BR112013024989B1

BR112013024989B1 - Unidade de acionamento de fundo de poço para inserção em um poço, sistema de fundo de poço e uso de uma unidade de acionamento em um poço ou perfuração

Info

Publication number: BR112013024989B1
Application number: BR112013024989-7A
Authority: BR
Inventors: Jorgen Hallundbaek
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2021-04-13
Also published as: AU2012234255A1; CA2831643C; BR112013024989A2; CA2831643A1; EP2505765A1; RU2599111C2; RU2599111C9; MX341773B; US20140014365A1; AU2012234255B2; MX2013011232A; CN103459760B; US9051802B2; RU2013147944A; WO2012130937A1; DK2505765T3; EP2505765B1; CN103459760A; MY168132A

Abstract

unidade de acionamento de fundo de poço tendo um motor hidráulico com um sistema de engrenagens planetário. a presente invenção refere-se a uma unidade de acionamento de fundo de poço (11) para inserção em um poço, compreendendo: um alojamento de unidade de acionamento (51); um motor hidráulico compreendendo um alojamento de motor hidráulico (93); e um conjunto de rodas (90) compreendendo uma parte estacionária (91) e uma parte rotativa (92), a parte estacionária sendo conectada ao alojamento de unidade de acionamento e conectada rotativamente com a parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo um anel de roda (99), para contatar uma parede interna no poço e ficar conectada com a, ou formar parte da, parte rotativa. o conjunto de rodas compreende ainda o motor hidráulico (23), de modo que a parte estacionária e a parte rotativa constituam o alojamento de motor hidráulico, o motor hidráulico compreendendo uma seção rotativa (84), conectada à parte rotativa para girar parte do conjunto de rodas. além do mais, o conjunto de rodas compreende um sistema de engrenagens planetário (95), compreendido no alojamento de motor hidráulico, e o motor hidráulico compreende um sistema de engrenagens planetário, que aciona o anel de roda pelo sistema de engrenagens planetárias. a invenção refere-se ainda a um sistema de fundo de poço compreendendo a unidade de acionamento e ao uso desta unidade de acionamento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma unidade de acionamento de fundo de poço para inserção em um poço, compreendendo um alojamento de unidade de acionamento, um motor hidráulico compreendendo um alojamento de motor hidráulico, um conjunto de rodas compreendendo uma parte estacionária e uma parte rotativa, a parte estacionária sendo conectada com a unidade de acionamento e sendo conectada rotativamente com uma parte rotativa. A presente invenção também se refere a um sistema de fundo de poço compreendendo a unidade de acionamento e uso desta unidade de acionamento.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Quando da operação em um fundo de poço, as ferramentas usadas para a operação podem não ser submergíveis por elas mesmas. Algumas ferramentas são posicionadas na parte frontal de uma tubulação espiralada e são acionadas para frente por empurrão da tubulação ainda mais para o fundo do poço. Outras ferramentas são abaixadas no poço por meio de um cabo de perfilagem, e a gravidade vai, desse modo, garantir que a ferramenta submerja. Por conseguinte, nem todas as ferramentas são capazes de movimentarem-se no poço, e, desse modo, precisam ser movimentadas para frente no poço por uma ferramenta adicional. Em particular, este é o caso na parte horizontal do poço, pois a gravidade não pode ajudar no movimento.

[0003] Várias ferramentas foram desenvolvidas para esse fim, entre outras, uma funcionando em uma esteira lagarta. No entanto, esta ferramenta tem a desvantagem de que não pode sempre reter sua base nas partes mais irregulares do poço, e, em alguns casos, é impossível que essa ferramenta passe por um local no qual dois tubos do poço se encontram, mas não se toca, deixando, por conseguinte, um vão. Outra ferramenta tem rodas acionadas por meio de uma corrente de rolamentos e todas acionadas por um motor. No entanto, se o motor for incapaz de acionar todas as rodas, a ferramenta é incapaz de uma contribuição própria. Este pode ser o caso em que, se o poço tiver um obstáculo e uma roda for incapaz de ser acionada pelo obstáculo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] É um objetivo da presente invenção superar, inteira ou parcialmente, as desvantagens e deficiências mencionadas acima da técnica anterior. Mais especificamente, é um objetivo proporcionar uma ferramenta de fundo de poço aperfeiçoada para movimentar uma ferramenta operacional para frente, em todas as partes de um poço e também em poços tendo um diâmetro interno menor, tal como de 5,4 centímetros (2 1/8 polegadas).

[0005] Os objetivos mencionados acima, conjuntamente com vários outros objetivos, vantagens e aspectos, ficarão evidentes da descrição mencionada abaixo, serão atingidos por uma solução, de acordo com a presente invenção, por uma unidade de acionamento de fundo de poço para inserção em um poço, compreendendo: - um alojamento de unidade de acionamento; - um motor hidráulico compreendendo um alojamento de motor hidráulico; e - um conjunto de rodas para acionar a unidade de acionamento para frente no poço, compreendendo uma parte estacionária e uma parte rotativa, a parte estacionária sendo conectada ao alojamento de unidade de acionamento e conectada rotativamente com uma parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo um anel de roda, para contato com uma parede interna no poço, e conectado com a, ou formando parte da, parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo ainda o motor hidráulico, de modo que a parte estacionária e a parte rotativa constituam o alojamento de unidade de acionamento, o motor hidráulico compreendendo uma seção rotativa, conectada com a parte rotativa para girar parte do conjunto de rodas, em que o conjunto de rodas compreende ainda um sistema de engrenagens planetárias, compreendido no alojamento de unidade de acionamento, e o motor hidráulico compreende uma seção rotativa para acionar o anel de roda pelo sistema de engrenagens planetárias.

