o membro de corte extensível (46) e móvel ao longo do eixo longitudinal do corpo (50) para estender o membro de corte (46) lateralmente a partir do corpo (50) ao longo de um eixo de extensão (49) que é deslocado de cada um de um raio do corpo (50) e o eixo longitudinal do corpo (50); e mover o membro de ativação (48) em relação ao corpo (50) para estender o membro de corte (46) lateralmente a partir do corpo (50) ao longo do eixo de extensão.
10. Método para operar uma ferramenta de furo descendente de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende mover o membro de atuação (48) em relação ao corpo (50) para retrair o membro de corte (46).
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