[0006] Em outra concretização, uma unidade de acionamento de fundo de poço, para inserção em um poço, pode compreender: - um alojamento de unidade de acionamento; - um motor hidráulico compreendendo um alojamento de motor hidráulico; e - um conjunto de rodas para acionar a unidade de acionamento para frente no poço, compreendendo uma parte estacionária e uma parte rotativa, a parte estacionária sendo conectada ao alojamento de unidade de acionamento e conectada rotativamente com uma parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo ainda o motor hidráulico, de modo que a parte estacionária e a parte rotativa constituam o alojamento de unidade de acionamento, o motor hidráulico compreendendo uma seção rotativa, conectada com a parte rotativa para girar parte do conjunto de rodas, em que o conjunto de rodas compreende ainda um sistema de engrenagens planetárias, compreendido no alojamento de unidade de acionamento, e o motor hidráulico compreende uma seção rotativa conectada com, ou formando parte de, uma engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias.

[0007] O fato de se ter um sistema de engrenagens planetárias, entre o motor hidráulico e a parte de roda a ser girada, resulta em um maior torque por redução da velocidade de rotação do motor hidráulico.

[0008] Por disposição do sistema de engrenagens planetárias diretamente no alojamento de unidade de acionamento, a largura da roda, ao longo do seu eixo de rotação, é substancialmente reduzida em relação a um sistema de engrenagens planetárias, disposto fora do alojamento de unidade de acionamento. Uma pequena largura de roda proporciona um menor diâmetro da unidade de acionamento, permitindo que esta entre também em poços de pequenos diâmetros.

[0009] O fato de se ter um motor fechado em um alojamento de unidade de acionamento no conjunto de rodas, correntes de rolamentos ou lagartas caterpilar são evitadas. Pelo fato de se ter um alojamento fechado, a sujeira do fluido do poço, no qual a unidade de acionamento é autoimpulsionada, não fica grudada na corrente ou lagarta caterpilar, destruindo a função da roda.

[00010] Em uma concretização, o conjunto de rodas pode ser suspenso no alojamento de unidade de acionamento.

[00011] A unidade de acionamento de fundo de poço, de acordo com a invenção, pode compreender ainda um conjunto de braços, entre uma posição retraída e uma posição em projeção em relação ao alojamento de unidade de acionamento, e o conjunto de braços pode ser conectado com a, ou formar parte da, parte estacionária do conjunto de rodas.

[00012] Ainda mais, a unidade de acionamento de fundo de poço, de acordo com a invenção, pode compreender ainda um conjunto de ativação de braços, disposto no alojamento de unidade de acionamento, para movimentar o conjunto de braços entre a posição retraída e a posição em projeção.

[00013] Em uma concretização, a unidade de acionamento pode compreender vários conjuntos de braços, cada um deles conectado, em uma extremidade, com o alojamento de unidade de acionamento, e, em outra extremidade, com um conjunto de rodas.

[00014] Pelo fato de se ter o motor diretamente na roda, cada roda pode acionar a unidade de acionamento para frente, independentemente das outras rodas da unidade de acionamento. Quando da passagem por um obstáculo, o conjunto de braços mais próximo do obstáculo é comprimido no sentido do alojamento de unidade de acionamento, pois as outras rodas acionam a unidade de acionamento para frente. Desse modo, a unidade de acionamento é capaz de passar mais obstáculos no poço ou invólucro. Além do mais, quando da passagem por um vão, por exemplo, entre dois invólucros tubulares, as rodas não situadas no vão acionam a unidade de acionamento para frente, e, desse modo, a unidade de acionamento é capaz de se autoimpelir em quase todas as partes da roda.

[00015] Pelo fato de haver conjuntos de braços móveis, que podem ser retraídos no alojamento de unidade de acionamento, a unidade de acionamento é capaz de passar um obstáculo como descrito acima, e a unidade de acionamento é capaz de se autoimpulsinar nas rodas tendo um diâmetro interno variável dentro de uma maior faixa do que se os braços não fossem móveis. Quando a operação é conduzida, os conjuntos de braços são retraídos no alojamento, e a unidade de acionamento é removida do poço por arrasto de um cabo de perfilagem, conectado à unidade de acionamento.

[00016] Em uma concretização, o anel de roda pode ser fechado a partir de uma extremidade por um elemento de fechamento.

[00017] Também, a seção rotativa pode ser conectada com ou formar parte de uma engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias.

[00018] Além disso, o sistema de engrenagens planetárias pode compreender uma engrenagem anular, constituída pelo anel de roda ou pelo elemento de fechamento.

[00019] A dita engrenagem planetária pode compreender várias engrenagens planetárias em acoplamento com a engrenagem solar e a engrenagem anular, as engrenagens planetárias sendo interconectas por meio de um elemento transportador, que é estacionário.

[00020] Adicionalmente, o elemento transportador pode ser conectado estacionariamente com a parte estacionária.

[00021] Além do mais, o anel de roda pode compreender o elemento de fechamento.

[00022] A seção rotativa pode compreender uma primeira engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias, para acionar várias engrenagens planetárias, que são conectadas por meio de um elemento transportador, que é conectado com o, ou compreendido no, anel de roda, a parte estacionária pode compreender uma engrenagem anular do sistema de engrenagens planetárias, e a engrenagem anular pode acoplar as engrenagens planetárias.

[00023] Também, a seção rotativa do motor hidráulico pode ser conectada com várias engrenagens planetárias, e as engrenagens planetárias podem ser acionadas pela seção rotativa.

[00024] Em uma concretização, a parte estacionária pode compreender a engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias.

[00025] Em outra concretização, a parte rotativa pode compreender o anel de roda e pode ser acionada pelas engrenagens planetárias.

[00026] Ainda mais, a seção rotativa do motor hidráulico pode compreender uma primeira engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias, e a primeira engrenagem solar pode acionar várias engrenagens planetárias primárias, que são conectadas por um elemento transportador.

[00027] O dito elemento transportador do sistema de engrenagens planetárias pode acionar várias engrenagens planetárias secundárias, e o elemento transportador pode compreender a engrenagem solar em acoplamento com, e acionando, as engrenagens planetárias secundárias.

[00028] Adicionalmente, as engrenagens planetárias secundárias podem ser conectadas por meio de um segundo elemento transportador, que é parte da parte rotativa, para girar parte do conjunto de rodas.

[00029] O segundo elemento transportador pode ser conectado com a parte rotativa do conjunto de rodas ou pode ser parte da parte rotativa.

[00030] Também, a parte estacionária pode compreender a engrenagem solar do sistema de engrenagens planetárias, que acopla as engrenagens planetárias primárias e as engrenagens planetárias secundárias.

[00031] Além disso, o conjunto de braços descrito acima pode compreender um braço de roda, e o braço de roda pode compreender canais para fluido, para proporcionar fluido para e do motor hidráulico pela parte estacionária.

[00032] Além disso, o bloco de cilindros hidráulicos pode compreender canais para fluido, adaptados para serem dispostos em alinhamento com os canais para fluido no braço de roda, de modo que o fluido seja levado do braço de roda para os cilindros no bloco de cilindros hidráulicos.

[00033] A unidade de acionamento de fundo de poço, de acordo com a invenção, pode compreender ainda uma bomba, para proporcionar fluido ao motor hidráulico.

[00034] Em uma concretização, o motor hidráulico pode ser um motor a pistão radial.

[00035] Além do mais, o motor hidráulico pode compreender um anel de excêntrico, conectado com a, ou formando parte da parte estacionária do conjunto de rodas.

[00036] Em outra concretização, a seção rotativa pode ser um bloco de cilindros hidráulicos.

[00037] O dito bloco de cilindros hidráulicos pode compreender canais para fluido dispostos em alinhamento com os canais para fluido no braço de roda, de modo que o fluido seja levado do braço de roda para os cilindros no bloco de cilindros hidráulicos.

[00038] Em mais uma outra concretização, o motor hidráulico pode compreender pistões móveis dentro dos cilindros no bloco de cilindros hidráulicos.

[00039] Além do mais, a unidade de acionamento, tendo vários conjuntos de braços, pode ter um eixo central longitudinal, e os conjuntos de braços podem ser conectados com o alojamento de unidade de acionamento, tendo uma distância para o eixo central e oposto ao lado do eixo central. Quando há pelo menos três conjuntos de braços, eles são dispostos em um modelo em ziguezague ao longo do eixo central em um plano.

[00040] Além disso, a unidade de acionamento pode ser conectada a um cabo de perfilagem, e os conjuntos de braços podem se projetar do alojamento de unidade de acionamento, tendo um ângulo inferior a 90°, a partir do eixo longitudinal da unidade de acionamento. Os conjuntos de braços podem ficar voltados para trás em relação ao cabo de perfilagem.

[00041] A presente invenção pode ainda se referir a um sistema de fundo de poço, compreendendo uma unidade de acionamento e uma ferramenta operacional, conectada com a unidade de acionamento, para ser movimentada para frente em um poço ou perfuração.

[00042] A dita ferramenta operacional pode ser uma ferramenta de golpe, uma ferramenta de enchavetamento, uma ferramenta de mineração, uma ferramenta de perfuração, uma ferramenta de arrasto, etc.

[00043] Finalmente, a presente invenção se refere a um uso da unidade de acionamento em um poço ou perfuração, para movimentação dela mesma e/ou de uma ferramenta operacional para frente em um poço ou perfuração.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00044] A invenção e suas muitas vantagens vão ser descritas em mais detalhes abaixo, com referência aos desenhos esquemáticos em anexo, que, para fins ilustrativos, mostram algumas concretizações não limitantes, e em que: a Fig. 1 mostra uma ferramenta de fundo de poço, tal como uma unidade de acionamento, em um poço; a Fig. 2 mostra a roda apresentada na Fig. 1 em uma outra vista; a Fig. 3 mostra outra ferramenta de fundo de poço, tal como uma unidade de acionamento, em um poço; a Fig. 4 mostra a roda apresentada na Fig. 3 em uma outra vista; a Fig. 5 mostra um conjunto de ativação de braço; a Fig. 6A mostra uma vista em seção transversal da roda mostrada na Fig. 1; a Fig. 6B mostra outra vista em seção transversal da roda da Fig. 6A; a Fig. 7A mostra uma vista em seção transversal de outra concretização da roda, mostrada na Fig. 3; a Fig. 7B mostra outra vista em seção transversal da roda, mostrada na Fig. 3; a Fig. 8 mostra uma vista em seção transversal de outra concretização da roda; a Fig. 9 mostra um sistema de fundo de poço; a Fig. 10 mostra uma vista em seção transversal de mais uma outra concretização da roda; a Fig. 11 mostra uma vista em seção transversal de parte de outra concretização da roda; a Fig. 12 mostra uma vista em seção transversal de outra concretização da roda; a Fig. 13 mostra uma vista em seção transversal de outra concretização da roda, compreendendo uma engrenagem dupla; a Fig. 14 mostra uma vista em seção transversal de mais uma outra concretização da roda; e a Fig. 15 mostra outra vista parcialmente em seção transversal do motor hidráulico dentro da roda.

[00045] Todas as figuras são altamente esquemáticas e não estão necessariamente em escala, e mostram apenas aquelas partes que são necessárias para elucidar a invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00046] A Fig. 1 mostra uma ferramenta de fundo de poço 10, tal como uma unidade de acionamento 11, disposta em um invólucro 6, tendo uma parte interna, em um poço ou perfuração 5 na formação 2. A ferramenta de fundo de poço é energizada por um cabo de perfilagem 8, que é conectado à ferramenta por meio de um conector de topo 13. A ferramenta de fundo de poço compreende ainda uma seção eletrônica, tendo componentes eletrônicos para troca de modo 15 e componentes eletrônicos de controle 16, antes da eletricidade ser fornecida a um motor elétrico 17, que aciona uma bomba hidráulica 18. Na Fig. 1, a ferramenta de fundo de poço é uma unidade de acionamento 11, tendo um alojamento de unidade de acionamento 51, no qual os conjuntos de rodas 90 são conectados em suspensão. A unidade de acionamento 11 é dividida em várias seções 54 e é conectada a um dispositivo de compensação 20, para compensar a pressão dentro da unidade de acionamento, de modo que uma alta pressão não resulte no alojamento da unidade de acionamento sendo abaulado para fora ou deformado para dentro.

[00047] Como mostrado na Fig. 1, parte do conjunto de rodas 90 se projeta do alojamento da unidade de acionamento 51 e a outra parte se mantém em uma ranhura 117 no alojamento da unidade de acionamento, como mostrado na Fig. 2. O conjunto de rodas 90 compreende uma parte estacionária 91 e uma parte rotativa 92. A parte estacionária 91 é conectada ao alojamento da unidade de acionamento 51 e é conectada rotativamente com a parte rotativa 92.

[00048] Na Fig. 3, a ferramenta de fundo de poço é também uma unidade de acionamento 11, tendo um alojamento da unidade de acionamento 51, no qual os conjuntos de braço 60 são movimentados entre uma posição retraída e uma posição em projeção, em relação ao alojamento da unidade de acionamento 51, ao longo de um eixo longitudinal da unidade de acionamento 11, por meio de fluido da bomba hidráulica. Na Fig. 3, um conjunto de braços 60 é mostrado na sua posição em projeção. Como mostrado na Fig. 4, parte do conjunto de braços 60 se projeta do alojamento da unidade de acionamento 51, e a outra parte é conectada ao conjunto de rodas 90. O conjunto de rodas 90 compreende uma parte estacionária 91 e uma parte rotativa 92. A parte estacionária 91 é conectada ao conjunto de braços 60 e é conectada rotativamente à parte rotativa 92.

[00049] Os conjuntos de braços 60 são movimentados para dentro e para fora do alojamento de unidade de acionamento 51, entre as posições em projeção e retraída, por meio de um conjunto de ativação de braços 41, disposto no alojamento de unidade de acionamento 51, como indicado pelas linhas pontilhadas. Os conjuntos de ativação de braços 41 são acionados pela bomba hidráulica, para movimentar os conjuntos de braços 60 por meio de um cilindro hidráulico 42c. A unidade de acionamento 11 é frequentemente usada para movimentar uma ferramenta operacional a uma posição específica no poço, ou pouco à frente no poço, enquanto uma operação é executada, tal como movimentação de uma ferramenta de arrasto para a frente, enquanto registrando dados do fluido e da formação, para otimizar a produção de fluido oleoso do poço. Outra ferramenta operacional 12 pode ser também uma ferramenta de golpe, que proporciona uma força axial em um ou mais golpes, válvulas de abertura ou fechamento de ferramentas de enchavetamento no poço, ferramentas de posicionamento, tal como um localizador de colar de invólucro (CCL), uma ferramenta de mineração ou uma ferramenta de perfuração, etc. A ferramenta operacional é conectada por um conector 14.

[00050] A unidade de acionamento 11 pode ser inserida em um poço e ser impulsionada por si mesma, e é, desse modo, capaz de movimentar uma ferramenta operacional para frente no poço. Para que seja possível que se impulsione por si e impulsione a ferramenta operacional, a unidade de acionamento compreende vários conjuntos de rodas 90, todos dispostos em uma primeira extremidade 88 do conjunto de braços 60, o mais distante da extremidade 89 mais próxima do alojamento de unidade de acionamento 51, quando o braço está na sua posição em projeção, como mostrado na Fig. 4. O conjunto de rodas compreende uma parte estacionária 91 e uma parte rotativa 92. A parte estacionária 91 é conectada com o conjunto de braços ou forma parte dele, e é conectada rotativamente com a parte rotativa. A parte rotativa 92 é conectada firmemente com o, ou forma parte do, anel de roda 99, que é a parte mais externa do conjunto de rodas 90, em contato com uma superfície interna do invólucro 6 ou furo de poço 4. O conjunto de rodas gira em torno de um eixo de rotação de roda 33. Para se autoimpulsionar para frente no poço, cada conjunto de rodas 90 compreende um motor hidráulico 23. O motor hidráulico 23 tem um alojamento de motor hidráulico 93, e uma seção rotativa 84, conectada com a parte rotativa 92, para girar parte do conjunto de rodas 90 e, desse modo, acionar o anel de roda 99 e a unidade de acionamento 11 para frente no poço. Na sua parte externa, o anel de roda 99 tem indentações 110, para obter uma melhor aderência na parede do invólucro ou na parede da perfuração, como mostrado nas Figs. 2 e 4. O anel de roda 99 pode ter também tem qualquer outro meio otimizador de atrito, tais como pontas ou ranhuras, e o anel de roda pode compreender um meio otimizador de atrito, feito de borracha, elastômero, etc.

[00051] Na Fig. 5, o conjunto de ativação de braço é mostrado disposto no alojamento da unidade de acionamento 51, como indicado na Fig. 1, para movimentação dos conjuntos de braços, entre uma posição retraída e uma posição em projeção. O conjunto de braços é preso em uma extremidade de um elemento de manivela 71, que é girado em torno de um eixo de rotação 32, como indicado pelas setas. Esta extremidade é conectada rotativamente em relação ao alojamento, e a outra extremidade do elemento de manivela é movimentada ao longo do eixo longitudinal da unidade de acionamento 11 por meio de um pistão 47, movimentando-se em um alojamento de pistão 45. O pistão é movimentado em uma primeira direção por meio de fluido hidráulico, suprido pelo canal 80 por meio da bomba, e em uma segunda direção oposta, por meio de um elemento de mola 44.

[00052] As Figs. 6A e 6B mostram uma vista em seção transversal do conjunto de rodas nas Figs. 1 e 2. Como mostrado, o conjunto de rodas 90 compreende um motor hidráulico 23, que compreende um alojamento de motor hidráulico 93, de modo que a parte estacionária 91 e a parte rotativa 92 constituam o alojamento de motor hidráulico 93 do motor hidráulico 23. O motor hidráulico 23 compreende uma seção rotativa 84, conectada com a parte rotativa 92 para girar parte do conjunto de rodas 90. O conjunto de rodas 90 compreende ainda um sistema de engrenagens planetárias 95, compreendido no alojamento de motor hidráulico 93, e a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23 é conectada a uma engrenagem solar 96 do sistema de engrenagens planetárias 95 por meio dos parafusos 87.

[00053] As Figs. 7A e 7B mostram uma vista em seção transversal do conjunto de rodas 90, disposto em uma extremidade do conjunto de braços, como mostrado nas Figs. 3 e 4, em que o conjunto de rodas também compreende um motor hidráulico 23, em que a parte estacionária 91 e a parte rotativa 92 constituem o alojamento de motor hidráulico 93 do motor hidráulico 23.

[00054] Nas Figs. 6A - B, o motor hidráulico 23 é um motor a pistão radial, no qual a seção rotativa 84 é um bloco de cilindros hidráulicos 83, no qual pelo menos quatro pistões 82 se movimentam radialmente em relação a um eixo de rotação de roda do conjunto de rodas 90. O conjunto de braços 60 compreende um braço de roda 81, e o braço de roda compreende canais para fluido 85, para proporcionar fluido para o e do motor hidráulico 23, pela parte estacionária 91 do conjunto de rodas 90. O alojamento de motor hidráulico 93 do motor hidráulico 23 é constituído pela parte estacionária 91 e a parte rotativa 92 do conjunto de rodas 90. O conjunto de rodas 90 compreende um elemento de fechamento 26, que fecha o anel de roda de uma extremidade 111, e o motor hidráulico 23 é, desse modo, fechado pelo braço de roda 81, anel de roda 99, elemento de fechamento 26 e elementos selantes 27 entre eles, para proporcionar uma conexão selada e um alojamento de motor hidráulico substancialmente vedado. Desse modo, o fluido de poço, circundando a unidade de acionamento, é mantido fora do alojamento de motor hidráulico 93. O motor hidráulico 23 é, desse modo, compreendido no mesmo alojamento que o conjunto de rodas, de modo que o alojamento de motor e o alojamento de roda são o mesmo alojamento, e, desse modo, a mesma câmara de fluido. A solução da presente invenção é, desse modo, muito compacta para que o conjunto de braços 60 com o conjunto de rodas 90, quando retraído no alojamento de unidade de acionamento 51, ocupe apenas pouco espaço, de modo que o diâmetro da unidade de acionamento e, desse modo, da ferramenta de fundo de poço não seja substancialmente aumentado, quando há rodas na extremidade dos braços 60 da unidade de acionamento.

[00055] A unidade de acionamento 11 tem um diâmetro de unidade Du, como mostrado na Fig. 1, e o conjunto de rodas 90 ou a roda imagem prevista tem um diâmetro de roda Dw e uma largura W, como mostrados na Fig. 2, a largura sendo menor do que 1/2 do diâmetro da unidade, de preferência, inferior a 1/3 do diâmetro da unidade, particularmente, inferior a 1/4 do diâmetro da unidade.

[00056] O motor hidráulico 23 compreende um anel de excêntrico 24, que forma parte da parte estacionária 91 do conjunto de rodas 90. Nas Figs. 6A e 7A, os pistões se movimentam nos cilindros e são forçados para fora pelo fluido hidráulico do canal para fluido 86, no bloco de cilindros hidráulicos 84. Isto é devido ao fato de que os canais para fluido 85 na parte estacionária 91, nas Figs. 4A e 5A, são dispostos opostos aos canais para fluido 86 no bloco de cilindros hidráulicos 84, de modo que o fluido escoe de volta para o cilindro e force o pistão para fora. Outros pistões no bloco de cilindros hidráulicos 84 são movimentados na direção oposta por ressaltos no anel de excêntrico, forçando os pistões de volta para o cilindro, como mostrado nas Figs. 4B e 5B. Nas Figs. 4B e 5B, outros canais para fluido 85, na parte estacionária 91, são dispostos opostos à parte frontal do cilindro, de modo que o fluido no cilindro pode ser esvaziado e o pistão movimentado no sentido do centro do bloco de cilindros hidráulicos 84. Desse modo, o bloco de cilindros hidráulicos gira. O anel de excêntrico 24 é, desse modo, estacionário e o bloco de cilindros hidráulicos gira a parte rotativa 92 do conjunto de rodas 90. Um mancal de esferas 36A é disposto entre o anel de roda 99 e a parte estacionária 91, na parte externa do anel de excêntrico 24, permitindo que o anel de roda 99 gire.

[00057] Além do mais, um mancal de esferas 36B é disposto entre um eixo em projeção 112, da parte estacionária 91 do conjunto de rodas 90, e a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23. O eixo é disposto estacionariamente dentro do bloco de cilindros hidráulicos e forma parte do conjunto de rodas 81, ou é conectado com o braço de roda 81. O mancal de esferas 36B é disposto em torno do eixo em um recesso no bloco de cilindros hidráulicos.

[00058] Nas Figs. 6A - 7B, o elemento de fechamento 26 é fixado no anel de roda 99 por meio de um parafuso, mas pode ser fixado em qualquer outra maneira adequada. O elemento de fechamento 26 tem indentações comparáveis a recessos no bloco de cilindros hidráulicos, para transmitir a força rotativa do bloco de cilindros hidráulicos para o anel de roda 99. Nas Figs. 4A e 4B, o bloco de cilindros hidráulicos aciona o anel de roda por meio do elemento de fechamento 26. O elemento de fechamento 26 pode ser preso em qualquer outra maneira adequada, para transmitir a força rotativa do bloco de cilindros hidráulicos. Na Fig. 6, o elemento de fechamento 26 é fixado no anel de roda 99 por meio de um anel de pressão 113, disposto em uma ranhura 114 do anel de roda 99, para manter um flange em projeção 115 do elemento de fechamento preso firmemente no anel de roda 99. Entre o flange do elemento de fechamento 26 e o anel de roda 99, um elemento selante 116 é disposto para selar o alojamento do motor.

[00059] Nas Figs. 6A e 6B, o sistema de engrenagens planetárias 95 compreende uma engrenagem solar 96, fixada no bloco de cilindros hidráulicos rotativo por meio de parafusos. A engrenagem solar 96 aciona as engrenagens planetárias 97, que são conectadas por um elemento transportador 37, tal como uma placa transportadora, permitindo que o elemento transportador 37 acione uma engrenagem anular 98 do sistema de engrenagens planetárias 95. O anel de roda 99 compreende a engrenagem anular 98, permitindo que as engrenagens planetárias 97 se acoplem com e acionem o anel de roda 99. As engrenagens planetárias giram em torno de um eixo de rotação de engrenagens planetárias 34, e são conectadas rotativamente com a placa transportadora 37 por um mancal de esferas 36B, disposto entre uma parte em projeção da placa transportadora 37 e um furo na engrenagem planetária. As engrenagens planetárias se engrenam com o anel de roda 99, que, consequentemente, funciona como a engrenagem anular 98 do sistema de engrenagens planetárias 95. O elemento transportador 37 é aparafusado na parte estacionária 91 e fica, desse modo, estacionário.

[00060] O sistema de engrenagens planetárias 95 é compreendido no alojamento de motor hidráulico 93 e é conectado diretamente no bloco de motor hidráulico. Desse modo, o fluido hidráulico, dentro do bloco de cilindros hidráulicos, também circunda as engrenagens do sistema de engrenagens planetárias 95, pois são compreendidos no mesmo alojamento de motor. Por disposição do sistema de engrenagens planetárias 95 diretamente no alojamento de motor hidráulico 93, a largura W da roda, ao longo do eixo de rotação 33 do conjunto de rodas 90, é substancialmente reduzida em relação a uma solução na qual um sistema de engrenagens planetárias é disposto fora do alojamento de motor hidráulico 93, em, por exemplo, um alojamento separado compreendendo o alojamento de motor 93. Uma pequena largura de roda proporciona um menor diâmetro Du da unidade de acionamento, permitindo que a unidade de acionamento entre também em poços de pequenos diâmetros.

[00061] O elemento de fechamento nas Figs. 6A - 7B é fixado no anel de roda 99 por meio de parafusos, e os elementos selantes 27B são proporcionados em um recesso no anel de roda 99. E quando da fixação do elemento de fechamento no anel de roda, o elemento selante é espremido entre o elemento de fechamento 26 e o anel de roda 99, para proporcionar uma conexão impermeável a fluido entre eles.

[00062] Na Fig. 8, a engrenagem solar 96 é proporcionada como parte do bloco de cilindros hidráulicos. As engrenagens planetárias se engrenam com o elemento de fechamento 26, que, consequentemente, funciona como a engrenagem anular 98 no sistema de engrenagens planetárias 95. Desse modo, o anel de roda é acionado pelo bloco de cilindros hidráulicos, por acionamento das engrenagens planetárias, que acionam o elemento de fechamento 26 acionando do anel de roda 99.

[00063] As engrenagens planetárias 97 são conectadas pelo elemento transportador 37, que é conectado à parte estacionária 91, tornando-as estacionárias, como mostrado nas Figs. 6A, 6B, 7A, 7B e 8. Na Fig. 8, quatro mancais de esferas 36B são dispostos entre a parte em projeção 112 da parte estacionária 91 e a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23. Desse modo, a engrenagem solar 96 pode ser feita como parte da seção rotativa 84.

[00064] Na Fig. 10, os canais para fluido 86, para proporcionar fluido ao motor hidráulico 23 no alojamento de roda, são dispostos diferentemente do que na Fig. 8, para propiciar suprimento radial do canal para fluido para o bloco de motor hidráulico.

[00065] O anel de roda 99 gira em torno da parte estacionária 91, e um mancal de esferas 36A é disposto entre eles. Na Fig. 11, o mancal de esferas 36A compreende duas linhas de esferas 120. Em outra concretização, os mancais de esferas podem ser substituídos por mancais de agulhas. Como pode-se notar na Fig. 11, os pistões 82 do motor hidráulico 23 compreendem os mancais de esferas 121, dispostos em uma extremidade oposta à extremidade do pistão 82, movimentando-se dentro do cilindro.

[00066] Na Fig. 12, a seção rotativa 84 compreende a primeira engrenagem solar 96 do sistema de engrenagens planetárias 95, de modo que a engrenagem solar forma parte da seção rotativa do motor hidráulico 23 e acione as várias engrenagens planetárias 97, que são conectadas pelo elemento transportador 37. O elemento transportador 37 é conectado ao anel de roda, e a parte estacionária 91 compreende a engrenagem anular 98 do sistema de engrenagens planetárias 95, permitindo que a engrenagem anular 98 acople as engrenagens planetárias 97, acionando o elemento transportador 37, e, desse modo, o elemento de fechamento do anel de roda. A engrenagem anular 98 é fixada na parte estacionária 91 e é, desse modo, estacionária.

[00067] Na Fig. 14, a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23 é conectada com as engrenagens planetárias 97, e as engrenagens planetárias são, desse modo, acionadas pela seção rotativa em torno da engrenagem solar 96, presa em uma parte central 112 da parte estacionária 91. A engrenagem solar 96 é presa na parte central, em torno da qual a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23 gira. A seção rotativa 84 tem projeções conectadas com as engrenagens planetárias 97 por mancais de esferas 36C. As engrenagens planetárias 97 acoplam a engrenagem anular 98, que forma parte do elemento de fechamento, conectado com o anel de roda 99 por um anel de pressão 113. A seção rotativa 84 gira as engrenagens planetárias 97 em torno da engrenagem solar estacionária 96, acoplando a engrenagem anular 98, que é compreendida no elemento de fechamento 26.

[00068] Na Fig. 13, o conjunto de rodas 90 compreende um sistema de engrenagem dupla. A seção rotativa 84 do motor hidráulico 23 compreende a primeira engrenagem solar 96 do sistema de engrenagens planetárias 95. Desse modo, a engrenagem solar 96 é uma parte em projeção da seção rotativa 84 e aciona várias engrenagens planetárias primárias 97, que são conectadas por um elemento transportador 37. O elemento transportador 37 tem projeções em um lado, conectadas com as engrenagens planetárias primárias 97 do sistema de engrenagens planetárias 95, pelos mancais de esferas 36C. No outro lado, o elemento transportador 37 tem uma parte em projeção, que forma uma segunda engrenagem solar 96B, que aciona várias engrenagens planetárias secundárias 97B. As engrenagens planetárias primárias 97 e as engrenagens planetárias secundárias 97B acoplam uma engrenagem anular estacionária 98, firmemente conectada à parte estacionária 91 por meio de parafusos. A engrenagem anular 98 é também usada para prender os mancais de esferas 36A entre o anel de roda 99 e a parte estacionária 91.

[00069] As engrenagens planetárias secundárias 97B são conectadas por meio de um segundo elemento transportador 137, que é parte do elemento de fechamento, que é conectado com o anel de roda 99 por meio de um anel de pressão 113, para girar parte do conjunto de rodas 90. Desse modo, o segundo elemento transportador 137 é conectado à parte rotativa 92 do conjunto de rodas 90, ou é parte da parte rotativa 92.

[00070] Na Fig. 15, o conjunto de rodas 90 é visto em uma vista em seção transversal parcial, mostrando o anel de excêntrico 24 e os pistões 82 do motor hidráulico 23. O elemento de fechamento 26 foi removido para fins ilustrativos. Como pode-se notar, os pistões 82 terminam em um mancal de esferas 121, em contato com a superfície interna do anel de excêntrico 24. Quando um pistão 82 é forçado para fora pelo fluido hidráulico, nos canais para fluido 86, outro pistão é forçado para dentro no cilindro, no sentido do eixo de rotação 34 da seção rotativa 84 do motor hidráulico 23 pelo anel de excêntrico 24.

[00071] Além do mais, os canais para fluido 86 no bloco de cilindros hidráulicos, que fornece fluido ao motor, são substancialmente paralelos ao eixo de rotação da roda. O braço de roda 81 compreende os canais para fluido 85, alinhados com os canais para fluido 86 no bloco de cilindros hidráulicos, de modo que o fluido possa escoar livremente do braço para o motor, quando o fluido é fornecido para forçar o pistão 82 do motor a pistão hidráulico radialmente para fora. No entanto, os canais para fluido 85, 86 ficam desalinhados, quando o pistão 82 não é mais movimentado para fora. Depois, os canais para fluido são movimentados para o pistão seguinte, para que este seja forçado para fora para acionar a seção rotativa 84 do motor hidráulico 23, para girar em torno do eixo de rotação 34. Apenas os canais que fornecem fluido ao motor são mostrados. No entanto, outros canais são dispostos no braço, para que o fluido escoe para os ditos outros canais, quando o cilindro é esvaziado, quando o pistão 82 se movimenta para dentro no sentido do eixo de rotação. Pelo fato de que os canais para fluido 86 do bloco de cilindros hidráulicos ficam substancialmente paralelos ao eixo de rotação 34 da roda, os canais para fluido são muito mais fáceis de serem fabricados.

[00072] Para que sejam capazes de rolar ao longo do anel de excêntrico 24, os pistões, que se movimentam nos cilindros do bloco de cilindros hidráulicos, são dotados com um mancal de esferas 121. A parte central do mancal de esferas é suspensa em um corpo de pistão do pistão, e uma parte mais externa do mancal de esferas em entra em contato com o anel de excêntrico, o mancal de esferas sendo, desse modo, capaz de girar em relação ao pistão.

[00073] A invenção se refere ainda a um sistema de fundo de poço, como mostrado na Fig. 9, no qual a unidade de acionamento 11 é conectada a uma ferramenta operacional, que, neste caso, é uma ferramenta de arrasto, que arrasta fluido e dados de formação. A ferramenta operacional pode ser também uma ferramenta de golpe, que proporciona uma força axial em um ou mais golpes, válvulas de abertura ou fechamento de ferramenta de chaveta, ferramentas de posicionamento tal como um localizador de colar de invólucro (CCL), uma ferramenta de mineração ou uma ferramenta de perfuração, etc.

[00074] Por fluido de poço quer-se mencionar qualquer tipo de fluido, que possa estar presente em fundo de poço de poços de óleo ou gás, tais como de gás natural, óleo, lama de óleo, óleo bruto, água, etc. Por gás quer-se mencionar qualquer tipo de composição gasosa, presente em um furo de poço, de completamento ou aberto, e por óleo quer-se mencionar qualquer tipo de composição oleosa, tal como óleo bruto, um fluido contendo óleo, etc. Fluidos gasosos, oleosos e aquosos podem, desse modo, também compreender outros elementos ou substâncias que gás, óleo e/ou água, respectivamente.

[00075] Por um invólucro, quer-se mencionar qualquer tipo de tubo, tubulação, elemento tubular, revestimento, cordão, etc., usado em fundo de poço em relação à produção de gás natural ou óleo.

[00076] Embora a invenção tenha sido descrita acima em conjunto com as concretizações preferidas da invenção, ficará evidente para uma pessoa versada na técnica que várias modificações são concebíveis, sem que se afaste da invenção, como definido pelas reivindicações apresentadas a seguir.

Claims

1. Unidade de acionamento de fundo de poço (11) para inserção em um poço, caracterizada pelo fato de que compreende: - um alojamento de unidade de acionamento (51); - um motor hidráulico (23) compreendendo um alojamento de motor hidráulico (93); e - um conjunto de rodas (90) compreendendo uma parte estacionária (91) e uma parte rotativa (92), a parte estacionária sendo conectada ao alojamento de unidade de acionamento e conectada rotativamente com uma parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo um anel de roda (99), tendo um exterior para contato com uma parede interna do poço em pelo menos uma parte vertical ou horizontal quando em operação, o anel de roda (99) sendo conectado com a, ou formando parte da, parte rotativa, o conjunto de rodas compreendendo ainda o motor hidráulico (23), de modo que a parte estacionária e a parte rotativa constituam o alojamento de unidade de acionamento, o motor hidráulico compreendendo uma seção rotativa (84), conectada com a parte rotativa para girar parte do conjunto de rodas, em que o conjunto de rodas compreende ainda um sistema de engrenagens planetário (95), compreendido no alojamento de unidade de acionamento, e o motor hidráulico compreende a seção rotativa para acionar o anel de roda pelo sistema de engrenagens planetário.

2. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de rodas é suspenso no alojamento de unidade de acionamento.

3. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um conjunto de braços (60), móvel entre uma posição retraída e uma posição em projeção em relação ao alojamento da unidade de acionamento, e em que o conjunto de braços é conectado com a, ou forma parte da, parte estacionária do conjunto de rodas.

4. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um conjunto de ativação de braços (41), disposto no alojamento da unidade de acionamento, para movimentar o conjunto de braços, entre a posição retraída e a posição em projeção.

5. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o anel de roda (99) é fechado de uma extremidade por um elemento de fechamento (26).

6. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a seção rotativa é conectada com, ou forma parte de, uma engrenagem solar (96) do sistema de engrenagens planetárias.

7. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o sistema de engrenagens planetárias compreende uma engrenagem anular (98), constituída pelo anel de roda ou o elemento de fechamento.

8. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o sistema de engrenagens planetárias compreende várias engrenagens planetárias (97) em acoplamento com a engrenagem solar e a engrenagem anular, as engrenagens planetárias sendo interconectadas por meio de um elemento transportador (37), que é estacionário.

9. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a seção rotativa do motor hidráulico é conectada com várias engrenagens planetárias (97), e as engrenagens planetárias são acionadas pela seção rotativa.

10. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a seção rotativa do motor hidráulico compreende uma primeira engrenagem solar (96) do sistema de engrenagens planetárias, e a primeira engrenagem solar aciona várias engrenagens planetárias primárias (97), que são conectadas por um elemento transportador (37).

11. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o elemento transportador do sistema de engrenagens planetárias aciona várias engrenagens planetárias secundárias (97B), e o elemento transportador compreende a engrenagem solar, que se acopla com, e aciona, as engrenagens planetárias secundárias.

12. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que as engrenagens planetárias secundárias são conectadas por meio de um segundo elemento transportador (137), que é parte da parte rotativa (92) para rotação de parte do conjunto de rodas.

13. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o conjunto de braços compreende um braço de roda (81), e o braço de roda compreende canais para fluido (85), para proporcionar fluido para o e do motor hidráulico pela parte estacionária.

14. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o bloco de cilindros hidráulicos compreende canais para fluido (86), dispostos em alinhamento com os canais para fluido no braço de roda, de modo que o fluido seja levado do braço de roda para os cilindros no bloco de cilindros hidráulicos.

15. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o motor hidráulico é um motor a pistão radial.

16. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a seção rotativa é um bloco de cilindros hidráulicos.

17. Unidade de acionamento de fundo de poço de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o bloco de cilindros hidráulicos compreende canais para fluido (86), adaptados para serem dispostos em alinhamento com os canais para fluido no braço de roda, de modo que o fluido seja levado do braço de roda para os cilindros no bloco de cilindros hidráulicos.

18. Sistema de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreendendo a unidade de acionamento como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, e uma ferramenta operacional, conectada com a unidade de acionamento para ser movimentada para frente em um poço ou perfuração.

19. Sistema de fundo de poço de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a ferramenta operacional é uma ferramenta de golpe, uma ferramenta de enchavetamento, uma ferramenta de mineração, uma ferramenta de perfuração, uma ferramenta de arrasto, etc.

20. Uso de uma unidade de acionamento em um poço ou perfuração, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que para movimentação dela mesma e/ou de uma ferramenta operacional no sentido do poço ou perfuração.